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摘要：本文致力于研究溶液截获气溶胶新方法的研究，主要针对现今大部分采样都使用滤膜采样方法的缺陷：收集率低于100%效率，而研究出接近甚至达到100%收集效率的新方法。本文通过研究气溶胶的物理化学性质、采样标准与以往常用的撞击、沉降、滤膜、向心与静电采样方法优缺点对比研究出新型溶液截取方法：沙漏式方法与旋涡式方法，并与以往方法进行对比，得出新方法的可采用性。在通过对比表明后，溶液截获气溶胶（沙漏式方法与旋涡式方法）是简便可实行的采样方法，可供气溶胶实验者采取研究气溶胶状况。
关键词：气溶胶；采样容器设计；采样方法对比
1.引言
气溶胶危机是我们现今最为紧迫的生存问题之一，当今检测到的Pm2.5与Pm10就是反映着不同粒径气溶胶颗粒物的偏高指数。为了解决这个问题，气溶胶的探索已经被分成了多个学科进行研究。因此，为了更好地让每个学科得到准确的研究样本，收集效率达到100%的绝对收集采样方法是必不可少的。然而，如今的我们常用的滤膜式过滤法整体效率往往是少于100%的，而且某些特殊气溶胶并不适合用滤膜式采样方法收集。研究表明，溶液截获气溶胶是最可能达到效率100%的途径。
2.溶液截取气溶胶方法设计简介
溶液截获气溶胶的方法研究——把气溶胶通过吹入某种特定溶液当中的方式，使得需要测定保存的气溶胶被所形成的膜或分子结构截取在特定溶液中，而不需要的气体粒子成分被过滤到出去，离开溶液，然后用玻璃容器收集起来，最后带回实验室进行进一步的释放分析，完成采样步骤。主要改善气溶胶离子与溶液的作用截面出发，同时保存粒子的完整性，主要研究总悬浮颗粒物的采样。通过五种相关实验方法的探究，取其两种方法，分别作出两种不同容器：撞击法与过滤法。希望采样容器能够得到改良，从而带动实验的完成。
3.旋涡式采样容器
如图5.1显示，突出三口喷射形成漩涡大量收集原理，漩涡的设计有效的增大气溶胶与截获液的作用截面，也就是说作用截面越大，截获气溶胶的效率越高。同时，漩涡带动液体上下循环，也时截获液尽可能的做到最大使用率，也会增加截获气溶胶的效率，然后再用下口排出截获，是方便收集截获液以及不透过空气的影响。设计出漩涡式采样容器。
图5.1旋涡式采样容器
4.结构
如图5.1旋涡式采样器，在一个吊瓶（高14cm外径9.5cm壁厚0.1cm）的基础上加上三个平行于水平面且斜向表面逆时针切线30度的通气管（外径1.6cm长3cm中心高度9cm壁厚0.1cm），延长出口（长2..5cm外径2cm壁厚0.1cm）长度，加上可悬挂可进气液口的十字架（左右为长方体矩形长8.5cm宽2cm高2cm；上下为圆柱体管口外径1.8cm高6cm壁厚0.1cm），管口由胶管口连接，用开关阀拴住控制开关。
5.设计目的
三个平行带有斜度的进气口同时通气，使液面形成漩涡状，增大截取液与气溶胶的接触面积，带动截取液在瓶中的快速运动运动；十字架可以将容器悬挂在高架台上操作，矩形的设定使容易不会前后倾斜，保持容器操作的稳定性。设计此款容器主要是为了在实验室内针对某特殊气溶胶与某特定的相应截获液进行对比试验，分别比较不同气溶胶与不同的截获液形成收集的效率之间的实验对比，同时也方便了实验者的操作性效率。
6.实验条件
截取液（甘油以120度烧开与纯净水以30:70的比例调配）、三个等速高压气泵、烧杯、收集器、玻璃管、漏斗、胶管与开关阀数个、支架台、木塞。
7.实验原理
三个进气口的目的是在使用最少气泵的情况下，通过喷射气流把液面快速形成强大的漩涡状（原理跟水龙卷相似），然后液体就可充分接触气体甚至达到飞溅的效果，是气溶胶容易沉降到液体中然后再次被带动，进一步的多次接触变成均匀分布，速度从快到慢分多个阶段（此处由实验者自行按照速度最高时规定），使得动荡液体最终选择平复，液态里的分子结构也会组件保持相对的稳定，防止气溶胶不稳定而过度溢出，最后收集处理分析。
