新型船載智能大氣采樣裝置的設計和實現

袁東方 王碩仁 陳清滿 夏寅月

研究論文

新型船載智能大氣采樣裝置的設計和實現

袁東方 王碩仁 陳清滿 夏寅月

(中國極地研究中心, 上海 200136)

大氣采樣器是研究大氣污染物的基礎樣品采集設備, 通過采集大氣顆粒物研究空氣中各種顆粒狀有機和無機污染物。但是目前大氣采樣器以自研和對陸用設備升級改造為主, 由于船舶環境條件的特殊性, 這些設備在船上應用存在一定的風險。根據中國極地多年考察大氣采樣器的使用情況, “雪龍2”號自主設計了一種新型船用雙通道大流量采樣設備。該設備不僅可以進行一般氣體顆粒物采集, 還可以兼容大體積固相萃取柱采集, 成功應用于中國第36次南極考察及第11次北極考察。

大氣采樣 大體積固相萃取柱 船用 雙通道 極地

0 引言

海洋氣溶膠是大氣氣溶膠的重要組成部分, 一方面其特有的物理化學特性對海洋大氣中各種物理化學過程產生重要影響, 另一方面, 海洋氣溶膠是陸源物質向海洋輸送的一種重要形式[1-2]。大氣采樣器是采集大氣污染物或受污染空氣的儀器或裝置, 其工作原理是用采樣泵抽取樣品, 通過不同的措施及同步計時的方法, 達到定量采集[3]。基于海洋氣溶膠的重要性, 中國科學家開發試驗了多款氣溶膠采樣裝備, 經多年現場使用測試逐漸趨于穩定。由于極地考察航線沿地球經向連接南極和北極, 中國去往極地的航時和航線均比較穩定, 每年均可以獲取一個連續的、大范圍的氣溶膠取樣剖面, 如能搭載一個高效適用的氣溶膠大氣采樣器, 意義重大。但因極地考察現場環境條件的特殊性以及作業任務的多樣性, 適用于極地科考的氣溶膠采樣系統發展較緩。

首次南極考察時“向陽紅10”號安裝了一套自行研發的氣溶膠采樣系統,開啟了中國極地海洋氣溶膠的現場觀測研究的序幕。隨著南極考察深入,中國南大洋海洋大氣化學的研究工作也取得快速發展。1989年,科考人員搭乘“極地”號進行南極環球考察,采集了南大洋、太平洋、南大西洋、印度洋及航線近岸海域大氣海洋氣溶膠樣品,研究了海洋大氣中Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F等元素的特征、金屬形態和入海通量,系統闡述了海洋氣溶膠中化學物種的來源示蹤元素特征[4-7]。1994年, “雪龍”號服役并首航南極, 先后執行了22次南極考察和10次北極科學考察, 每次都搭載種類繁多的氣溶膠大氣采樣器, 獲取了大量的氣溶膠樣品[8-12]。截至2019年, 以北極科學考察為例, 中國北極科學考察使用的大氣采樣設備均以科研人員自帶設備為主(表1)。

隨著中國第四代極地科考破冰船“雪龍2”號的入列, 對科考系統和空間進行了頂層設計和功能分區, 羅經甲板用于科考平臺將安裝布置包含大氣采樣器在內的多套氣象、大氣、海冰觀測和采樣裝置, 同時因為船型較“雪龍”號小, 羅經甲板用于科考作業面積大規模減少, 已經沒有空間安裝多臺功能相似的科考設備[17]。因此“雪龍2”號迫切需要一臺適應我國極地科考調查船使用需求的大氣采樣器, 本文就“雪龍2”號船載大氣采樣器的需求、設計和應用展開討論, 闡述適合中國南北極考察需求的船載大氣采樣器的相關內容。

表1 北極考察自帶大氣采樣器數量[13-16]

1 常用采集方法及存在問題

目前大氣中有機污染物的采集方法通常是通過玻璃纖維濾膜(GF/F)采集大氣顆粒相樣品, 用聚氨酯泡沫(PUF)采集氣相中有機污染物, 將吸附了大氣中有機污染物的GF/F膜和PUF進行索氏抽提, 經由分離、純化獲取待觀測樣品, 然后進行儀器分析。中國南北極考察幾乎所有的大氣采集科考任務都使用尺寸為40～150 mm的濾膜進行樣品采集, 2～3天獲取一個樣品。相對統一的采集膜為設計使用一款通用的大氣采樣器提供了現實基礎。

