一种基于逸度理论地表-大气中新污染物采样装置及方法

本发明涉及环境监测试验设备，尤其涉及一种基于逸度理论地表-大气中新污染物采样装置及方法。

背景技术：

1、空气干沉降是指气态或者被空气中悬浮颗粒物吸附的污染物沉降到土壤表面的过程，气态污染物的干沉降通量：

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3、式中fg为气态污染物的干沉降通量；ca，cs为污染物在空气和土壤中的浓度；ps为土壤的密度；ksa为污染物土壤-空气分配系数；ra，rb，rc分别是空气动力学阻力系数，层流边界层阻力系数，近地面的阻力系数。其中土-气分配系数(ksa)是研究新污染物土-气交换的重要参数，也是逸度理论的精髓。

4、逸度是化合物从某一介质向另一介质迁移的趋势或倾向，逸度代表了体系在所处的状态下，分子逃逸的趋势，也就是一种物质迁移时的推动力或逸散能力，而土-气分配系数(ksa)就是在这种推动力作用下，某一新污染物在土壤和大气相间达到平衡时的土壤中的含量和大气中的含量的比值。

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6、式中cs，cw为污染物在土壤和空气中的浓度。在以往的研究中，土-气分配系数(ksa)一般通过模型模拟得到，这种方法采用较多的计算过程和较少的野外监测即可完成，虽较为简单易行，但需要的理化性质参数较多。因此，不适于研究性质不确定或在复杂系统下含量不稳定的物质，且模拟结果与实际值存在一定误差。

7、本发明通过技术手段，设计一种基于逸度理论的新污染物大气采样装置，能够直接采集新污染物在地表和大气间达到平衡时的新污染物样品，测定其含量后，即可直接计算得到土-气分配系数(ksa)，从而通过实测数据直接得到新污染物的地表逸度值，更加真实的计算地表向大气输送新污染物的量，能够更加准确的评价其环境安全风险。

技术实现思路

1、鉴于此，为了精准测得新污染物在地表和大气间达到平衡时的含量，以便直接计算得到土-气分配系数，本发明的实施案例提供了一种基于逸度理论的地表-大气中新污染物采样装置及方法。

2、本发明的实施案例提供的一种基于逸度理论的地表-大气中新污染物采样装置，包括近地端采集装置、大气端采集装置、动力装置、以及两输送收集装置，一所述输送收集装置一端与所述近地端采集装置连接以根据逸度理论获取土壤内新污染物、另一端与动力装置连接以获取动力，另一所述输送收集装置一端与所述大气端采集装置连接以根据逸度理论获取大气内新污染物、另一端与所述动力装置连接以获取动力；

3、其中两所述输送收集装置结构相同，每一所述输送收集装置包括冷凝组件、颗粒物过滤组件、以及集气组件，一所述冷凝组件一端与所述近地端采集装置连通、另一端与对应的所述颗粒物过滤组件连通，另一所述冷凝组件一端与所述大气端采集装置连通、另一端与对应的所述颗粒物过滤组件连通，每一所述颗粒物过滤组件的另一端与对应的所述集气组件连接，每一所述集气组件的另一端与所述动力装置连通。

4、进一步地，每一所述冷凝组件包括盘管、制冷件、以及收集罐，其中所述盘管套设在所述制冷件上，且所述盘管外部包裹设有保温层，所述盘管的上端与对应的所述颗粒物过滤组件连通、下端设有第一支路口和第二支路口，所述第一支路口与所述收集罐连通。

5、进一步地，一所述盘管下端的所述第二支路口与所述近地端采集装置连通，另一所述盘管下端的所述第二支路口与所述大气端采集装置连通。

6、进一步地，每一所述收集罐外部设有外罩，且每一所述收集罐外壁下端设有开关阀。

7、进一步地，每一所述颗粒物过滤组件包括颗粒物滤膜和两过滤盖，其中两所述过滤盖相适配且对称，所述颗粒物滤膜位于两所述过滤盖之间，两所述过滤盖通过锁紧件可拆卸固定连接且夹紧所述颗粒物滤膜，一所述过滤盖远离所述颗粒物滤膜的一端与对应的所述冷凝组件中的所述盘管的上端连通，另一所述过滤盖远离所述颗粒物滤膜的一端与对应的所述集气组件连通。

