植物对颗粒物吸附分析模拟系统的制作方法
【专利摘要】本发明的一种植物对颗粒物吸附分析模拟系统属于空气中颗粒物处理【技术领域】。该模拟系统包括：一颗粒物流通子系统，该颗粒物流通子系统包括模拟箱、进气箱、排气管、颗粒物收集箱和第一风扇，进气箱、排气管和颗粒物收集箱分别与模拟箱相连通，第一风扇设于模拟箱箱体上；一环境模拟子系统，该环境模拟子系统包括：温度控制装置、湿度控制装置、光照控制装置和人工降雨装置；一颗粒物吸附子系统，该颗粒物吸附子系统包括植物和植物固定板；一控制子系统，该控制子系统控制进气、温度湿度、光照控制、人工降雨和排气控制等操作。本发明的技术方案可精准模拟测量植物对空气中颗粒物的吸附情况，对实践具有重要价值和意义。
【专利说明】植物对颗粒物吸附分析模拟系统
【技术领域】
[0001] 本发明设及空气中颗粒物处理模拟实验【技术领域】，尤其设及一种植物对颗粒物吸 附分析模拟系统。
【背景技术】
[0002] 随着经济的飞速发展，环境问题也日益突出。目前，中国大部分地区面临严重的 大气污染问题，对人们的身体健康带来了直接的，严重的损伤，大气中污染了除了有毒气体 夕F，最明显也是普通民众感受最深的无疑是颗粒物的大量聚集，也就是雾霸。颗粒物不仅对 人的呼吸道等造成严重的影响，而且其携带的各种重金属和其他有毒物质，经人体吸收后， 会产生更为严重的破坏。所W颗粒物污染治理刻不容缓。
[0003] 众所周知，城市绿植有"城市绿肺"之称，城市周边森林或者城市内部绿化林不仅 能改善城市空气质量和生活环境，具有游览、健身、休闲、娱乐、防灾等功能，还具有吸附空 气污染物的作用，该一点在目前中国的环境下，意义尤其重要。
[0004] 但是，由于植物本身对PM2. 5等颗粒物的阻滞吸收很难测定，受制于来自自然地 不同污染源的污染到底能组织吸附多少的PM2. 5等颗粒物进行精确测定。目前也没有针对 植物吸附空气中颗粒物的研究和更好的实验W及实验装置。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种野外使用的植物对颗粒物吸附 分析模拟系统，该模拟系统通过野外实时模拟大气环境及植物不同参数条件，分析研究植 物对颗粒物吸附的影响，来进行更精准的分析，为防治雾霸提供有益参考。
[0006] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0007] 一种植物对颗粒物吸附分析模拟系统，包括：
[000引一颗粒物流通子系统，所述的颗粒物流通子系统包括模拟箱、进气箱、排气管、颗 粒物收集箱和第一风扇，所述的进气箱、排气管和颗粒物收集箱分别与模拟箱相连通，所述 的第一风扇设于模拟箱箱体上，其中，
[0009] 模拟箱：箱体框架采用合金材料，箱体六个面采用塑料板材，其中一个侧面可W打 开，箱体内侧表面用聚四氣己締膜覆盖，并且用娃胶垫密封；
[0010] 进气箱；包括第一气累和进气采样箱，第一气累抽取待测定场景中大气及其颗粒 物，待测混合气体流速可调；进气采样箱箱体中可取样，W得出环境中颗粒物原始浓度；
[0011] 颗粒物收集箱；收集经过模拟箱吸附的气体，收集箱中设有取样并测定空气浓度 的装置；
[0012] 一环境模拟子系统，所述的环境模拟子系统包括：
[0013] 温度控制装置，所述的温度控制装置包括加热单元和温度感应-反馈-调节指令 单元；
[0014] 湿度控制装置，所述的湿度控制装置包括加湿单元、湿度感应器和反馈控制电 路；
[0015] 光照控制装置，可设置不同的光照强度场景，W与现实场景对应，且可根据指令， 自由切换场景；
[0016] 人工降雨装置，所述的人工降雨装置位于箱体顶部中央位置，可W根据指令提供 不同降雨强度；
