【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及海气通量测量的，具体为一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法。
技术介绍
1、汞是一种有毒的重金属污染物，其在大气中以气态元素汞(gem)、活性气态汞(rgm)等形式存在，并能够随大气环流进行长距离传输。海洋作为汞的一个重要来源，通过海-气交换过程不断向大气中补充汞，进而影响全球汞循环。因此，监测气态汞的海-气通量对于评估汞的污染状况、理解其传输机制以及制定有效的污染防控策略具有重要意义。
2、基于监测区域的特性和研究目的，常用具体选择的海-气交换模型包括双膜理论、涡动扩散理论等，针对气态汞海气通量的监测，现有技术中，计算方法是间接计算方法，用“反流原理”，在含有一定量水体的容器内反向导入一定气体使气-液间达到平衡，利用“亨利定律”来计算，dgm＝[gem]平衡/[h’]，上述方法都是采取手动操作，操作难度大，对人员的操作要求较高，费时费力且时间分辨率较低，综上所述，现存技术中存在能够易操作且自动监测气态汞海气通量的问题亟待解决。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的是提供一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，以解决上述
技术介绍
中提出的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，监测装置包括吹扫室，所述吹扫室分别连通有流量控制计、三通切换阀四、三通切换阀三、三通切换阀二；所述流量控制计输出端连通有三通切换阀一，所述三通切换阀一其余执行端分别连通抽水
4、所述三通切换阀四其余执行端分别连通有双通控制阀和排气管，所述双通控制阀另一执行端连通高压载气瓶；
5、所述三通切换阀三其余执行端分别连通有零气发生器和排空水管，所述零气发生器另一执行端连通有干燥管一；
6、所述三通切换阀二其余执行端分别连通有干燥管二和外部环境大气，所述外部环境大气中设置了风速测量仪，所述风速测量仪测得z高度处风速为uz,单位为m/s；所述干燥管二另一端与气态汞分析仪连接，所述三通切换阀一、三通切换阀二、三通切换阀三、三通切换阀四以及双通控制阀均与单片机控制器电信连接；
7、包括两个步骤：
8、通过监测装置运行测得气态汞海气通量相关数据；所述相关数据具体包括表层海水温度、样本水体体积、吹扫气体中气态汞浓度、外部环境大气中气态汞浓度；
9、通过测得相关数据，并运用薄膜气体交换模型对气态汞海气通量进行计算，获得结果；
10、监测装置运行流程包括以下四个阶段：
11、阶段一、等待状态：所述三通切换阀一、通切换阀二、三通切换阀三、三通切换阀四以及双通控制阀均为关闭状态，所述抽水蠕动泵一直处于工作状态，从表层海水中抽取样本水体，并从出水管排出，时间设为t1；所述表层海水中设置了温度测量仪，测得表层海水温度e；
12、阶段二、水体进样：所述三通切换阀一与三通切换阀四开启状态，所述三通切换阀二、三通切换阀三，以及双通控制阀均为关闭状态，样本水体通过三通切换阀一和流量控制计输出至吹扫室内腔，所述吹扫室内腔空气被挤压由与三通切换阀四连通的排气管排出，所述流量控制计测得流入吹扫室内腔的样本水体体积为v，单位为l；时间设为t2；
13、阶段三、吹扫分析：所述三通切换阀二和三通切换阀三开启状态，所述三通切换阀一、三通切换阀四以及双通控制阀均为关闭状态，干洁空气由干燥管一另一端进入，并通过零气发生器和三通切换阀三进入吹扫室内腔对样本水体进行吹扫，吹扫气体通过三通切换阀二和干燥管二直接进入气态汞分析仪；时间设为t3；
14、阶段四、排水阶段：所述三通切换阀一、通切换阀二、三通切换阀三、三通切换阀四均为关闭状态，所述双通控制阀为开启状态；所述高压载气瓶内高纯氩气通过双通控制阀进入所述吹扫室内腔，并将吹扫室内腔的样本海水经出水管排出，时间为t4。
15、优选的，所述t1+t2+t3+t4＝2h，t1+t2+t4＝1h。
16、优选的，所述气态汞分析仪在吹扫分析阶段t3时间内共测得6组吹扫气体中气态汞浓度，分别为c1、c2、c3、c4、c5、c6；在阶段一、阶段二和阶段四中气态汞分析仪共检测外部环境大气中气态汞浓度6组，分别为c7、c8、c9、c10、c11、c12。
17、优选的，所述薄膜气体交换模型的计算公式为：
18、f＝kw(dgm-gem/h’(t))；
19、其中，
20、f：为气态汞海气通量；
21、kw：气体在水气界面转移速率；kw＝0.31*uz2(shg/600)-0.5,shg为汞的schmidt数；
22、dgm：为表层海水中溶解的气态汞，单位为pg/l，
23、dgm＝(c1+c2+c3+c4+c5+c6)*10/v；
24、gem：为外部环境大气中气态汞浓度，单位为ng m-3；
