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一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，该装置包括：四通管、集液单元、集固单元、集气单元、干燥单元、动力单元。四通管通过橡皮塞与汽车尾气管连接，四通管、集液单元、集固单元、集气单元、干燥单元、动力单元依次相连。本实用新型主要提供一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，能简单有效的收集汽油汽车全部非常规成分，且不改变其性质；以解决现有技术对汽油汽车尾气非常规成分收集不全、不便取样分析，收集装置结构复杂等问题。
【专利说明】一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种汽车尾气收集采样装置，尤其涉及汽油汽车尾气非常规成分 收集采样装置。

【背景技术】
[0002] 汽车排放的污染物是大气污染的主要因素之一，为了治理汽车尾气带来的污染， 首先要能成功地收集到具有代表性的汽车尾气进而对其性质有一个全面的了解。目前，国 内外对汽油汽车常规成分的研究很多，可能是因为常规成分能够现场测定；而对非常规成 分主要集中于颗粒物的研究，其次是气相成分的研究，将二者结合起来的很少，这显然没有 包括汽油汽车尾气的所有成分。


【发明内容】

[0003] 本发明目的在于，提供一种结构简单、操作方便的汽油汽车尾气非常规成分收集 采样装置，采集了包括颗粒物、液相成分和气相成分在内的汽油汽车尾气全部非常规成分， 并且收集的成分在测试前不变质，可以直接用于生物效应试验和理化试验。
[0004] 为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：一种汽油汽车尾气 收集装置，包括四通管、集液单元、集固单元、集气单元、干燥单元、动力单元；四通管连接汽 车尾气管，用来分配进入收集装置中汽车尾气的量；集液单元连接四通管，用来收集汽油汽 车非常规成分中的冷凝液；集固单元连接集液单元，用来收集汽油汽车非常规成分中的颗 粒物；集气单元连接集固单元，用来收集汽车尾气非常规成分中的气态物质；干燥单元连 接集气单元，干燥尾气，以避免尾气中的水蒸气腐蚀动力单元中的仪器；动力单元，提供汽 车尾气在装置中流通的动力并通过控制装置的排气量来实现对四通管进气量的控制。
[0005] 作为优选，所述的集液单元包括一个冰水槽以及放入其中并相互连接的冷凝管和 集液瓶；所述的冷凝管为自制的螺旋形冷凝管，冷凝管坚直放置，采用上面进水，下面出水 的水流形式。刚从发动机排出的高温尾气因温度骤降产生大量冷凝液，设置集液单元先将 尾气中的液态部分收集起来，不至于影响尾气中颗粒物和气态成分的收集；而螺旋型冷凝 管使液化更充分，减少挥发性损失。
[0006] 作为优选，所述的集固单元包括一个颗粒采样器，所述的颗粒采样器采用改装的 粉尘采样器，配套使用的玻纤滤纸事先于450°C烘干8h后置于干燥器中，恒重后对滤纸称 量。
[0007] 作为优选，所述的集气单元包括一个冰水槽以及放入其中的U型管，所述的U型管 内填充PUF (聚氨酯泡沫)和XAD-2两种材料。PUF和XAD-2是汽油汽车尾气气态烃类物质 很好的吸附材料。所述的PUF临用前以二氯甲烷在索氏提取器中抽提10h，所述的XAD-2树 脂临用前以二氯甲烷在索氏提取器中抽提l〇h ;所述的U型管采样体积的确定：作采样量与 采样体积的关系曲线图，出现第一个明显折点处即为U型管的最大采样量。U型管采样容量 的确定通常采用将2~3个采样管串联起来采样，计算第一个管含量占总量的百分数；在实 际采样中，由于将U型管串联起来后采样系统的气道阻力大大增加，使得采样时间大大延 长，因此本实用新型采用了另一种方法确定采样容量的方法。此方法的原理是U型管采样 量随着采样体积的增加而增加，如果U型管饱和，则采样量不会随采样体积的增加而增加， 如果作成曲线图，在图上就可以看到明显的折点，此点即U型管的最大采样量，这样可以用 单支U型管单独采样确定采样容量。
[0008] 作为优选，所述的干燥单元包括一个硅胶瓶，所述的硅胶粒径6(Γ230目，并于 1801：活化811。
[0009] 作为优选，所述的动力单元中的气表采用累计读数式气表；所述的采样泵的流量 应与汽车尾气的排放量相当，采气泵自带计时器和压力表。汽车尾气排放不均匀，汽车尾气 的体积测量采用累计读数式气表能够保证测量的准确性；采样泵的流量应与汽车尾气的排 放量相当，否则会导致汽车熄火或将周围的空气带到样品中。
[0010] 作为优选，四通管通过橡皮塞与汽车尾气管相连，四通管、集液单元、集固单元、集 气单元、干燥单元、动力单元依次相连；其中四通管与集液单元的冷凝管进口相连，集液单 元的集液瓶出口与集固单元相连，干燥单元的出口与动力单元的气表进气口相连。
