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一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，該裝置包括：四通管、集液?jiǎn)卧?、集固單元、集氣單元、干燥單元、?dòng)力單元。四通管通過(guò)橡皮塞與汽車尾氣管連接，四通管、集液?jiǎn)卧?、集固單元、集氣單元、干燥單元、?dòng)力單元依次相連。本實(shí)用新型主要提供一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，能簡(jiǎn)單有效的收集汽油汽車全部非常規(guī)成分，且不改變其性質(zhì)；以解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集不全、不便取樣分析，收集裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種汽車尾氣收集采樣裝置，尤其涉及汽油汽車尾氣非常規(guī)成分 收集采樣裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車排放的污染物是大氣污染的主要因素之一，為了治理汽車尾氣帶來(lái)的污染， 首先要能成功地收集到具有代表性的汽車尾氣進(jìn)而對(duì)其性質(zhì)有一個(gè)全面的了解。目前，國(guó) 內(nèi)外對(duì)汽油汽車常規(guī)成分的研究很多，可能是因?yàn)槌Ｒ?guī)成分能夠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定；而對(duì)非常規(guī)成 分主要集中于顆粒物的研究，其次是氣相成分的研究，將二者結(jié)合起來(lái)的很少，這顯然沒(méi)有 包括汽油汽車尾氣的所有成分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集 采樣裝置，采集了包括顆粒物、液相成分和氣相成分在內(nèi)的汽油汽車尾氣全部非常規(guī)成分， 并且收集的成分在測(cè)試前不變質(zhì)，可以直接用于生物效應(yīng)試驗(yàn)和理化試驗(yàn)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種汽油汽車尾氣 收集裝置，包括四通管、集液?jiǎn)卧?、集固單元、集氣單元、干燥單元、?dòng)力單元；四通管連接汽 車尾氣管，用來(lái)分配進(jìn)入收集裝置中汽車尾氣的量；集液?jiǎn)卧B接四通管，用來(lái)收集汽油汽 車非常規(guī)成分中的冷凝液；集固單元連接集液?jiǎn)卧?，用?lái)收集汽油汽車非常規(guī)成分中的顆 粒物；集氣單元連接集固單元，用來(lái)收集汽車尾氣非常規(guī)成分中的氣態(tài)物質(zhì)；干燥單元連 接集氣單元，干燥尾氣，以避免尾氣中的水蒸氣腐蝕動(dòng)力單元中的儀器；動(dòng)力單元，提供汽 車尾氣在裝置中流通的動(dòng)力并通過(guò)控制裝置的排氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)四通管進(jìn)氣量的控制。
[0005] 作為優(yōu)選，所述的集液?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)冰水槽以及放入其中并相互連接的冷凝管和 集液瓶；所述的冷凝管為自制的螺旋形冷凝管，冷凝管堅(jiān)直放置，采用上面進(jìn)水，下面出水 的水流形式。剛從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫尾氣因溫度驟降產(chǎn)生大量冷凝液，設(shè)置集液?jiǎn)卧葘?尾氣中的液態(tài)部分收集起來(lái)，不至于影響尾氣中顆粒物和氣態(tài)成分的收集；而螺旋型冷凝 管使液化更充分，減少揮發(fā)性損失。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的集固單元包括一個(gè)顆粒采樣器，所述的顆粒采樣器采用改裝的 粉塵采樣器，配套使用的玻纖濾紙事先于450°C烘干8h后置于干燥器中，恒重后對(duì)濾紙稱 量。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的集氣單元包括一個(gè)冰水槽以及放入其中的U型管，所述的U型管 內(nèi)填充PUF (聚氨酯泡沫)和XAD-2兩種材料。PUF和XAD-2是汽油汽車尾氣氣態(tài)烴類物質(zhì) 很好的吸附材料。所述的PUF臨用前以二氯甲烷在索氏提取器中抽提10h，所述的XAD-2樹(shù) 脂臨用前以二氯甲烷在索氏提取器中抽提l〇h ;所述的U型管采樣體積的確定：作采樣量與 采樣體積的關(guān)系曲線圖，出現(xiàn)第一個(gè)明顯折點(diǎn)處即為U型管的最大采樣量。U型管采樣容量 的確定通常采用將2~3個(gè)采樣管串聯(lián)起來(lái)采樣，計(jì)算第一個(gè)管含量占總量的百分?jǐn)?shù)；在實(shí) 際采樣中，由于將U型管串聯(lián)起來(lái)后采樣系統(tǒng)的氣道阻力大大增加，使得采樣時(shí)間大大延 長(zhǎng)，因此本實(shí)用新型采用了另一種方法確定采樣容量的方法。