近兩年一些新的樣品采集和處理技術在大氣采樣器上得到應用, 例如: 固相萃取技術(SPE, Solid Phase Extraction), 其本質上是一種富集技術, 樣品通過填充吸附劑的萃取柱, 目標分析物和雜質被保留在萃取柱上, 然后分別用選擇性溶劑去除雜質, 洗脫出分析物, 從而達到分離的目的。對于超痕量的半揮發性有機污染物, 采用進行大體積固相萃取柱(Hi-Volume SPE)進行采集(圖1)[18]?；谏鲜黾夹g, 高源[19-20]、鄭宏元[21]應用GC-MS和GC-MS/MS已完成400余種半揮發性有機化合物一次性富集分析的技術開發, 其中包括30種單體多環芳烴(Monomer-PAHs)、52種甲基多環芳烴(Methyl-PAHs)、31種硝基多環芳烴(Nitro-PAHs)、27種多氯聯苯(PCBs)、8種氯苯(CBs)、8種多溴二苯醚(PBDEs)、11種有機磷阻燃劑(OPFRs)和222種農藥(Pesticides)等半揮發性有機化合物。

圖1 大體積固相萃取柱[18]

Fig.1.Hi-Volume SPE[18]

雖然目前中國大氣采樣器的技術發展取得了長足進步, 但是“雪龍”號所攜帶的氣溶膠大氣采樣器產品功能單一, 流量大小不一, 占用了大部分的科考作業平臺面積[11,22], 影響其他科考設備的布置。此外, 隊員自帶的設備并不適合在船上使用, 主要問題如下: 1.設備設計相對簡單, 多為自研或陸用產品升級改造設備, 不滿足船舶室外設備防護等級要求; 2.船舶短時間內從赤道到達極地或從極地到達赤道, 工作環境變化劇烈, 設備保溫和散熱達不到要求; 3.雖然部分設備自帶了風向、風速傳感器, 但是大氣采樣設備安裝環境附近風向多變, 大氣采樣設備離船舶煙囪較近, 無法有效避免煙囪廢氣污染; 4.自帶設備需要在南北極考察任務開始前運到船上, 任務結束后運回, 搬運麻煩; 5.普通的大氣采樣器采用一般的風機提供抽氣動力, 抽氣壓力較低, 無法匹配大體積固相萃取柱使用。

2 需求分析

針對上述存在的問題, 結合中國極地科考破冰船建設的方向，“雪龍2”號根據多年的南北極考察科研人員對大氣采樣器的需求和使用經驗, 以及在“雪龍”號配備的智能大氣采樣器的應用經驗, 為“雪龍2”號自主設計一種新型船用雙通道大流量采樣設備。“雪龍2”號大氣采樣器是基于主動采樣技術設計的非實時監測大氣采樣器[23-24], 需滿足以下需求。

1.滿足極地船用規范標準, 防護等級不低于IP56。

船用設備, 尤其是露天安裝的船用設備, 防塵防水等級是確保設備使用安全的前提, 避免因絕緣低而影響全船其他用電設備的使用。同時, 中國極地科考船舶, 往返南極需多次穿越西風帶, 該區域氣象條件惡劣, 甲板上浪嚴重, 設備防護等級需滿足甲板上浪的沖擊。大氣采樣器需能在極地低溫環境下長期穩定運行, 同時也要能在赤道高溫地區使用。

大氣采樣器是安裝在船舶艙室外的設備, 其工作環境惡劣, 防水、防塵以及工作可靠性都要比陸用設備嚴格。船用室外設備需滿足IP56的防護標準, 固定安裝在科考破冰船上, 同時要耐鹽堿腐蝕, 可以在低溫、高溫以及雨雪等惡劣環境下正常使用。

2.設備能夠匹配常規過濾膜和大體積固相萃取柱, 兼容性好。

由于南北極任務的多樣性, 不僅有常規過濾膜進行氣溶膠采集, 還存在大體積固相萃取柱, 兩者采集結構和對設備的要求存在著差別, 新的設備需要兼容性好, 能夠滿足不同科考任務作業的需求。

