本發(fā)明屬于大氣顆粒采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀。

背景技術(shù)：

隨著城市化與工業(yè)化的推進，大氣污染問題日益嚴峻。其中大氣顆粒物污染作為影響空氣質(zhì)量的首要因素，成為當代環(huán)境科學、大氣化學的研究熱點。大氣顆粒物是指大氣中存在的各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱，它的成分多樣，按照顆粒物尺寸的不同可分為總懸浮顆粒物(TSP)、可吸入顆粒物(PM10)和細顆粒物(PM2.5)等。顆粒物常被污染物附著，并且顆粒物可沉降、可存留于大氣中，也可在大氣動力的作用下被轉(zhuǎn)移，因此顆粒物的污染影響范圍廣，影響深遠，已經(jīng)成為全球重點關(guān)注的環(huán)境問題之一。

目前，環(huán)境監(jiān)測和探究主要集中于PM2.5、PM10以及通過干、濕沉降而進入地表環(huán)境的重金屬、多環(huán)芳烴致癌物、含氮物質(zhì)等物質(zhì)的采集檢測，對于大氣中其它的微顆粒物如微塑料等極少提及。微塑料是直徑小于5mm的塑料顆粒，為《聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署2014年鑒》重提出的十大新興污染物之一。據(jù)Dris等在2015年的研究顯示，在法國巴黎由大氣沉降所帶來的微塑料達到280顆粒/平方米，并估算整個巴黎每年由大氣沉降所帶來的微塑料可達3-10噸，因此大氣環(huán)境中微塑料的存在及其沉降行為，是大氣污染的重要角色，也是地表水環(huán)境微塑料污染的重要來源之一。微塑料除了本身含有添加劑如壬基苯酚(NP)、雙酚-A等外，還會從周圍環(huán)境中吸收一些疏水性的持久性有毒物質(zhì)以及一些其它金屬化學物質(zhì)，因此，其較一般的微污染物毒性更強。同時，由于尺寸較小的特點使得微塑料極容易被環(huán)境中的生物誤食并通過食物鏈進行傳遞。這使得微塑料不僅成為污染物的來源，同時也成為了傳播污染物的載體。有鑒于此，有必要對大氣源中微塑料的沉降、歸趨及其對生態(tài)環(huán)境危害等方面做進一步研究，然而如何采集更加全面的大氣、水體樣本，將成為至關(guān)重要的一步。

目前對微塑料的采樣方法主要是直接采樣法，包括注射器采樣和塑料袋采樣等。然而，這種人工采樣取樣的方法不僅監(jiān)測工作繁瑣，也很難保證檢測結(jié)果的準確性。其他方法如定點抽水取樣法所得的樣本容易受到水源生物的破壞，較大的影響樣本數(shù)據(jù)的準確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀，可實現(xiàn)自動采集不同天氣狀況下的大氣源中微塑料樣本，免去繁瑣的人工操作，樣本數(shù)據(jù)的準確性高。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀，其特征在于，包括：控制器、雨水感應(yīng)器、擋板系統(tǒng)、迎風采集系統(tǒng)和沉降采集系統(tǒng)；

所述控制器接收所述雨水感應(yīng)器傳遞的信號，移動所述擋板系統(tǒng)封閉所述迎風采集系統(tǒng)或沉降采集系統(tǒng)的采樣口，用于切換所述迎風采集系統(tǒng)和沉降采集系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述擋板系統(tǒng)包括：第一擋板和第二擋板；

所述沉降采集系統(tǒng)包括：干沉降采集系統(tǒng)和濕沉降采集系統(tǒng)；

所述雨水感應(yīng)器在感應(yīng)到持續(xù)降雨信號時，將信號傳遞至所述控制器，所述控制器移動所述第一擋板封閉所述迎風采集系統(tǒng)的采樣口以及移動所述第二擋板封閉所述干沉降采集系統(tǒng)的采樣口，濕沉降采集系統(tǒng)開啟；