[0017] 一颗粒物吸附子系统，所述的颗粒物吸附子系统包括植物和植物固定板，植物固 定于植物固定板上；
[001引一控制子系统，所述的控制子系统包括控制面板，控制面板集成了进气、温度湿 度、光照控制、人工降雨和排气控制单元，所述的控制面板设于箱体正前方，控制面板上设 有显示屏、温度、湿度调节按钮、风速调节按钮、光照调节按钮和降雨调节按扭。
[0019] 通过上述本发明的技术方案，本发明的模拟系统设计合理，结构简单，且可精确人 工模拟不同气象条件及植物条件，并对各种参数进行定向的有目的的微调W满足试验要 求，进而精确测量植物吸附空气中的颗粒物情况，为防治雾霸提供有益参考。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明模拟系统的一种实施方式结构示意图；
[0021] 图2为本发明模拟箱的一种实施方式结构示意图；
[0022] 图3为本发明滑行轨道的一种实施方式结构示意图；
[0023] 图4为本发明植物固定板安装于滑行轨道的结构示意图；
[0024] 图5为本发明植物固定板的一种实施方式结构示意图；
[0025] 图6为采用本发明系统的模拟实验方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明：
[0027] 本发明的技术方案主要适用于在野外对不同植物对PM2. 5等颗粒物吸附量W及 影响的移动测量系统，完成主要典型森林植被类型（不同林龄、密度、郁闭度等）与PM2. 5 等颗粒物的关系分析，W及在不同气象条件下（如温度、湿度和光照度）植物对大气中颗粒 物吸附的影响，且设及到不同地点的大气颗粒物的浓度监测。
[002引如图1所示，一种植物对颗粒物吸附分析模拟系统，其包括；一颗粒物流通子系统 100、一环境模拟子系统200、一颗粒物吸附子系统300和一控制子系统400,其中，控制子系 统400作为控制中屯、控制颗粒物流通子系统100、环境模拟子系统200和颗粒物吸附子系统 300的操作，颗粒物吸附子系统300设于颗粒物流通子系统100内部。
[0029] 具体的，如图2所示，所述的颗粒物流通子系统100包括模拟箱101、进气箱21、排 气管23、颗粒物收集箱24和第一风扇41，所述的进气箱21、排气管23和颗粒物收集箱24 分别与模拟箱101相连通，所述的第一风扇41设于模拟箱101箱体上。大气中颗粒物（待 测混合气体）通过第一气累送到模拟箱101，在预先设定的环境气象条件下（温湿度、光照 度等），被实验设定的不同种类和密度的林木所吸附，最后通过排气管23,输送到颗粒物收 集箱24中。其中，
[0030] 模拟箱101 ;箱体框架采用合金材料，箱体六个面采用塑料板材，其中一个侧面11 可W打开，即侧面11可设计成对开的口，在侧面11的中部外面设有口把手71，通过口把手 71可便捷的打开n。箱体内侧表面用聚四氣己締膜覆盖，并且用娃胶垫密封，W保证模拟实 验数据的精准性。
[0031] 进气箱21 ;进气箱21通过管道22与模拟箱101相连通，进气箱21包括第一气 累和进气采样箱，第一气累抽取待测定场景中大气及其颗粒物（即待测混合气体），待测混 合气体流速可调，并使设定流速的；进气采样箱箱体中可取样，W得出环境中颗粒物原始浓 度。同时，为了进一步研究不同粒径颗粒物的被吸附情况，可W利用更专业的颗粒物切割头 替换所述的第一气累（即吸气累）。
[0032] 颗粒物收集箱24 ;颗粒物收集箱24收集经过模拟箱101吸附的气体，收集箱24 中设有取样并测定空气浓度的装置。颗粒物经过模拟箱中林木的吸附，其浓度必然大为减 少，通过在收集箱24中的取样并测定空气浓度的装置取样并测定其浓度，就可W得知植物 吸附颗粒物的实际情况。