3.雙通道設計。

兩個通道可以獨立進行控制并進行數據采集, 能夠滿足不同科考任務對采集參數的需求, 減少設備體積, 滿足科考船作業空間不足的要求。

4.避免煙囪廢氣污染。

設備接入船載氣象站相對風向、風速信號, 可以根據相對風向風速進行控制, 有效避免煙囪廢氣對樣品的污染。

5.系統操作簡單, 操作便捷。

新型大氣采樣器的使用步驟簡單, 操作界面簡潔, 流量測量精準, 參數豐富, 科考人員只需要進行簡單的操作和設置即可開始采樣。同時具備遠程顯示功能, 可以在實驗室內部實時監控樣品采集的數據, 減輕了科考人員的工作量。

6.設備固定式安裝。

“雪龍2”號和“雪龍”號相比, 在吊車配備以及結構設計上存在差異, 吊車無法將物品吊運至羅經甲板, 自帶設備搬運存在困難, 需要將大氣采樣器設備固定安裝在羅經甲板, 減少設備的搬運工作量。

3 技術創新

根據“雪龍2”號的特點, 利用當前成熟的變頻電機和測量技術, 重點從船用標準、兼容性、防污染、設備體積、采樣效率和設備操作便利性等角度考慮進行設計(圖2)[25]。設備主要由可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, 簡稱PLC)控制系統、高壓風機、氣體流量計、變頻裝置、遠程監控系統以及采樣頭各部分組成(圖3)。

圖2 “雪龍2”號大氣采樣器

Fig.2.Atmospheric sampler of

3.1 滿足極地惡劣海況

為了解決鹽霧腐蝕問題, 海上金屬件不能使用普通鍍鋅鋼管、鋁合金管等容易銹蝕脫落的材料。一旦銹蝕, 產生的氧化物碎屑被吸入管道內后會吸附在樣品膜上, 對樣品產生污染和影響, 嚴重時甚至擊穿濾膜, 影響設備安全。因此“雪龍2”號大氣采樣設備整體采用316L不銹鋼材質, 耐鹽霧腐蝕, 不會產生銹蝕現象。

為了滿足IP56防護等級要求, 在設計時對電氣元器件和其他防護等級較高的設備分別布置,例如: PLC、氣體流量計、接線盒等散熱量小且需要防水的電氣元器件放在密封的空間內(圖4紅色區域), 以達到IP56防護等級; 高壓風機和散熱風扇等使用船用設備, 達到IP56防護等級, 放在下半部開敞空間(圖4綠色區域)。從而使設備整體達到了IP56防護等級。

圖3 “雪龍2”號大氣采樣器系統圖.1: PLC控制裝置; 2: 人機交互界面; 3: 電源模塊; 4: 采樣頭; 5: 大體積固相萃取柱; 6: 氣體流量計; 7: 高壓風機; 8: 變頻裝置; 9: 散熱裝置; 10: 遠程監控系統

Fig.3.Diagram of atmospheric sampler systemof.1: PLC control device; 2: human-computer interaction interface; 3: power module; 4: sampling head; 5: Hi-Volume SPE; 6: gas flowmeter; 7: high pressure fan; 8: frequency conversion device; 9: cooling device; 10: remote monitoring system

極地科考船會在很短的時間內從赤道到達極地或從極地到達赤道, 設備既要在極地進行保溫又要在赤道進行有效散熱, 系統設計了一套自動散熱和保溫裝置, 由溫控器控制散熱風機和空間加熱器, 當空間內溫度高于設定值時啟動風扇降溫, 當溫度低于設定值時可以啟動空間加熱器進行加熱。

此外, “雪龍2”號對于進氣通道進行特殊設計。為了防止雨水、海水進入管道污染采樣濾膜, 進氣口上方采用風帽結構。

3.2 兼容性和便攜性設計

為了提高大氣采樣設備的通用性, 既可以使用玻璃纖維濾膜(GF/F)采集大氣顆粒相樣品、使用聚氨酯泡沫(PUF)采集氣相中有機污染物, 也可以使用大體積固相萃取柱采集超痕量有機污染。設備的采樣頭采用通用接口和快速拆裝設計(圖5)。根據科考任務不同, 濾膜采樣頭和大體積固相萃取柱可以通過標準接口自由選擇。濾膜采樣口最大直徑150 mm, 可以匹配150 mm內各種濾膜, 兼容性強。采樣頭的兼容性設計在實際應用中具有極大的便利性, 可以滿足不同作業任務的需求, 科考隊員無需自帶大氣采樣設備, 可使用船載大氣采樣器進行采樣, 減少了隊員的工作量。