所述雨水感應(yīng)器在不再感應(yīng)到持續(xù)降雨信號時，將信號傳遞至所述控制器，所述控制器移動所述第二擋板封閉所述濕沉降采集系統(tǒng)的采樣口和移動所述第一擋板打開所述迎風采集系統(tǒng)的采樣口，所述干沉降采集系統(tǒng)和所述迎風采集系統(tǒng)同時開啟。

優(yōu)選的，所述雨水感應(yīng)器設(shè)有倒計時功能；

當所述雨水感應(yīng)器在感受到雨滴時，所述倒計時功能開啟，所述雨水感應(yīng)器在倒計時內(nèi)以及倒計時結(jié)束后感應(yīng)到持續(xù)降雨信號時，所述濕沉降系統(tǒng)開啟，所述干沉降采集系統(tǒng)和迎風采集系統(tǒng)關(guān)閉；

當天氣轉(zhuǎn)晴時，所述倒計時功能開啟，所述雨水感應(yīng)器在倒計時以及倒計時結(jié)束后感應(yīng)不到降雨信號時，所述干沉降采集系統(tǒng)和迎風采集系統(tǒng)開啟，所述濕沉降系統(tǒng)封閉。

優(yōu)選的，所述迎風采集系統(tǒng)包括：迎風采集裝置、第一濾網(wǎng)、采集箱、第一固定裝置和升降裝置；

在所述迎風采集裝置的采樣口設(shè)置有風向標和迎風擋板，所述迎風擋板的迎風面和所述風向標的箭頭指向一致；

所述第一濾網(wǎng)水平設(shè)置于所述迎風采集裝置內(nèi)；

所述采集箱連接所述迎風采集裝置的底部。

優(yōu)選的，所述自動采集儀還包括：第一固定裝置和升降裝置；

所述采集箱設(shè)置于所述第一固定裝置的底部；

所述第一固定裝置設(shè)置于所述升降裝置上，用于調(diào)整所述迎風采集裝置的高度；

所述第一擋板連接所述第一固定裝置。

優(yōu)選的，所述干沉降采集系統(tǒng)包括：干沉降采集裝置、第二濾網(wǎng)和集塵箱；

所述濕沉降采集系統(tǒng)包括：濕沉降采集裝置、第三濾網(wǎng)和集水箱；

所述第二濾網(wǎng)水平設(shè)置于所述干沉降采集裝置內(nèi)；

所述第三濾網(wǎng)水平設(shè)置于所述濕沉降采集裝置內(nèi)；

所述集水箱通過導管連接所述濕沉降采集裝置的底部；

所述集塵箱連接所述干沉降采集裝置的底部。

優(yōu)選的，所述迎風采集系統(tǒng)的采樣口為所述迎風采集裝置的采樣口；

所述干沉降采集系統(tǒng)的采樣口為所述干沉降采集裝置的采樣口；

所述濕沉降采集系統(tǒng)的采樣口為所述濕沉降采集裝置的采樣口。

優(yōu)選的，所述自動采集儀還包括：第二固定裝置；

所述集塵箱和集水箱設(shè)置于所述第二固定裝置中；

所述第二擋板連接所述第二固定裝置。

優(yōu)選的，所述擋板系統(tǒng)還包括：第三檔板；

所述第三檔板可升降設(shè)置于所述第二固定裝置內(nèi)，圍在所述干沉降系統(tǒng)的四周；

所述第三擋板可在豎直方向上進行升降調(diào)節(jié)，當所述第二擋板移動至所述干沉降系統(tǒng)的采樣口時，所述第三檔板上升并與所述第二擋板相接。

優(yōu)選的，所述自動采集儀還包括：自動記錄裝置；

所述自動記錄裝置設(shè)置于所述第二固定裝置內(nèi)，介于所述集塵箱和所述集水箱之間；

所述自動記錄裝置連接所述集塵箱和所述集水箱，用于實時記錄所述集塵箱收集的大氣顆粒和所述集水箱收集的積水。

本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀由控制器、雨水感應(yīng)系統(tǒng)、迎風采集部分和沉降采集系統(tǒng)組成，能自動感應(yīng)大氣環(huán)境中的天氣狀況，并根據(jù)不同的天氣狀況切換采集系統(tǒng)形態(tài)，從而完成采集儀在不同天氣狀況下的采集工作。本發(fā)明所提供的自動采集儀可完成多種天氣狀況下樣本采集工作，不僅能實現(xiàn)在風力作用下對大氣樣本的迎風采集，又能實現(xiàn)在重力作用下對沉降物在干、濕環(huán)境的分開采集，有利于采集到更加全面的微塑料樣本，可為后續(xù)的研究工作提供可靠的樣本來源，具有操作簡便、采集數(shù)據(jù)準確和適用環(huán)境廣泛等優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀在干燥環(huán)境下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀在降雨環(huán)境下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀的迎風采集系統(tǒng)在干燥環(huán)境下的全剖主視圖；