25、gem＝(c7+c8+c9+c10+c11+c12)/6；
26、h’(t)：为hg0在大气和海水间分配系数。
27、优选的，所述吹扫室为体积1200ml的圆筒状，特氟龙材料。
28、优选的，所述三通切换阀一与吹扫室连通管口位于吹扫室内腔底部；
29、所述三通切换阀二和三通切换阀四与吹扫室连通管口位于吹扫室顶部；
30、所述三通切换阀三与吹扫室连通管口位于吹扫室内腔中间。
31、综上所述，本专利技术主要具有以下有益效果：
32、本专利技术中，监测装置可用于走航或固定站房监测，能够实现气态汞的连续自动监测，提供实时的监测数据，有助于及时了解和掌握环境中汞的浓度分布和变化趋势；本方法采用辅助参数，可实现对态汞海气界面交换通量连续计算；
33、相较于现有技术，本监测方法无需手动操作，操作难度大大降低，对人员的操作要求低，能够在短时间内进行快速且连续的计算；
34、通过高精度的监测，可以在汞浓度达到危险水平之前发出预警，为环境保护部门提供及时的决策支持，防止汞污染事故的发生；通过监测数据的分析，可以追踪和定位汞污染源，为环保执法提供有力证据，推动污染源的有效治理。
35、附图说明
36、图1为本专利技术的监测装置结构框架图；
37、图2为本专利技术的监测装置运行流程中等待状态的框架图；
38、图3为本专利技术的监测装置运行流程中水体进样的框架图；
39、图4为本专利技术的监测装置运行流程中吹扫分析的框架图；
40、图5为本专利技术的监测装置运行流程中排水阶段的框架图；
41、图6为本专利技术的2017年1月24日-3月4日,南大洋夏季表层海水中溶解性气态汞(dgm)的空间分布；
42、图7为本专利技术的南大洋夏季气态汞海-气交换通量；(b)气态汞海-气交换通量和dgm、gem浓度之间关系；(c)气态汞海-气交换通量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于,监测装置包括吹扫室(4)，所述吹扫室(4)分别连通有流量控制计(3)、三通切换阀四(F4)、三通切换阀三(F3)、三通切换阀二(F2)；所述流量控制计(3)输出端连通有三通切换阀一(F1)，所述三通切换阀一(F1)其余执行端分别连通抽水蠕动泵(2)和出水管；
2.根据权利要求1所述的一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于，所述T1+T2+T3+T4＝2h，T1+T2+T4＝1h。
3.根据权利要求1所述的一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于，所述气态汞分析仪(7)在吹扫分析阶段T3时间内共测得6组吹扫气体中气态汞浓度，分别为C1、C2、C3、C4、C5、C6；在阶段一、阶段二和阶段四中气态汞分析仪(7)共检测外部环境大气中气态汞浓度6组，分别为C7、C8、C9、C10、C11、C12。
4.根据权利要求1所述的一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于，所述薄膜气体交换模型的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的一种气态汞海气通
6.根据权利要求1所述的一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于，所述三通切换阀一(F1)与吹扫室(4)连通管口位于吹扫室(4)内腔底部；
...【技术特征摘要】
1.一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于,监测装置包括吹扫室(4)，所述吹扫室(4)分别连通有流量控制计(3)、三通切换阀四(f4)、三通切换阀三(f3)、三通切换阀二(f2)；所述流量控制计(3)输出端连通有三通切换阀一(f1)，所述三通切换阀一(f1)其余执行端分别连通抽水蠕动泵(2)和出水管；
2.根据权利要求1所述的一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于，所述t1+t2+t3+t4＝2h，t1+t2+t4＝1h。
3.根据权利要求1所述的一种气态汞海气通量连续自动监测装置及其方法，其特征在于，所述气态汞分析仪(7)在吹扫分析阶段t3时间内共测得6组吹扫气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建成，常邦华，龙超，张翔，马陈熀，张志满，陈荣，陈鹏，裴飞扬，
申请(专利权)人：南京大学盐城环保技术与工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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