采用標準接口的采樣頭, 可以隨時脫離設備主體, 濾膜的更換更加便利。由于極地風力較大,尤其是位于“雪龍2”號最高處的羅經甲板風力更大, 全速航行過程中, 人員行走均很困難, 換膜更加困難。隊員可以將采樣頭拆下帶回室內更換濾膜, 無需在露天大風、低溫環境下進行濾膜更換(圖6)。

圖4 大氣采樣器結構圖

Fig.4.Structure diagram of atmospheric sampler

圖5 采樣頭設計

Fig.5.The design of sampling head

圖6 室內更換濾膜

Fig.6.Replacement of the filter membrane indoors

3.3 雙通道和大流量設計

“雪龍2”號在很小的空間內配備了2套新型大氣采樣器, 每個采樣器均為雙通道設計, 共4個采樣通道, 可供4個科研項目同時進行采樣。且每個采樣通道均為獨立設計, 可單獨設置流速、流量、采樣體積或采樣時間。配置雙通道采樣管路, 每個管路上配一臺高精度氣體質量流量控制器, 可以精準地測量和控制每一個管路上的大氣流量, 進行恒流量和定量采集, 實現了一臺機器同時進行兩個樣品的采集, 提高了作業的效率, 減少了設備的體積。常規的大氣采樣器風機一般采用固定轉速設計, 對于不同濾膜的不同抽氣流量無法進行調整。新型大氣采樣器采用PLC進行程序設計, 抽風機由變頻器進行變頻控制, 可以根據兩個通道流量的設定值精準地控制風機轉速, 滿足通道對于進氣量的要求, 低流量下風機低速運行也可以降低能耗。在第11次北極考察過程中就充分展現了其設計優勢, 2臺大氣采樣器保障了4個不同需求的科研項目同時采樣。

為滿足兩個通道同時使用大體積固相萃取柱進行作業, 并且相互不受影響, 設備采用了超高壓抽風機, 可以產生10～100 kPa壓力, 額定流量達110 m3·h–1, 通道使用最大流量為18 m3·h–1。該最大抽氣量基本滿足了大體積固相萃取柱對抽氣量的需求。通常一個樣品需要2～3天的時間才能滿足實驗室分析的要求, 船舶航行可超一千多海里。大跨度的樣品測量, 時間和空間分辨率極低, 難以快速、準確地反映海洋氣溶膠的化學組分及粒徑分布等實時變化信息。采用高壓大流量大氣采樣器, 可以有效縮短每個大體積固相萃取柱的采樣周期和跨度, 提高時間和空間分辨率。

3.4 防污染設計

大氣采樣器一般安裝在羅經甲板, 羅經甲板還設置有各種天線和桅桿, 外加煙囪的遮擋, 造成羅經甲板風向多變。其中船舶煙囪廢氣是大氣采樣器的最大污染源?！把?”號羅經甲板上的科考平臺靠近煙囪(圖7), 直線距離約8 m。一般大氣采樣器都設置有風向風速儀, 為大氣采樣器提供風向數據, 以避免尾向風將煙囪污染物帶到大氣采樣器方向。但由于羅經甲板設備密集, 小區域內風向風速受到其他設備遮擋干擾, 造成風向和實際風向存在較大誤差, 煙囪廢氣就有可能會被吸入系統污染采樣樣品(圖8)。

為了解決這個問題, 系統接入了船載自動氣象站相對風向和風速數據, 船載自動氣象站安裝在桅桿最高處, 獲取的風向風速準確度高。根據自動氣象站相對風向和風速來控制采樣設備的運行和停止。當相對風向來自于船艏一定范圍內、風速高于設定速度時, 系統可以進行采樣; 不在這個范圍內則停止采樣。通過相對風向、風速解決了煙囪排出的廢氣位于上風向或者風速較低時對采樣樣品的污染。同時設置越控功能, 若采集樣品不受煙囪廢氣的干擾, 可以對系統進行越控, 大氣采樣器強制運行, 不受風向、風速的影響。

圖7 羅經甲板布置圖

Fig.7.Compass deck arrangement

圖8 煙囪廢氣影響樣品采集

Fig.8.Exhaust gas of chimney affects sample collection

3.5 便利的人機界面設計

系統設置了友好的人機界面, 界面操作簡單, 只需要輸入目標數據即可進行樣品采集, 系統自動運行, 不需要進行額外的操作, 科考人員只需進行簡單的培訓即可進行操作使用。系統有定時、定量以及手動采集模式, 科研人員可以根據需求選擇相應的模式: 在定時采集模式下, 只需設定采集時長和流量, 系統自動進行運行, 達到設定值時停止采集(圖9a); 在定量模式下, 設定采集總量和流量, 系統自動運行, 達到設定值時停止采集(圖9b); 在手動模式下, 可以對設備進行檢查以及自定義設置, 滿足大氣采樣器的各種需求。在定時、定量和手動采集模式下, 系統都會根據設定參數自動判斷是否符合采集要求, 啟動或停止設備采樣。