此方法的原理是U型管采樣 量隨著采樣體積的增加而增加，如果U型管飽和，則采樣量不會(huì)隨采樣體積的增加而增加， 如果作成曲線圖，在圖上就可以看到明顯的折點(diǎn)，此點(diǎn)即U型管的最大采樣量，這樣可以用 單支U型管單獨(dú)采樣確定采樣容量。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的干燥單元包括一個(gè)硅膠瓶，所述的硅膠粒徑6(Γ230目，并于 1801：活化811。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的動(dòng)力單元中的氣表采用累計(jì)讀數(shù)式氣表；所述的采樣泵的流量 應(yīng)與汽車尾氣的排放量相當(dāng)，采氣泵自帶計(jì)時(shí)器和壓力表。汽車尾氣排放不均勻，汽車尾氣 的體積測(cè)量采用累計(jì)讀數(shù)式氣表能夠保證測(cè)量的準(zhǔn)確性；采樣泵的流量應(yīng)與汽車尾氣的排 放量相當(dāng)，否則會(huì)導(dǎo)致汽車熄火或?qū)⒅車目諝鈳У綐悠分小?br> [0010] 作為優(yōu)選，四通管通過(guò)橡皮塞與汽車尾氣管相連，四通管、集液?jiǎn)卧?、集固單元、?氣單元、干燥單元、動(dòng)力單元依次相連；其中四通管與集液?jiǎn)卧睦淠苓M(jìn)口相連，集液?jiǎn)?元的集液瓶出口與集固單元相連，干燥單元的出口與動(dòng)力單元的氣表進(jìn)氣口相連。
[0011] 因此，本實(shí)用新型的汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置具有下述優(yōu)點(diǎn)：前置 的四通管與動(dòng)力單元一起共同調(diào)節(jié)進(jìn)入本裝置的汽油汽車尾氣流量，保證了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正 常工作且不吸入其它有害成分；通過(guò)各個(gè)收集單元，能夠?qū)ζ推囄矚夥浅Ｒ?guī)成分中固、 液、氣三態(tài)充分吸收，并且沒(méi)有通過(guò)捕獲劑改變?cè)形矚獬煞?，勿需?duì)樣品進(jìn)行再處理即可 用于后期成分分析及生物、理化試驗(yàn)；解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)汽油汽車尾氣成分收集不全、收集 純度不高，收集裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，收集后的樣品變質(zhì)而不便分析等問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置的流程圖；

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0014] 實(shí)施例1。
[0015] 如圖1所示，一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，包括四通管（8)、集液 單元（1)、集固單元（2)、集氣單元（3)、干燥單元（4)、動(dòng)力單元（5);所述的集液?jiǎn)卧ㄒ?個(gè)冰水槽（9)以及放入其中并相互連接的冷凝管（10)和集液瓶（11)，所述的集固單元包括 一個(gè)顆粒采樣器（12)，所述的集氣單元包括一個(gè)冰水槽（13)以及放入其中的U型管（14)， 所述的干燥單元包括一個(gè)娃膠瓶（15),所述的動(dòng)力單元包括一個(gè)氣表（16)以及與其相連 的一臺(tái)采樣泵（17);四通管（8)通過(guò)橡皮塞（7)與汽車尾氣管（6)相連，四通管（8)、集液 單元（1)、集固單元（2)、集氣單元（3)、干燥單元（4)、動(dòng)力單元（5)依次相連；其中，四通管 (8)與集液?jiǎn)卧?)中冷凝管（10)的進(jìn)口相連，集液?jiǎn)卧?)中的集液瓶（11)出口與集固 單元（2)相連，干燥單元（4)的出口與動(dòng)力單元（5)中的氣表（16)進(jìn)氣口相連。
[0016] 所述的冷凝管（10)為自制的螺旋形冷凝管，冷凝管堅(jiān)直放置，采用上面進(jìn)水，下面 出水的水流形式；所述的顆粒采樣器（12)采用改裝的型號(hào)為AKFC-92A國(guó)產(chǎn)粉塵采樣器，配 套使用的玻纖濾紙事先于450°C烘干8h后置于干燥器中，恒重后對(duì)濾紙稱量；所的U型管 (14)內(nèi)所填充的填料為PUF和XAD-2 ;所述的硅膠瓶（15)中硅膠粒徑為6(Γ230目；所述的 氣表（16)采用累計(jì)讀數(shù)式氣表，本實(shí)施例采用BK-G2. 5C型煤氣表；所述的采樣泵（17)采 用SYC-IA型煙塵煙氣測(cè)試儀，并自帶計(jì)時(shí)器和壓力表。
[0017] 利用本實(shí)用新型對(duì)汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣的方法步驟：