8、进一步地，每一所述集气组件包括第一采集管和第二采集管，其中所述第一采集管和所述第二采集管内均填充设有新污染物吸收膜，且所述第一采集管的一端与所述第二采集管的一端连通、另一端与对应的所述颗粒物过滤组件中对应的所述过滤盖连通，所述第二采集管的另一端与所述动力装置连通，且所述第一采集管和所述第二采集管外壁均套设有固定套管。

9、进一步地，所述近地端采集装置包括地表集样盖板和反应仓，其中所述地表集样盖板与待采集地面平齐，且所述地表集样盖板通过支撑架与待采集地面连接，所述地表集样盖板中心处设有通口，所述反应仓盖盖设在所述通口上方且与所述地表集样盖板上端面密封固定连接，所述反应仓上端与对应的所述盘管下端的所述第二支路口连通。

10、进一步地，所述大气端采集装置包括可伸缩三脚架和大气采气筒，其中所述大气采气筒固定设在所述可伸缩三脚架上端，且所述大气采气筒上方设有挡雨罩，所述挡雨罩与所述可伸缩三脚架固定连接，所述大气采气筒与对应的所述冷凝组件中的所述盘管上的所述第二支路口连通。

11、进一步地，所述动力装置为双路采气泵，以给两所述输送收集装置提供采集动力，所述动力装置上配备设有显示屏和操控区按钮，且所述动力装置上端端部设有遮蔽伞和监测探头。

12、进一步地，每一所述第一采集管和每一所述第二采集管外壁均套设有固定套管。

13、进一步地，上述一种基于逸度理论的地表-大气中新污染物采样装置还包括一种采集方法，该方法包括以下步骤：

14、s1按照要求组装装置，并确保各连接处密封连接，同时调节近地端采集装置至地表高度，且确保近地端采集装置地表平行，以让土壤表层和大气间达到平衡，进而获取土表大气中新污染物样品，随后调节大气端采集装置使其与地表平行，且确保大气端采集装置距地表高度大于近地端采集装置距地表高度，进而获取大气中新污染物样品；

15、s2、拆除装置，并收集两所述集气组件内对应的土表大气中新污染物样品和大气中新污染物样品，经测试分析后可计算得到土-气分配系数。

16、本发明的实施案例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种基于逸度理论的地表-大气中新污染物采样装置及方法，第一，该装置的动力装置可以提供双路稳定低流量的主动采集动力，保证在采样过程中采集的气体在地表集样盖板下，有足够的滞留时间而达到平衡，使得测量的实验数据更加精准，并且通过该大气采样装置可以直接采集新污染物在地表和大气间达到平衡时的样品，分析测试后可直接计算得到土-气分配系数(ksa)，更加真实的计算地表向大气输送新污染物的量，从而更加准确评价其环境安全风险；

17、第二，该装置的冷凝组件可以将从近地表和大气中收集的新污染物冷凝除湿，不仅可以应用于土壤地表研究，还可拓展应用于河湖湿地滩涂及水面有机污染研究，为湿地有机污染评价提供技术支撑。在收集时间较长时，可以每隔一定时间按动收集罐的开关阀及时清理收集的冷凝水，从而达到反复实验的效果。

18、第三，该装置的集气组件，在收集过程中通过检测集气组件的后第二采集管中是否含有新污染物，来检验集气组件的第一采集管是否可以完全吸收新污染物，达到质量保证的效果，从而保证实验的结果更加准确可靠。

19、第四，该装置的动力装置设置有监测探头，可实现环境质量参数的同步采集，达到便于观察环境参数变化的效果。

20、第五，本方法简单，可以直接根据采集到的土表大气中新污染物样品和大气中新污染物样品，测试分析后直接计算得到土-气分配系数，相比经验计算和模拟方法准确性更高。