同時還設置遠程客戶端, 使科考隊員可以在實驗室控制面板上使用大氣采樣器數據, 這樣科考隊員就無需經常到羅經甲板查看設備運行情況, 只需要在實驗室打開監控頁面, 就可以查看大氣采樣器各種參數, 減少惡劣海況下科考隊員到艙室外的次數, 提高安全性。

圖9 采集模式設定頁面.a)定時采集模式; b)定量采集模式

Fig.9.Acquisition mode setting page.a)timing acquisition mode; b)quantitative acquisition model

4 結論

在中國第36次南極考察和第11次北極考察過程中,“雪龍2”號穿越南極、北極和赤道等特殊區域, 設備工作環境惡劣[26-27]。赤道高溫、潮濕, 極地低溫、干燥, 大氣采樣器在極限環境下運行正常。獲取了數量眾多的寶貴樣品。經過近兩年的運行檢驗, 設備可靠性較高。

根據多年的大氣采樣器在船舶上的使用經驗, 結合大體積固相萃取柱的極地應用, 按照船舶規范要求, 在“雪龍2”號上設計了一套新型船載大氣采樣器, 能夠應對各種嚴格的作業環境, 滿足船載設備要求, 并已經在“雪龍2”號上進行了應用, 成效顯著。這套新型大氣采樣器使用工業PLC和變頻器對風機進行變頻控制, 同時采用高精度流量控制器, 實現雙通道能夠進行獨立采樣, 滿足不同的極地樣品采集任務對不同流量的需求; 占用甲板面積較單通道大氣采樣器面積少, 更有利于“雪龍2”號羅經甲板科考設備的布局; 引入船舶自動氣象站相對風向風速信號, 可以有效避免煙囪廢氣對樣品的污染, 減少廢氣對氣溶膠樣品的干擾; 便利的人機界面以及遠程客戶端的設計, 使科考隊員操作更加簡單, 監控更加方便, 大大減少了科考隊員的工作量。

在“雪龍2”號上設計的新型船載大氣采樣器不僅可以搭載在極地科考船上使用, 也可以應用到陸地監測、其他大洋科考船、南北極考察站, 使用區域廣泛, 應用前景廣闊?；凇把?”號大氣采樣器技術制作的新型站基大氣采樣器已經完成了制造和驗收工作, 目前正在國內進行氣溶膠采集, 該套設備計劃布置在南極長城站執行相關采集任務。

1 FITZGERALD J W.Marine aerosols: A review[J].Atmospheric Environment Part A General Topics, 1991, 25(3/4): 533-545.

2 DUCE R A, LISS P S, MERRILL J T, et al.The atmospheric input of trace species to the world ocean[J].Global Biogeochemical Cycles, 1991, 5(3): 193-259.

3 王文, 何振環, 張紅杰.常見氣體監測類采樣器計量方法分析與研究[J].中國檢驗檢測, 2020, 28(2): 36-37.

4 陳立奇, 楊緒林, 湯榮坤, 等.環球海洋大氣氣溶膠化學研究 Ⅰ.Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F的特征[J].海洋學報(中文版), 1992, 14(6): 47-55.

5 陳立奇, 高鵬飛, 楊緒林.環球海洋大氣氣溶膠化學研究 Ⅱ.來源示蹤元素的特征[J].海洋與湖沼, 1993, 24(3): 264-271.

6 陳立奇, 余群, 楊緒林.環球海洋大氣氣溶膠化學研究 Ⅲ: 金屬形態和入海通量[J].大氣科學, 1994, 18(2): 215-223.

7 CHEN L Q, CHEN M, ZHAN L Y, et al.Review of CHINARE chemical oceanographic research in the Southern Ocean during 1984–2016.Advances in Polar Science, 2017, 28 (2): 139-150.

8 孫俊英.中國首次北極科學考察沿線氣溶膠可溶性成分的分析[J].冰川凍土, 2002, 24(6): 744-749.