[0033] 第一风扇41 ;用于提供持续流动的气流，且空气流速可控可调。第一风扇41安装 于出气口一侧，出气口可与废气同收装置相连通。
[0034] 所述的环境模拟子系统200用于模拟现实的环境，使模拟箱101中的环境可控可 调并便于测定，所述的环境模拟子系统200包括：
[0035] 温度控制装置，所述的温度控制装置包括加热单元和温度感应-反馈-调节指令 单元。温度控制装置根据我国大部分地区温度状况W及植物生长所需温度，可W选择设计 温度范围为；5°C -50°C，且能实时监测温度。该装置可设于模拟箱101箱体顶部一侧，可实 现根据输入指令实时调节到所需温度。
[0036] 湿度控制装置，所述的湿度控制装置包括加湿单元、湿度感应器和反馈控制电路。 湿度控制装置湿度调节范围；1〇% -90% RH ;该装置可设于模拟箱101箱体顶部一侧，可实 现根据指令调节到所需湿度强度。
[0037] 温度控制装置和湿度控制装置可分别设于模拟箱箱体的上侧的右边和左边，并且 可W调整不同的温湿度来验证植物对颗粒物的影响。
[003引光照控制装置，可设置不同的光照强度场景，W与现实场景对应，且可根据指令， 自由切换场景。光照控制装置可选择设置白天与黑夜两个不同的光照强度场景。
[0039] 人工降雨装置51，所述的人工降雨装置51位于箱体顶部中央位置，可W根据指令 提供不同降雨强度；人工降雨装置51由控制面板31所控制，通过控制面板可W控制提供不 同降雨强度。为了回收雨水，所述的模拟系统还包括雨水收集槽，所述的雨水收集槽设于模 拟箱101箱体内部15的下方。
[0040] 如图3、图4和图5所示，所述的颗粒物吸附子系统300包括植物和植物固定板91， 植物固定于植物固定板91上。所述的植物固定板91可滑动设于雨水收集槽的上部，所述 的植物固定板91由上下两层带孔92塑料板组成，每张塑料板嵌在滑行轨道81相对的凹槽 内，可W前后滑动，所述的滑行轨道81设于模拟箱101箱体与可打开侧面11相邻的两个侧 面12内部。
[0041] 塑料板上间隔设有一定多个圆孔92,方便固定不同的林木枝条（植物）。
[0042] 植物的选择很重要。不同的植物具有不一样的吸附效果，且南北方植物的差异也 对选择何种植物具有很大的影响。如针对北方城市，就无法选择叶面较大的南方植物，只能 在适于生长于北方的植物中选择；反之亦然。主要选择目前已经在北方或者南方城市中大 量存在的植物对不同场景中颗粒物的吸附效果，且密度的设定也需要和现实相符。
[0043] 所述的控制子系统400包括控制面板31，控制面板31集成了进气、温度湿度、光 照控制、人工降雨和排气控制单元等控制单元，是该模拟系统的控制核屯、。所述的控制面板 31设于模拟箱101箱体正前方，控制面板31上设有显示屏、温度、湿度调节按钮、风速调节 按钮、光照调节按钮和降雨调节按扭。
[0044] 整个系统控制单元集成在一块电子控制面板31上，放置于箱体正前方，方便操 作。
[0045] 所述的模拟系统还包括废气回收装置，所述的废气回收装置与模拟箱相连通，用 于吸收模拟箱排出的废气避免发生二次污染。
[0046] 如图3所示，所述的模拟系统还包括第二风扇26,所述的第二风扇26设于模拟箱 101箱体与可打开侧面相邻的一个侧面12内部的进气口 25上。进气口 25可设两个或多 个，对应的，第二风扇26也设两个或多个，多个进气口 25可W连接第一气累W便采集到不 同来源的污染物混合气体。