[0011] 因此，本实用新型的汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置具有下述优点：前置 的四通管与动力单元一起共同调节进入本装置的汽油汽车尾气流量，保证了汽车发动机正 常工作且不吸入其它有害成分；通过各个收集单元，能够对汽油汽车尾气非常规成分中固、 液、气三态充分吸收，并且没有通过捕获剂改变原有尾气成分，勿需对样品进行再处理即可 用于后期成分分析及生物、理化试验；解决了现有技术对汽油汽车尾气成分收集不全、收集 纯度不高，收集装置结构复杂，收集后的样品变质而不便分析等问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置的流程图；

【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0014] 实施例1。
[0015] 如图1所示，一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，包括四通管（8)、集液 单元（1)、集固单元（2)、集气单元（3)、干燥单元（4)、动力单元（5);所述的集液单元包括一 个冰水槽（9)以及放入其中并相互连接的冷凝管（10)和集液瓶（11)，所述的集固单元包括 一个颗粒采样器（12)，所述的集气单元包括一个冰水槽（13)以及放入其中的U型管（14)， 所述的干燥单元包括一个娃胶瓶（15),所述的动力单元包括一个气表（16)以及与其相连 的一台采样泵（17);四通管（8)通过橡皮塞（7)与汽车尾气管（6)相连，四通管（8)、集液 单元（1)、集固单元（2)、集气单元（3)、干燥单元（4)、动力单元（5)依次相连；其中，四通管 (8)与集液单元（1)中冷凝管（10)的进口相连，集液单元（1)中的集液瓶（11)出口与集固 单元（2)相连，干燥单元（4)的出口与动力单元（5)中的气表（16)进气口相连。
[0016] 所述的冷凝管（10)为自制的螺旋形冷凝管，冷凝管坚直放置，采用上面进水，下面 出水的水流形式；所述的颗粒采样器（12)采用改装的型号为AKFC-92A国产粉尘采样器，配 套使用的玻纤滤纸事先于450°C烘干8h后置于干燥器中，恒重后对滤纸称量；所的U型管 (14)内所填充的填料为PUF和XAD-2 ;所述的硅胶瓶（15)中硅胶粒径为6(Γ230目；所述的 气表（16)采用累计读数式气表，本实施例采用BK-G2. 5C型煤气表；所述的采样泵（17)采 用SYC-IA型烟尘烟气测试仪，并自带计时器和压力表。
[0017] 利用本实用新型对汽油汽车尾气非常规成分收集采样的方法步骤：
[0018] (1)收集采样前准备工作：确定U型管采样体积：本实施例在相同条件下采集了 100L，160L，260L，480L四个样品，作采样量与采样体积的关系曲线图，出现第一个明显折点 处即为U型管的最大采样量，最后确定U型管的采样量不超过250L ;玻纤滤纸于450°C烘烤 8h后置于干燥器中，恒重后对每张滤纸称重并编号；硅胶于180°C活化8h ;XAD-2树脂临用 前以二氯甲烷在索氏提取器中抽提l〇h ;聚氨酯泡沫（PUF)，临用前以二氯甲烷在索氏提取 器中抽提l〇h ;向各装置内加入适量准备好的相应物质；检查汽车发动机、煤气表、采样泵 是否正常工作，按附图1连接好各装置后，检查各装置的气密性是否良好；
[0019] (2)收集采样：以90#汽油为燃料，采样泵流量设为6L/min，先启动汽油汽车发动 机，运行一段时间后让其处于怠速状态，同时，采集工作开始，采样量250L左右，记录采样 时管道中的温度和压力，最终将所采尾气体积换算成标准状态下（0. lMPa，25°C)的体积； 样品收集采样后立即贮存于温度_20°C的冰柜中。采样时发动机工作状态为怠速。汽车尾 气检测主要有怠速法和工况法两种，工况法是将汽车若干常用工况组合在一起测量污染物 排放，可以比较全面地反映汽车排放水平，但是其试验设备昂贵，价格是怠速法的ΚΚΓ200 倍，而怠速法是采用汽车常用工况中排放污染较重的工况。因此，本实用新型采用怠速法采 集尾气，既经济又具有代表性。
[0020] (3)样品处理：对于颗粒物、PUF和XAD-2采集到的样品，均以二氯甲烷分三次超声 发生器中提取，每次30分钟；对于冷凝液则以二氯甲烷分三次于分液漏斗中萃取，萃取液 与前述提取液合并，置于旋转蒸发器中40°C减压浓缩后用0. 2ml甲醇定容，定容后的样品 就可以直接用于实验。
[0021] 实施例2。
[0022] 本实施例是在实施例1的基础上进行的，用来检测实施例1中收集到的样品，采 用9000型便携式红外线汽车排气分析仪对汽油汽车尾气常规成分进行在线检测，采用 HP6890/5973GC-MS型气相色谱-质谱联用仪对实施例1中所采集的非常规成分进行测定； 测定结果表明：常规成分中C0的含量8. 36±0. 0. 61%，碳氢化合物（HC)含量2390±53ppm ; 非常规成分测出种类有99种，其中单环芳烃34种，其相对含量占78. 4%，烃类物质14种， 占12. 3%，多环芳烃27种，占0.4%，以及少量的邻苯二甲酸类，醛，酚，酮等；上述非常规 成分中含有美国EPA规定的优先控制污染物，可见汽油汽车尾气成分复杂、污染物量大。
