一种大气活性气态汞的被动采样装置及其采样方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大气监测技术领域，更具体地说涉及一种大气活性气态汞的被动采样装置及其采样方法。
【背景技术】
[0002]未是毒性最强的重金属和污染物之一，已经被我国政府和联合国环境规划署、世界卫生组织、欧盟及美国环境保护署等机构列为优先控制污染物。由于特殊的物理化学性质，汞是唯一主要以气相形式存在于大气中的重金属元素，并能通过大气输送扩散成为全球性污染物。作为环境中汞传输的最主要通道，大气在全球汞的生物地球化学循环中起着极其重要的作用。汞在大气中的存在形式主要有元素形态汞(GEM，零价态，占大气气态总汞90%以上)，活性气态汞(RGM，二价态)(如HgCl2, HgBr2, HgO, Hg (OH) 2等)和颗粒态汞(PHg, 二价态为主)。活性气态汞和颗粒态汞尽管在大气总汞中所占的比例较小，但由于活性气态汞具有更高的干沉降和湿沉降速率，因此沉降到地表的汞以活性气态汞为主，因而在汞的全球生物地球化学循环中也起到重要作用。从某种程度上说，大气元素汞跟其他形态汞(活性气态汞和颗粒态汞)之间的相互转化很大程度上决定了汞在自然环境中的长距离迀移和归趋过程。因此，监测大气中活性气态汞的浓度对于空气污染的治理和进一步了解大范围汞的归趋特征具有重要意义。
[0003]常规的大气活性气态未主动米样方式依靠气泵在短时间内米集大量气体，并用活性炭等吸附介质将其中的活性气态汞捕集后进行测定。传统的主动采样方式依赖电力供应作为动力来源，不适用于偏远地区的采样监测；监测点位覆盖的范围有限，不适合大范围的采样布设；对采样人员要求较高，需要研宄人员长期值守操作。被动采样装置可以利用自然风力或是扩散机理，在监测的大气环境中放置一段时间后，使大气中的目标污染物被捕集在合适的吸附介质上，当目标污染物收集到一定量后进行分析测定。
【发明内容】
[0004]本发明克服了现有技术中的不足，传统的主动采样方式依赖电力供应作为动力来源，不适用于偏远地区的采样监测，监测点位覆盖的范围有限，不适合大范围的采样布设，提供了一种大气活性气态汞的被动采样装置，本发明不依赖外界电源，以风力作为动力来源，放置在合适的地点后无需人值守，可监测长时间尺度内的污染物浓度情况，与主动采样相比，被动采样技术在采样点的布设方面具有更大的灵活性，可以进行大范围的样点布设和监测，相关成本也更低。
[0005]本发明克服了现有技术中的不足，还提供了一种大气活性气态汞的被动采样方法。
[0006]本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
[0007]一种大气活性气态汞的被动采样装置，包括风向标、前端进气管、进气管连接口、后端进气管、转动轴以及活性气态汞捕集管，所述风向标通过固定架分别与所述前端进气管以及所述后端进气管相连，所述前端进气管以及所述后端进气管通过所述进气管连接口相连，所述前端进气管的入口处设置有凹形槽，所述后端进气管采用L形中空的圆柱形结构，所述后端进气管的垂直端口通过所述转动轴与所述活性气态汞捕集管上端相连，所述活性气态汞捕集管包括捕集管外管、捕集管内管、固定架以及遮雨盖，所述捕集管外管与所述转动轴相连，所述捕集管外管通过内外管黏合点与所述捕集管内管相连，且捕集管外管与捕集管内管同轴设置；所述捕集管外管外侧均匀的设置有所述固定架，所述遮雨盖设置在所述捕集管外管下端，在所述遮雨盖上设置有通孔，所述捕集管外管的内侧以及所述捕集管内管的外侧采用磨砂结构。
[0008]所述风向标包括箭首、箭身以及箭尾，所述箭首采用三角形结构，所述箭首的高为10-30mm，所述箭身采用矩形结构，所述箭身的长度为150_250mm，所述箭身的宽度为15-25mm，所述箭尾采用梯形结构，所述箭尾的高度为20_40mm，优选的，所述箭首的高为20mm，所述箭身的长度为200mm，所述箭身的宽度为20mm，所述箭尾的高度为30mm。
[0009]所述固定架采用不锈钢矩形结构，所述固定架的高度为5-25mm，优选的，所述固定架的高度为15mm。