圖4為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀的迎風采集系統(tǒng)在干燥環(huán)境下的左視圖；

圖5為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀的迎風采集系統(tǒng)在降雨環(huán)境下的全剖主視圖；

圖6為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀的迎風采集系統(tǒng)在降雨環(huán)境下的俯視圖；

圖7為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀在降雨環(huán)境下的沉降采集系統(tǒng)的全剖主視圖；

圖8為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的第一固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，迎風采集裝置1、第一濾網(wǎng)2、采集箱3、干沉降采集裝置4、第二濾網(wǎng)5、集塵箱6、濕沉降采集裝置7、第三濾網(wǎng)8、集水箱9、風向標11、迎風擋板12、第一擋板13、第一固定裝置14、升降裝置15、第三擋板21、自動記錄儀24、第二擋板23、第二固定裝置22和導管91。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本發(fā)明的具體實施例進行修改或者對部分技術(shù)特征進行同等替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明保護的范圍中。

參照圖1至圖8，本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀，包括：控制器、雨水感應(yīng)器、擋板系統(tǒng)、迎風采集系統(tǒng)和沉降采集系統(tǒng)。其中，控制器接收所述雨水感應(yīng)器傳遞的信號，移動所述擋板系統(tǒng)，封閉所述迎風采集系統(tǒng)或沉降采集系統(tǒng)的采樣口，用于切換所述迎風采集系統(tǒng)和沉降采集系統(tǒng)。

其中，擋板系統(tǒng)包括：第一擋板13和第二擋板23；沉降采集系統(tǒng)包括：干沉降采集系統(tǒng)和濕沉降采集系統(tǒng)。雨水感應(yīng)器設(shè)有倒計時功能，優(yōu)選的，倒計時設(shè)為10秒。

當雨水感應(yīng)器感應(yīng)到雨滴時，倒計時功能開啟。在倒計時內(nèi)以及倒計時結(jié)束后仍感應(yīng)到持續(xù)降雨信號時，降雨信號傳遞至控制器，控制器移動第一擋板13封閉迎風采集系統(tǒng)的采樣口和移動第二擋板23封閉干沉降采集系統(tǒng)的采樣口，濕沉降系統(tǒng)開啟，干沉降采集系統(tǒng)和迎風采集系統(tǒng)關(guān)閉；在倒計時內(nèi)以及倒計時結(jié)束后感應(yīng)到降雨不連續(xù)或者無感應(yīng)到降雨信號時，將信號傳遞至控制器，控制器移動第二擋板23封閉濕沉降采集系統(tǒng)的采樣口和移動第一擋板13打開迎風采集系統(tǒng)的采樣口，干沉降采集系統(tǒng)和迎風采集系統(tǒng)開啟，濕沉降系統(tǒng)關(guān)閉。

當天氣晴朗時，倒計時功能開啟。在倒計時內(nèi)以及倒計時結(jié)束后仍無感應(yīng)到持續(xù)降雨信號時，干沉降采集系統(tǒng)和迎風采集系統(tǒng)開啟，濕沉降系統(tǒng)關(guān)閉；在倒計時內(nèi)以及倒計時結(jié)束后感應(yīng)到持續(xù)降雨信號時，濕沉降系統(tǒng)開啟，干沉降采集系統(tǒng)和迎風采集系統(tǒng)關(guān)閉。