[0023] 实施例3。
[0024] 本实施例是在实施例1的基础进行的，把实施例1收集的样品用作生物毒性试 验的受试物，通过细胞毒性、免疫毒性和遗传毒性试验来研究汽油汽车尾气非常规成分 的生物效应；结果表明：（1)汽油汽车尾气非常规成分浓度分别在0. 125L/ml、0. 0156L/ ml、0. 0156L/ml以上时，能对肺癌上皮II型（A549)细胞株产生明显的细胞毒性、使增殖 率显著降低、凋亡细胞百分比显著升高等影响；（2)汽油汽车尾气非常规成分在浓度为 0. 0313L/ml、0. 063 L/ml以上可使玫瑰花结形成率(代表免疫球蛋白Fc段受体数目）以及 ADCC活性(反应肺巨噬细胞的攻击能力）显著降低；（3)汽油汽车尾气非常规成分在所实 验的0. 025~0. 2L/ml浓度范围内均可诱发肺上皮A549细胞微核率(染色体损伤率）增加； 在所实验的0. 025?0. 4 L/ml浓度范围内均可诱导A549细胞DNA断裂；采用标准平皿掺入 法，进行加与不加大鼠肝9s的试验表明：不加大鼠肝S9时，汽油汽车尾气非常规成分在加 10皿/L、和20皿/L的量时对AT98敏感菌株具有致突变性；加S9时，在加1. 25、2. 5、5. 0、 10、和20皿/L的量时对TA98菌株都具有致突变性，并具有明显的剂量反应关系，而加与不 加59,汽油汽车尾气非常规成分对TA100敏感菌株均无致突变性，说明该样本中只含移码 型致突变物而不含碱基置换型致突变物；汽油汽车尾气非常规尾气在最低剂量组（33ml/ ml)即对L5178Y细胞TK (胸苷激酶）基因有致突变作用。
[0025] 除此之外，汽油汽车尾气非常规成分与同期甲醇汽车尾气非常规成分就以上试验 结果作对比发现，大部分实验中汽油燃料汽车尾气的毒性及损伤效应要明显高于全甲醇燃 料汽车尾气，这是因为汽油汽车尾气非常规成分较甲醇汽车尾气非常规成分复杂的多，而 且汽油汽车尾气含有大气污染的重要污染物-颗粒物，而甲醇汽车尾气非常规成分未检查 到颗粒物。
[0026] 上述生物毒性试验结果表明，用该方法与装置采集的样品能够很好地用于生物试 验的研究，进而进行汽车尾气健康效应方面的评价。
【权利要求】
1. 一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，其特征在于，包括四通管、集液单元、 集固单元、集气单元、干燥单元、动力单元；四通管连接汽车尾气管，用来分配进入收集装置 中汽车尾气的量；集液单元连接四通管，用来收集汽油汽车非常规成分中的冷凝液；集固 单元连接集液单元，用来收集汽油汽车非常规成分中的颗粒物；集气单元连接集固单元，用 来收集汽车尾气非常规成分中的气态物质；干燥单元连接集气单元，干燥尾气，以避免尾气 中的水蒸气腐蚀动力单元中的仪器；动力单元，提供汽车尾气在装置中流通的动力并通过 控制装置的排气量来实现对四通管进气量的控制。
2. 根据权利要求1所述的一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，其特征在于， 所述的集液单元包括一个冰水槽以及放入其中并相互连接的冷凝管和集液瓶；所述的冷凝 管为自制的螺旋形冷凝管，冷凝管坚直放置，采用上面进水，下面出水的水流形式。
3. 根据权利要求1所述的一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，其特征在于， 所述的集固单元包括一个颗粒采样器，所述的颗粒采样器采用改装的粉尘采样器。
4. 根据权利要求1所述的一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，其特征在于， 所述的集气单元包括一个冰水槽以及放入其中的U型管，所述的U型管内填充PUF(聚氨酯 泡沫）和XAD-2两种材料。
5. 根据权利要求1所述的一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，其特征在于， 所述的干燥单元包括一个硅胶瓶，所述的硅胶粒径为6(Γ230目。
6. 根据权利要求1所述的一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，其特征在于， 所述的动力单元包括一个气表以及与其相连的一台采样泵；所述的气表采用累计读数式气 表；所述的采样泵的流量应与汽车尾气的排放量相当，采气泵自带计时器和压力表。
7. 根据权利要求1所述的一种汽油汽车尾气非常规成分收集采样装置，其特征在于， 所述的四通管通过橡皮塞与汽车尾气管连接，四通管、集液单元、集固单元、集气单元、干 燥单元、动力单元依次相连，其中四通管与集液单元中冷凝管的进口相连，集液单元的集液 瓶出口与集固单元相连，干燥单元的出口与动力单元的气表进气口相连。
【文档编号】G01N1/24GK203869917SQ201320818158
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】马效芳, 姚景, 陶权, 梁英, 胡牧, 雷永佳 申请人:四川大学