[0047] 为了实现在多个地区可移动的测试，所述的模拟系统还包括移动系统，所述的移 动系统包括多个万向轮61，所述的多个万向轮61设于模拟箱101箱体底部。
[0048] 为了实现有效制动，在所述的多个万向轮61上设有刹车装置62,所述的刹车装置 62设于位于同一侧的两个万向轮61上。万向轮61的数量可选4个，可采橡胶轮胎，方便运 动，减少震荡。
[0049] 为了方便移动箱体，在箱子顶部设有两个把手72。同时，两个把手72可使移动车 辆的时候，确定受力点，防止破坏箱体。
[0050] 同时，在实验时还需要与该模拟系统配套的运输工具，例如汽车等；W及位于实验 室或者监测中屯、的颗粒物测样仪器等。
[0051] 该模拟系统主要解决的问题是；利用不同自然地的实际大气颗粒物环境（该也是 该系统设置为可移动形式的一种考虑），加上模拟箱中模拟出的不同的大气环境及植物不 同参数，W此来测定植物在该些条件下，对不同自然地颗粒物吸附的影响。
[0化2] 在此基础上，通过该模拟系统得出的大量实验数据的分析，在城市关键区域的绿 植建设或者新城区的绿植规划中，把植物对空气颗粒物吸附能力的强弱作为考量的主要因 素之一，选取合适的植株和适合的林密度，并保留原景，成为局部治理污染的一个有效而科 学的辅助性举措。
[0化3] 具体实施方案：通过该模拟系统对4个不同城市的4种不同场景中，不同植株在多 种大气条件下，对颗粒物吸附情况进行测量，得出可供分析的数据，经过权威部口的检验科 学合理。该样进一步在本专业科研单位推广应用。
[0054] 综上所述，城市绿化林和周边森林具有吸附大气颗粒物的作用，使得新的条件下， 如何科学合理的布置绿化，不同地区林密度和树种，W及湿度等如何控制，成为一个新的研 究课题。合理解决该个问题，有可能对城市及周边的颗粒物治理产生良好的效果，且具有极 高的性价比。
[0055] 所W该模拟系统的技术核屯、在于：通过在不同污染场景中，借助对大气颗粒物模 拟实验得出的数据分析，科学选择和布局城市绿化林W及城市周边森林，W更加充分和科 学地发挥其阻滞和吸附城市颗粒物的作用。
[0056] 该模拟系统的应用价值表现在；依据该模拟系统的实验结果，在城市绿植建设方 面加入新的思想，即在城市关键区域的绿植建设或者新城区的绿植规划中，把植物对空气 颗粒物吸附能力的强弱作为考量的主要因素之一，选取合适的植株和适合的林密度，在保 留原景观作用和净化作用的基础上，提高绿植吸附颗粒物的能力，增加其功能性作用。在 我国治理大气污染宏观性政策和措施下，成为局部治理污染的一个有效而科学的辅助性举 措。
[0化7] 具体实施方案如下；
[0化引一、初步选择；
[0059] 实验场景选择；人流量大的城市街区，如步行街、商业广场、电影院、医院及学校 等，特点为人流量大，车辆相对少或者没有，排放的大气污染物主要为周边餐饮厨房烟气， W及周边交通尾气；车流量大的城市环路或者城市间高速路两侧，特点为车流量大，汽车尾 气排放严重，是城市大气污染的主要来源之一，人流量少；城市生活区，如生活小区，疗养院 和公园等，特点是半封闭式相对独立，除了部分厨房烟气W及部分小区取暖会产生废气外， 排放的污染物相对较少；有污染产业的城市工业区，如化工厂，煤、钢厂等重工业和火力电 厂等高污染行业的工业园区，特点是大气污染物排放量巨大，且不同行业的排放物有较大 的不同，为我国整体大气污染的最主要来源。其中，我们重点研究对象是：城市环路和城市 间高速路两侧，W及高污染行业厂房附近。
[0060] 实验条件选择：所设及的实验条件包括；温度、湿度、光照、风速和植株选择共5 项。由于研究的对象是不同植物对不同场景下颗粒物吸附情况的分析，所W植株选择是研 究的重点，在选取植株的过程中，遵循的原则是充分利用目前已经广泛种植的城市绿植，并 加上部分目前未大量种植但具有巨大潜力的植株，且该两者的比例控制在3 : 1的比例，W 增加项目的实用性。