所述迎風采集系統(tǒng)包括：迎風采集裝置1、第一濾網(wǎng)2、采集箱3、第一固定裝置14和升降裝置15。

第一濾網(wǎng)2水平設(shè)置于所述迎風采集裝置內(nèi)，采集箱3連接所述迎風采集裝置1的底部，采集箱3設(shè)置于所述第一固定裝置14的底部，第一擋板13連接第一固定裝置14。同時，第一固定裝置14設(shè)置于所述升降裝置15上，通過調(diào)整升降裝置15的高度可將迎風采集裝置1安放在不同高度，從而完成迎風采集裝置1對所需樣本的采集工作。

在迎風采集裝置的采樣口設(shè)置有風向標11和迎風擋板12，風向標11在測定好風向后發(fā)出信號，控制器接受信號后通過電力控制的方式控制迎風擋板12的移動，使得迎風擋板12的迎風面和風向標11的箭頭指向一致，進而實現(xiàn)迎風采集。

干沉降采集系統(tǒng)包括：干沉降采集裝置4、第二濾網(wǎng)5和集塵箱6。第二濾網(wǎng)5水平設(shè)置于干沉降采集裝置4內(nèi)，集塵箱6連接所述干沉降采集裝置4的底部。自動采集儀能對大氣中的干沉降物進行采集，干沉降物經(jīng)過干沉降采集裝置4與第二濾網(wǎng)5后到達集塵箱6，從而完成大氣干沉降樣本的采集工作。本實施例中，干沉降采集原理是對顆粒物在重力的作用下所產(chǎn)生的沉降物進行采集，將干沉降采集裝置4的采樣口設(shè)計成廣口的形態(tài)，能適當增加在大氣干沉降采集形態(tài)時所采得的樣本量。

濕沉降采集系統(tǒng)包括：濕沉降采集裝置7、第三濾網(wǎng)8和集水箱9。第三濾網(wǎng)8水平設(shè)置于濕沉降采集裝置7內(nèi)，集水箱9通過導管91連接所述濕沉降采集裝置7的底部。自動采集儀能對大氣中的濕沉降物進行采集，濕沉降物依次經(jīng)過濕沉降采集裝置7、第三濾網(wǎng)8和導管91后到達集水箱9，從而完成自動采集儀對大氣濕沉降樣本的采集工作。

在本發(fā)明實施例中所提供的自動采集儀還包括：第二固定裝置22。集塵箱6和集水箱9設(shè)置于所述第二固定裝置22中，第二擋板23設(shè)置于所述第二固定裝置22上。

進一步的，自動采集儀還包括：四塊第三檔板21；第三擋板21設(shè)置于所述第二固定裝置22內(nèi)，圍在干沉降系統(tǒng)的四周，用于避免濕沉降采集系統(tǒng)開啟狀態(tài)時雨滴進入干沉降采集系統(tǒng)內(nèi)，影響干沉降采集數(shù)據(jù)的準確性。

第三檔板21可在垂直方向上進行升降調(diào)節(jié)，控制器控制第二擋板23移動至干沉降系統(tǒng)的采樣口的同時第三檔板21上升，然后與所述第二擋板23相接。

進一步的，自動采集儀還包括：自動記錄裝置24。該自動記錄裝置24設(shè)置于所述第二固定裝置22內(nèi)，介于所述集塵箱6和所述集水箱9之間。自動記錄裝置24連接所述集塵箱6和所述集水箱9，用于實時記錄所述集塵箱6收集的大氣顆粒和所述集水箱9收集的積水。

更進一步的，所述雨水感應(yīng)器設(shè)有倒計時功能。

雨水感應(yīng)系統(tǒng)在倒計時10秒內(nèi)或倒計時結(jié)束后感應(yīng)到持續(xù)降雨時，將信號傳遞至控制器，控制器控制第一擋板13移動，封閉所述迎風采集系統(tǒng)的采樣口，迎風采集中止；同時，控制器控制第二擋板23移動，封閉干沉降采集系統(tǒng)的采樣口，自動采集儀轉(zhuǎn)變?yōu)闈癯两挡杉螒B(tài)。