[0018] (1)收集采樣前準(zhǔn)備工作：確定U型管采樣體積：本實(shí)施例在相同條件下采集了 100L，160L，260L，480L四個(gè)樣品，作采樣量與采樣體積的關(guān)系曲線圖，出現(xiàn)第一個(gè)明顯折點(diǎn) 處即為U型管的最大采樣量，最后確定U型管的采樣量不超過(guò)250L ;玻纖濾紙于450°C烘烤 8h后置于干燥器中，恒重后對(duì)每張濾紙稱重并編號(hào)；硅膠于180°C活化8h ;XAD-2樹(shù)脂臨用 前以二氯甲烷在索氏提取器中抽提l〇h ;聚氨酯泡沫（PUF)，臨用前以二氯甲烷在索氏提取 器中抽提l〇h ;向各裝置內(nèi)加入適量準(zhǔn)備好的相應(yīng)物質(zhì)；檢查汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、煤氣表、采樣泵 是否正常工作，按附圖1連接好各裝置后，檢查各裝置的氣密性是否良好；
[0019] (2)收集采樣：以90#汽油為燃料，采樣泵流量設(shè)為6L/min，先啟動(dòng)汽油汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)，運(yùn)行一段時(shí)間后讓其處于怠速狀態(tài)，同時(shí)，采集工作開(kāi)始，采樣量250L左右，記錄采樣 時(shí)管道中的溫度和壓力，最終將所采尾氣體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0. lMPa，25°C)的體積； 樣品收集采樣后立即貯存于溫度_20°C的冰柜中。采樣時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)為怠速。汽車尾 氣檢測(cè)主要有怠速法和工況法兩種，工況法是將汽車若干常用工況組合在一起測(cè)量污染物 排放，可以比較全面地反映汽車排放水平，但是其試驗(yàn)設(shè)備昂貴，價(jià)格是怠速法的ΚΚΓ200 倍，而怠速法是采用汽車常用工況中排放污染較重的工況。因此，本實(shí)用新型采用怠速法采 集尾氣，既經(jīng)濟(jì)又具有代表性。
[0020] (3)樣品處理：對(duì)于顆粒物、PUF和XAD-2采集到的樣品，均以二氯甲烷分三次超聲 發(fā)生器中提取，每次30分鐘；對(duì)于冷凝液則以二氯甲烷分三次于分液漏斗中萃取，萃取液 與前述提取液合并，置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中40°C減壓濃縮后用0. 2ml甲醇定容，定容后的樣品 就可以直接用于實(shí)驗(yàn)。
[0021] 實(shí)施例2。
[0022] 本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，用來(lái)檢測(cè)實(shí)施例1中收集到的樣品，采 用9000型便攜式紅外線汽車排氣分析儀對(duì)汽油汽車尾氣常規(guī)成分進(jìn)行在線檢測(cè)，采用 HP6890/5973GC-MS型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)實(shí)施例1中所采集的非常規(guī)成分進(jìn)行測(cè)定； 測(cè)定結(jié)果表明：常規(guī)成分中C0的含量8. 36±0. 0. 61%，碳?xì)浠衔铮℉C)含量2390±53ppm ; 非常規(guī)成分測(cè)出種類有99種，其中單環(huán)芳烴34種，其相對(duì)含量占78. 4%，烴類物質(zhì)14種， 占12. 3%，多環(huán)芳烴27種，占0.4%，以及少量的鄰苯二甲酸類，醛，酚，酮等；上述非常規(guī) 成分中含有美國(guó)EPA規(guī)定的優(yōu)先控制污染物，可見(jiàn)汽油汽車尾氣成分復(fù)雜、污染物量大。
[0023] 實(shí)施例3。
[0024] 本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)進(jìn)行的，把實(shí)施例1收集的樣品用作生物毒性試 驗(yàn)的受試物，通過(guò)細(xì)胞毒性、免疫毒性和遺傳毒性試驗(yàn)來(lái)研究汽油汽車尾氣非常規(guī)成分 的生物效應(yīng)；結(jié)果表明：（1)汽油汽車尾氣非常規(guī)成分濃度分別在0. 125L/ml、0. 0156L/ ml、0. 0156L/ml以上時(shí)，能對(duì)肺癌上皮II型（A549)細(xì)胞株產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒性、使增殖 率顯著降低、凋亡細(xì)胞百分比顯著升高等影響；（2)汽油汽車尾氣非常規(guī)成分在濃度為 0. 0313L/ml、0. 063 L/ml以上可使玫瑰花結(jié)形成率(代表免疫球蛋白Fc段受體數(shù)目）以及 ADCC活性(反應(yīng)肺巨噬細(xì)胞的攻擊能力）顯著降低；（3)汽油汽車尾氣非常規(guī)成分在所實(shí) 驗(yàn)的0. 025~0. 2L/ml濃度范圍內(nèi)均可誘發(fā)肺上皮A549細(xì)胞微核率(染色體損傷率）增加； 在所實(shí)驗(yàn)的0. 025?0. 