一种大气降露水采集装置的制作方法

本发明涉及气象监测设备技术领域，具体说是一种大气降露水采集装置。

背景技术：

自然界的露水分为两类，一种是土壤—植物—大气系统水分循环的再分配水或土壤蒸馏，另一种为大气降露水，是由空气中所含水汽的过饱和部分遇冷在地面或地物表面上凝结而成，通过地面长波辐射的影响使温度降低至露点以下，一般情况下降温范围不超过10℃。空气中的相对湿度（rh）足够高（一般rh>70％），同时晴朗的天气以及弱风是大气降露水形成的必要条件。

大气降露水其在本质上是蒸馏水，因此在没有外界的影响下，露水是不含阴、阳离子、金属离子以及细菌，除非露水在形成过程中吸收溶解周围大气中的气体或被基底捕获到的气溶胶成分，如露水的酸度来自co2吸收或是液滴增长时溶解的酸性气溶胶。研究表明露水的酸碱度取决于凝结的体积与土壤、尘埃溶解的时间，较大体积的露水颗粒则相应的需要较长的凝结时间，因此与co2、酸性气体的接触时间将越长，ph值越趋近于co2的溶解平衡常数（ph=5.6）。除此之外，较长的凝结时间会导致固态碱性物质将被稀释的越多，从而导致露水的ph更偏于酸性。

与在高空中形成的雨水不同的是，大气降露水凝结在较低的地表，其形成过程限制在近地面的空气层中，而近地层是当地污染物排放的主要区域，露水中的污染物浓度明显高于降雨中的量，其化学分析也更加精确。在各类大气湿沉降中，露水的形成具有不确定性且形成量极少，因此对其采集一直比较困难，此外批量采集大气降露水进行物、化实验分析，将其结果作为大气环境污染指示剂，对采集的要求更高，目前尚无成本低、误差小、采集效率高且操作简便的大气湿沉降采集装置。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种大气降露水采集装置。

通常凝露现象一般出现在夜间反气旋天气条件下，凝露基底由于地面向上长波辐射的冷却作用，其表面温度低于露点温度，凝露形成达到平衡凝结潜能。反气旋天气条件下白天与夜间地面热量平衡结构中有太阳辐射ia、大气向下长波辐射alr、热传递h、潜伏热le以及地面长波辐射glr。仅管在白天有很强的热传递h，潜伏热le，地面长波辐射glr的冷却效应，因为吸收太阳辐射的热量ia强度大，著于高于其余的热量通量共同作用达到的补偿冷却效果，凝露现象无法形成；而在夜间即使存在感热、潜热以及大气向下长波辐射共同补偿冷却效果，由于较强的地面向上长波辐射的冷却作用，整体仍是负辐射能量平衡，因此在夜间有露水的形成的可能。另一方面由于夜间地面的向上长波辐射对非地表露水凝结面有着较强的加热升温作用，而露水的形成一个重要条件就是凝结面的温度低于露点温度，因此隔绝掉地面向上长波辐射，以及选择合适的露水凝结面是露水采集装置的设计的重要环节。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种大气降露水采集装置，其特征在于，该装置包括支架、露水凝结生成板、露水引流管和露水收集容器，所述露水凝结生成板为平板型聚乙烯泡沫板，呈倾斜状固定于所述支架上，所述露水凝结生成板与水平面的倾斜度为20°～40°，所述露水引流管倾斜设置于所述露水凝结生成板最低边的下方，所述露水收集容器用于收集所述露水引流管中的露水，所述露水凝结生成板上表面覆盖有一层聚四氟乙烯薄膜，所述聚四氟乙烯薄膜下端延伸至所述露水引流管的内侧。其中聚乙烯泡沫板起到隔绝夜间地面向上长波辐射加热的效果，最上层的聚四氟乙烯薄膜，作为露水的凝结接触面，通过露水引流管使收集面板上的露水汇集到露水收集容器中采样。该装置根据隔绝夜间地面长波辐射向上的加热作用来使凝结面板降温，达到露点温度以下的原理，从而促进聚四氟乙烯面板上露水的凝结形成。