[0010]所述前端进气管采用中空的圆柱形结构，所述前端进气管的长度为40-60_，所述前端进气管的内径为10_30mm，所述前端进气管的管壁厚度为l_3mm，所述凹形槽的水平长度为15-35mm，所述凹形槽的高度为5_25mm，所述前端进气管的尾部设置有第一外螺纹，所述进气管连接口包括连接口前端、玻璃砂板以及连接口后端，所述连接口前端采用中空的圆柱形结构，所述连接口前端的长度为15-25mm，所述连接口前端的内径为10_30mm，所述连接口前端的内侧设置有第一内螺纹，所述连接口前端通过所述第一内螺纹与所述第一外螺纹与所述前端进气管相连，所述玻璃砂板采用直径为0.05-0.35mm的玻璃颗粒在高温下粘接成垫片状，所述玻璃砂板的厚度为3-8mm，所述玻璃砂板的直径为10_30mm，所述玻璃砂板镶嵌在所述进气管连接口的后半部，所述连接口后端采用中空的圆柱形结构，所述连接口后端的长度为15-25_，所述连接口后端的内径为10-30_，所述连接口后端的内侧设置有第二内螺纹，所述后端进气管的水平端口外侧设置有第二外螺纹，所述连接口后端通过所述第二内螺纹与所述第二外螺纹与所述后端进气管相连，所述后端进气管的垂直端口外侧设置有第三外螺纹，所述后端进气管水平部分的长度为40-60mm，所述后端进气管垂直部分长度为50-70_，所述后端进气管的内径为15-25_，所述后端进气管的管壁厚度为l_3mm，优选的，所述前端进气管的长度为50mm，所述前端进气管的内径为20mm，所述前端进气管的管壁厚度为2mm，所述凹形槽的水平长度为25mm，所述凹形槽的高度为15mm，所述连接口前端的长度为20mm，所述连接口前端的内径为20mm，所述玻璃砂板采用直径为
0.2mm的玻璃颗粒在高温下粘接成垫片状，所述玻璃砂板的厚度为5mm，所述玻璃砂板的直径为20mm，所述连接口后端的长度为20mm，所述连接口后端的内径为20mm，所述后端进气管水平部分的长度为50mm，所述后端进气管垂直部分长度为60mm，所述后端进气管的内径为20mm，所述后端进气管的管壁厚度为2mm。
[0011 ] 所述玻璃砂板通过聚乙烯材质的塑料接口固定在所述进气管连接口的后半部上。所述玻璃砂板能够分离大气中的颗粒物，使得分离后的气相进入活性气态汞捕集管。所述玻璃砂板可以分离不同粒径的大气颗粒物，例如总悬浮颗粒物(TSP)、PM10(空气动力学当量质量中位径等于10 μm的悬浮颗粒物)、PM2.5(空气动力学当量质量中位径等于2.5μ??的悬浮颗粒物)等。
[0012]所述转动轴采用中空的圆柱形结构，所述转动轴顶端内侧设置有第三内螺纹，所述转动轴通过所述第三内螺纹以及所述第三外螺纹与所述后端进气管相连，所述转动轴下端外侧设置有第四外螺纹，所述转动轴的内径为15-25mm，所述转动轴的外径为20_30mm，优选的，所述转动轴的内径为20mm，所述转动轴的外径为25mm。
[0013]所述捕集管外管采用中空的圆柱形结构，所述捕集管外管顶端内侧设置有第四外螺纹，所述捕集管外管通过所述第四外螺纹以及所述第四内螺纹与所述转动轴相连，所述捕集管外管的长度为150-250mm，所述捕集管外管的内径为20_30mm，所述捕集管内管采用圆柱形结构，所述捕集管内管的长度为150-200mm，所述捕集管内管的外径为15_25mm，所述捕集管内管与所述捕集管外管之间的距离为1.5-3.5_，优选的，所述捕集管外管的长度为200mm，所述捕集管外管的内径为25mm，所述捕集管内管的长度为2.5mm。
[0014]一种利用大气活性气态汞的被动采样装置进行的被动采样方法，按照下述步骤进行:
[0015]步骤1，按照比例将氯化钾固体溶解到蒸馏水中，得到0.1-0.3mol/L的氯化钾溶液；
[0016]步骤2，用所述步骤I中得到的氯化钾溶液，润洗所述捕集管外管内侧以及所述捕集管内管外侧3-5次，得到经过润洗的所述活性气态汞捕集管；
[0017]步骤3，将所述步骤2中得到的经过润洗的所述活性气态汞捕集管与所述风向标、所述前端进气管、所述进气管连接口、所述后端进气管以及所述转动轴相连后，放置于待检测的位置即可；
[0018]步骤4，所述步骤3中所得的被动采样装置在野外放置一段时间之后，需使用所述步骤I中得到的0.1-0.3mol/L的氯化钾溶液对所述活性气态汞捕集管再次进行润洗。
[0019]所述步