當雨水感應(yīng)系統(tǒng)不再感應(yīng)到降雨后，將信號傳遞至控制器，控制器控制第二擋板23移動，封閉濕沉降采集系統(tǒng)的采樣口，轉(zhuǎn)變成濕沉降采集形態(tài)；同時，控制器控制第一擋板13移動，打開迎風采集系統(tǒng)的采樣口，迎風采集形態(tài)恢復。完成轉(zhuǎn)換后，自動記錄裝置24完成前次沉降數(shù)據(jù)的記錄并存儲數(shù)據(jù)。

更進一步的，所述迎風采集系統(tǒng)的采樣口為所述迎風采集裝置1的采樣口，干沉降采集系統(tǒng)的采樣口為所述干沉降采集裝置4的采樣口；所述濕沉降采集系統(tǒng)的采樣口為所述濕沉降采集裝置7的采樣口。

采用本實施例所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀進行大氣采樣的過程具體如下：

1、將所述自動采集儀置于露天環(huán)境中，開啟控制器，啟動雨水感應(yīng)系統(tǒng)；

在天氣干燥時，倒計時功能開啟，當雨水感應(yīng)系統(tǒng)在10秒倒計時內(nèi)以及倒計時結(jié)束后無感應(yīng)到持續(xù)降雨時，控制器控制第二擋板23和第三檔板21移動并封閉濕沉降采集系統(tǒng)的采樣口，迎風采集系統(tǒng)和干沉降采集系統(tǒng)開啟。此時，由風力所帶來的顆粒物經(jīng)過迎風采集裝置1與第一濾網(wǎng)2后到達采集箱3；同時，沉降物經(jīng)過干沉降采集裝置4的采樣口和第二濾網(wǎng)5后到達所述集塵箱6，并由所述自動記錄裝置24完成采集時間段的記錄，大氣干沉降采樣完成；

當雨水感應(yīng)器感應(yīng)到雨滴時，倒計時功能開啟，雨水感應(yīng)系統(tǒng)在倒計時10秒內(nèi)或者倒計時結(jié)束后感應(yīng)到持續(xù)降雨，采集狀態(tài)轉(zhuǎn)換為濕沉降采集狀態(tài)，控制器控制第一擋板13移動并封閉迎風采集裝置1的采樣口，控制器控制第二擋板23移動并封閉干沉降采集系統(tǒng)的采樣口，開啟濕沉降采集系統(tǒng)。濕沉降采集系統(tǒng)開啟時，雨水依次經(jīng)過所述濕沉降采集裝置7的采樣口、第三濾網(wǎng)8和導管91后流至所述集水箱9，并由所述自動記錄裝置24完成采集時間段的記錄，大氣濕沉降采樣完成。

2、取出采集箱3，采用原位采集分離的方法，對由風力所帶來的顆粒物中的微塑料進行分離。

3、取出集塵箱6，采用原位采集分離的方法，對干沉降樣本中的微塑料進行分離。

4、取出集水箱9，采用原位采集分離的方法，對濕沉降樣本中的微塑料進行分離。

本發(fā)明中所描述的具體實施例為本發(fā)明所提供的一種采集大氣源中微塑料的自動采集儀及其采集過程的優(yōu)選實施例。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)不同的采集環(huán)境、不同的采集目的，對所描述的具體實施例加以修改或補充。另外，本專利申請文件中多次使用的控制器、雨水感應(yīng)器、擋板系統(tǒng)、迎風采集裝置1、采集箱3、干沉降采集裝置4、集塵箱6、濕沉降采集裝置7、集水箱9、導管91、自動記錄裝置24、第一濾網(wǎng)2、第二濾網(wǎng)5、第三濾網(wǎng)8、升降裝置15、第一固定裝置14和第二固定裝置22等術(shù)語，僅僅為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)，如果使用其他術(shù)語并不偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。