9 徐建中, 孫俊英, 秦大河, 等.中國第二次北極科學考察沿線氣溶膠可溶性離子分布特征和來源[J].環境科學學報, 2007, 27(9): 1417-1424.

10 徐建中, 孫俊英, 任賈文, 等.中國第二次北極科學考察沿線氣溶膠成分分析[J].冰川凍土, 2005, 27(2): 205-212.

11 徐國杰, 陳立奇, 張遠輝, 等.中國第26次南極科學考察航線上空水溶性氣溶膠化學成分特征研究[J].極地研究, 2011, 23(2): 98-107.

12 俞娟.海洋邊界層大氣痕量成分及有毒物質調查研究——以甲烷、生物氣溶膠及汞為例[D].合肥: 中國科學技術大學, 2015.

13 張海生.《中國第三次北極科學考察報告》[R].北京: 海洋出版社, 2009: 201-205.

14 余興光.《中國第四次北極科學考察報告》[R].北京: 海洋出版社, 2011: 244-251.

15 馬德毅.《中國第五次北極科學考察報告》[R].北京: 海洋出版社, 2013: 111.

16 潘增弟.《中國第六次北極科學考察報告》[R].北京: 海洋出版社, 2015: 196-198.

17 陳清滿, 王碩仁, 袁東方.“雪龍2”號極地科考破冰船實驗室的特殊設計[J].極地研究, 2020, 32(3): 352-361.

18 蔡明紅.大體積固相萃取采集柱[P].中國.ZL201630238222.7.

19 GAO Y, ZHENG H Y, XIA Y Y, et al.Spatial distributions and seasonal changes of current-use pesticides from the north Pacific to the Arctic Oceans[J].Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2019, 124(16): 9716-9729.

20 GAO Y, ZHENG H Y, XIA Y Y, et al.Global scale distribution, seasonal changes and long-range transport potentiality of endosulfan in the surface seawater and air[J].Chemosphere, 2020, 260: 127634.

21 ZHENG H Y, GAO Y, XIA Y Y, et al.Seasonal variation of legacy organochlorine pesticides (OCPs) from East Asia to the Arctic Ocean[J].Geophysical Research Letters, 2020, 47(19): e2020GL089775.

22 李偉, 陳立奇, 楊緒林.等.船載風控大容量氣溶膠采集系統的開發和應用[J].海洋技術, 2008(1): 4-7.

23 朱青青, 劉國瑞, 張憲, 等.大氣中持久性有機污染物的采樣技術進展[J].生態毒理學報, 2016, 11(2): 50-60.

24 梁照東.大氣中持久性有機污染物檢測方法淺析[J].資源節約與環保, 2018(10): 43-44.

25 王碩仁, 袁東方, 陳清滿, 等.一種船載式智能化多通道的大氣采樣系統、其使用方法及應用: CN111650011A[P].2020-09-11.

26 劉詩平.“雪龍2”號忙碌科考迎新年[N].新華網, 2019-12-31.

27 劉詩平.“雪龍2”號即將穿越“咆哮西風帶”[N].新華網, 2020-1-9.

The design and realization of a new type of shipborne intelligent atmospheric sampling device

Yuan Dongfang, Wang Shuoren, Chen Qingman, Xia Yinyue

(Polar Research Institute of China, Shanghai 200136, China)

An atmospheric sampling device is the primary equipment required for studying atmospheric pollutants; it collects various types of atmospheric particles, including organic and inorganic pollutants.However, at present, atmospheric samplers are mainly self-developed and modified for land use.Given the particularity of ship environmental conditions, there are certain risks involved in the application of such equipment on board.Therefore, researchers of theindependently designed and made a new type of marine dual-channel large-flow sampling device.This sampler not only collects large-volume solid phase extraction columns, but also is compatible with other gas particle collections and historical data.It was successfully used during the 36th Chinese National Antarctic Research Expedition and the 11th Chinese National Arctic Research Expedition.

atmospheric sampling, HI-volume SPE, marine, dual channel, polar

2020年10月收到來稿, 2021年4月收到修改稿

新建極地科考破冰船項目(發改投資[2015]429號)資助

袁東方, 男, 1985年生。實驗室主任、高級工程師, 主要從事科考船實驗室建設、管理和科考支撐保障研究。E-mail: yuandongfang@pric.org.cn

王碩仁, E-mail: wangshuoren@pric.org.cn

10.13679/j.jdyj.20200070