4 L/ml濃度范圍內(nèi)均可誘導(dǎo)A549細(xì)胞DNA斷裂；采用標(biāo)準(zhǔn)平皿摻入 法，進(jìn)行加與不加大鼠肝9s的試驗(yàn)表明：不加大鼠肝S9時(shí)，汽油汽車尾氣非常規(guī)成分在加 10皿/L、和20皿/L的量時(shí)對(duì)AT98敏感菌株具有致突變性；加S9時(shí)，在加1. 25、2. 5、5. 0、 10、和20皿/L的量時(shí)對(duì)TA98菌株都具有致突變性，并具有明顯的劑量反應(yīng)關(guān)系，而加與不 加59,汽油汽車尾氣非常規(guī)成分對(duì)TA100敏感菌株均無(wú)致突變性，說(shuō)明該樣本中只含移碼 型致突變物而不含堿基置換型致突變物；汽油汽車尾氣非常規(guī)尾氣在最低劑量組（33ml/ ml)即對(duì)L5178Y細(xì)胞TK (胸苷激酶）基因有致突變作用。
[0025] 除此之外，汽油汽車尾氣非常規(guī)成分與同期甲醇汽車尾氣非常規(guī)成分就以上試驗(yàn) 結(jié)果作對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大部分實(shí)驗(yàn)中汽油燃料汽車尾氣的毒性及損傷效應(yīng)要明顯高于全甲醇燃 料汽車尾氣，這是因?yàn)槠推囄矚夥浅Ｒ?guī)成分較甲醇汽車尾氣非常規(guī)成分復(fù)雜的多，而 且汽油汽車尾氣含有大氣污染的重要污染物-顆粒物，而甲醇汽車尾氣非常規(guī)成分未檢查 到顆粒物。
[0026] 上述生物毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，用該方法與裝置采集的樣品能夠很好地用于生物試 驗(yàn)的研究，進(jìn)而進(jìn)行汽車尾氣健康效應(yīng)方面的評(píng)價(jià)。
【權(quán)利要求】
1. 一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，其特征在于，包括四通管、集液?jiǎn)卧?集固單元、集氣單元、干燥單元、動(dòng)力單元；四通管連接汽車尾氣管，用來(lái)分配進(jìn)入收集裝置 中汽車尾氣的量；集液?jiǎn)卧B接四通管，用來(lái)收集汽油汽車非常規(guī)成分中的冷凝液；集固 單元連接集液?jiǎn)卧?，用?lái)收集汽油汽車非常規(guī)成分中的顆粒物；集氣單元連接集固單元，用 來(lái)收集汽車尾氣非常規(guī)成分中的氣態(tài)物質(zhì)；干燥單元連接集氣單元，干燥尾氣，以避免尾氣 中的水蒸氣腐蝕動(dòng)力單元中的儀器；動(dòng)力單元，提供汽車尾氣在裝置中流通的動(dòng)力并通過(guò) 控制裝置的排氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)四通管進(jìn)氣量的控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，其特征在于， 所述的集液?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)冰水槽以及放入其中并相互連接的冷凝管和集液瓶；所述的冷凝 管為自制的螺旋形冷凝管，冷凝管堅(jiān)直放置，采用上面進(jìn)水，下面出水的水流形式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，其特征在于， 所述的集固單元包括一個(gè)顆粒采樣器，所述的顆粒采樣器采用改裝的粉塵采樣器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，其特征在于， 所述的集氣單元包括一個(gè)冰水槽以及放入其中的U型管，所述的U型管內(nèi)填充PUF(聚氨酯 泡沫）和XAD-2兩種材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，其特征在于， 所述的干燥單元包括一個(gè)硅膠瓶，所述的硅膠粒徑為6(Γ230目。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，其特征在于， 所述的動(dòng)力單元包括一個(gè)氣表以及與其相連的一臺(tái)采樣泵；所述的氣表采用累計(jì)讀數(shù)式氣 表；所述的采樣泵的流量應(yīng)與汽車尾氣的排放量相當(dāng)，采氣泵自帶計(jì)時(shí)器和壓力表。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽油汽車尾氣非常規(guī)成分收集采樣裝置，其特征在于， 所述的四通管通過(guò)橡皮塞與汽車尾氣管連接，四通管、集液?jiǎn)卧⒓虇卧?、集氣單元、?燥單元、動(dòng)力單元依次相連，其中四通管與集液?jiǎn)卧欣淠艿倪M(jìn)口相連，集液?jiǎn)卧募?瓶出口與集固單元相連，干燥單元的出口與動(dòng)力單元的氣表進(jìn)氣口相連。
【文檔編號(hào)】G01N1/24GK203869917SQ201320818158
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】馬效芳, 姚景, 陶權(quán), 梁英, 胡牧, 雷永佳 申請(qǐng)人:四川大學(xué)