[0061] 实验设计的各项试验条件的设想参数如下表：
[0062]
【权利要求】
1. 一种植物对颗粒物吸附分析模拟系统，其特征在于，包括： 一颗粒物流通子系统，所述的颗粒物流通子系统包括模拟箱、进气箱、排气管、颗粒物 收集箱和第一风扇，所述的进气箱、排气管和颗粒物收集箱分别与模拟箱相连通，所述的第 一风扇设于模拟箱箱体上，其中， 模拟箱：箱体框架采用合金材料，箱体六个面采用塑料板材，其中一个侧面可以打开， 箱体内侧表面用聚四氟乙烯膜覆盖，并且用硅胶垫密封； 进气箱：包括第一气泵和进气采样箱，第一气泵抽取待测定场景中大气及其颗粒物，待 测混合气体流速可调；进气采样箱箱体中可取样，以得出环境中颗粒物原始浓度； 颗粒物收集箱：收集经过模拟箱吸附的气体，收集箱中设有取样并测定空气浓度的装 置； 一环境模拟子系统，所述的环境模拟子系统包括： 温度控制装置，所述的温度控制装置包括加热单元和温度感应-反馈-调节指令单 元； 湿度控制装置，所述的湿度控制装置包括加湿单元、湿度感应器和反馈控制电路； 光照控制装置，可设置不同的光照强度场景，以与现实场景对应，且可根据指令，自由 切换场景； 人工降雨装置，所述的人工降雨装置位于箱体顶部中央位置，可以根据指令提供不同 降雨强度； 一颗粒物吸附子系统，所述的颗粒物吸附子系统包括植物和植物固定板，植物固定于 植物固定板上； 一控制子系统，所述的控制子系统包括控制面板，控制面板集成了进气、温度湿度、光 照控制、人工降雨和排气控制单元，所述的控制面板设于箱体正前方，控制面板上设有显示 屏、温度、湿度调节按钮、风速调节按钮、光照调节按钮和降雨调节按扭。
2. 根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，还包括废气回收装置，所述的废气回 收装置与模拟箱相连通，用于吸收模拟箱排出的废气。
3. 根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，还包括第二风扇，所述的第二风扇设 于模拟箱箱体与可打开侧面相邻的一个侧面内部。
4. 根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，所述的第一气泵被颗粒物切割头替 换。
5. 根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，还包括雨水收集槽，所述的雨水收集 槽设于模拟箱箱体内部的下方。
6. 根据权利要求5所述的模拟系统，其特征在于，所述的植物固定板可滑动设于雨水 收集槽的上部，所述的植物固定板由上下两层带孔塑料板组成，每张塑料板嵌在滑行轨道 相对的凹槽内，可以前后滑动，所述的滑行轨道设于模拟箱箱体与可打开侧面相邻的两个 侧面内部。
7. 根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，还包括移动系统，所述的移动系统包 括多个万向轮，所述的多个万向轮设于模拟箱箱体底部。
8. 根据权利要求7所述的模拟系统，其特征在于，在所述的多个万向轮上设有刹车装 置，所述的刹车装置设于位于同一侧的两个万向轮上。
【文档编号】G01N33/00GK104502544SQ201510006894
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月7日 优先权日:2015年1月7日
【发明者】孙丰宾, 程凤 申请人:北京华泰东方科技有限公司