8.实验步骤
（1）把各管口套上胶管与开关阀，把三个平行斜向管关闭，同时也关闭瓶子下的出水口（用木塞塞住）。
（2）从上端进水口通入纯净水，上下摇晃进行洗涤，再由下端排出口排出，排出后将所有阀门关闭，静待下一步操作。
（3）把容器固定在支架台上。
（4）调配截取液。
（5）打开上端进水口，用漏斗通入截取液，截取液达到三根平行斜向管以下的0.5-1cm处即可。
（6）准备3个可调速的高压气溶胶泵，设置用一速度并进行调试，确定没问题后，关闭电源，接入三根平行斜向管中，确保胶管与气溶胶泵的出气口吻合，确定后，进入下一步实验。
（7）把三个可调速的高压气溶胶泵调到统一速度（高速），再按启动，使液面形成漩涡状，达到有液体快速飞溅的效果，一般运行5-10min即可。然后开始调慢速度一档2-3min左右，逐渐降速重复，知道关闭为止。
（8）等气泵关闭后，液体还是会自己旋转，等到旋转基本平复安静，静待5-10敏左右就可以打开下端的排水口进行收集截取液。
（9）然后重复3-5次上述实验，收集3-5瓶的收集器，等待结果的分析测量。
（10）将所有收集器中所得的气溶胶粒子数检测出来，去除误差明显超大者，取其平均数，得出相应结论。
9.注意点与提醒
洗涤容器时，记得关闭所有管口（尤其是三个平行斜向口），并上下摇晃确保洗涤出实验前残留的余液，避免实验数据的误差。
实验过程中一般瓶子摇晃较厉害，因此必要时需要上下固定容器。
不能太接近三个平行斜向管，防止实验时候因倾斜而照成采样液从斜向管侧漏，或者进入气溶胶泵出气口已造成更大的损坏。
④速度调为高速，因为高速会带动液体快速运动，从而使液面容易达到不稳定状态而飞溅，增加截取液与气溶胶的接触面积，而速度逐渐慢下来是要降慢截取液中分子运动性质，形成稳定结构，防止气溶胶的过度溢出。
⑤对比与Biosample液态撞击采样器（Liquidimpingementsampler）
（1）解决了一次只能使用小量截取液而是研究到的气溶胶范围不大的困惑。
（2）设备要求不高，适合在实验室中操作。
（3）造价便宜。
（4）过程简单不复杂。
（5）适合基础认识使用
10.结论
了解气溶胶的性质后，我们发现气溶胶与一般粒子存在的不同，包括动力学特性，物理化学性质，刻度标准分类，监测要点、采样标准等。因此，我们更需要不同的研究方法去针对所有的100%气溶胶作出相应监测评估，以确定他们存在的变化，以至于了解我们生存的世界在逐渐发生的变化。
通过沉降法、过滤法、静电法、撞击法与向心法的采样方法对比后，自己设计出沙漏式过滤法采样容器与旋涡式撞击采样容器，解决了沉降法被动型与受环境限制限高的缺点，解决了过去过滤法与向心法中存在耗时长，对气溶胶粒子限制，收集效率低的缺点，同时也解决了撞击法中某部分设备跑失率高，气溶胶离子损坏率高，设备要求高，昂贵的缺点。在对比其他的静电法设备中，在研究中突出静电法中对非带电粒子或带电粒子的损耗度也有极大地改善。但主要针对非分级采样的要求，对于分级采样处理还需要更多设备以及饰演的完善。
总体来说，本论文所设计的两款容器经过专业实验改善后，可以用最原始的实验方法解决当今采样方法带来的缺陷，同时也可以投入使用对现今的气溶胶大体趋向，希望能带来更多可取用信息并针对这种信息得到更多完善地球环境的方法。
参考文献
[1].卢正永.气溶胶科学引论[M].北京：原子能出版社，1999
[2].卢正永.国际上气溶胶粒度分类采样标准[J].辐射防护通讯，1990（第一期）：
作者简介：崔喆（1991-）男，汉族，本科，助理工程师，主要从事核电厂运行工作。