本发明进一步的设计方案中，上述露水凝结生成板与水平面的倾斜度为30°。

本发明进一步的设计方案中，在所述露水凝结生成板（2）的上部、中部和下部区域还分别设有温度探头（10），用来检测所述露水凝结生成板（2）不同高度处温度变化的差异。

本发明进一步的设计方案中，上述露水凝结生成板在所述聚乙烯泡沫板下面还设有木质板层。

本发明进一步的设计方案中，还包括敞口漏斗和升降台，所述露水收集容器放置于所述升降台上，所述敞口漏斗置于所述露水收集容器的瓶口处便于露水的承接和收集。

本发明进一步的设计方案中，上述支架为不锈钢支架，所述支架上设有一组引流管安装孔，用于固定安装所述露水引流管以及调整所述露水引流管安装位置及倾斜角度。

本发明进一步的设计方案中，上述露水引流管为聚四氟乙烯材质，通过一端固定有滑动嵌片的不锈钢管安装在所述支架上。

本发明具有以下突出的有益效果：

本发明的大气降露水采集装置，构造新颖，稳定性好，制作简便、成本低，采用白天与夜间地面热量平衡、辐射平衡的原理制作，保证露水收集的可靠性，在装置制作上采用聚乙烯泡沫与聚四氟乙烯有效隔绝地面的长波辐射加热，保证了凝结面露水形成的有效性，通过可靠的容器迅速收集凝结汇聚的露水，很好的收集露水样品，其分析结果为大气环境污染提高可靠的数据支持。

附图说明

图1是实施例中大气降露水采集装置的结构示意图；

图2是实施例中大气降露水采集装置的采集面板侧面结构示意图；

图3是实施例中大气降露水采集装置的露水引流管安装部件结构示意图；

图中，1-支架，2-露水凝结生成板，3-露水引流管，4-露水收集容器，5-聚四氟乙烯薄膜，6-木质板层，7-敞口漏斗，8-升降台，9-引流管安装孔，10-温度探头，11-滑动嵌片，12-不锈钢管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例

参见附图1-3，一种大气降露水采集装置，包括支架1、露水凝结生成板2、露水引流管3、露水收集容器4和温度记录仪，露水凝结生成板2为平板型聚乙烯泡沫板，尺寸为1×1m²，呈倾斜状固定于支架1上，露水凝结生成板2与水平面的倾斜度为30°，研究表明与水平面呈30°角最有利于露滴在重力的作用下流落。露水引流管3倾斜设置于露水凝结生成板2最低边的下方，露水收集容器4用于收集露水引流管3中的露水，露水凝结生成板2上表面覆盖有一层聚四氟乙烯薄膜5(含4%baso4和tio2)，这种材质不但有利于露水的生成与凝结，其抗氧化防腐蚀效果也很好，薄膜的宽度与面板宽度一致，聚四氟乙烯薄膜5下端延伸至露水引流管3的内侧。在聚乙烯泡沫板下面还设有木质板层6，方便安装在支架1上，露水凝结生成板2与上面的聚四氟乙烯薄膜5和下面的木质板层6构成整个采集面板。在采集面板的上部、中部和下部区域还分别设有温度探头10，用来检测采集面板不同高度处温度变化的差异。温度探头10与温度记录仪连接，本实施例中温度记录仪型号为ssn-11e，置于收集面板上的温度探头10探测露水生成时的温度变化，温度记录仪通过usb接口连接计算机，采用dgraph分析软件设置时间分辨率、下载温度数据以及显示数据曲线。该装置还包括敞口漏斗7和升降台8，露水收集容器4放置于升降台8上，敞口漏斗7置于露水收集容器4的瓶口处便于露水的承接和收集。整个装置保证露水高效率的自然凝结生成，且最大程度无污染被收集到。

支架1为不锈钢支架1，支架1上设有一组两排竖式引流管安装孔9，用于固定安装露水引流管3以及调整露水引流管3安装位置及倾斜角度。露水引流管3为聚四氟乙烯材质，通过一端固定有滑动嵌片11的不锈钢管12安装在支架1上。不锈钢管12可以随着嵌片的滑动调节距离，不锈钢管12的直径与支架1上镂空的一组圆形引流管安装孔9大小吻合均为5cm，两者紧密契合，保证露水引流管3与支架1紧密固定，选用支架1两侧不同高度的引流管安装孔9可以将引流管调整至不同角度的倾斜角度，便于露水汇集。

露水收集前将装置放置户外，并用去离子水清洗聚四氟乙烯薄膜6并擦干，第一天日落前进行露水收集，第二天日出前收集结束。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。