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安帕爾：PM2.5及超細顆粒物在線監(jiān)測方法
2024-06-13
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超細顆粒物，在一些領(lǐng)域認為是指當量粒徑小于0.1μm的顆粒物，即PM0.1。細顆粒物”為空氣動力學當量直徑在2.5微米以下的顆粒物，即PM2.5。
空氣動力學粒徑檢測法
通過加速噴嘴加速氣溶膠的采樣氣流，采樣氣流經(jīng)過噴嘴后，氣流速度發(fā)生變化，氣流中不同粒徑的粒子由于慣性作用會產(chǎn)生不同的加速度，如：大粒徑的粒子慣性大、加速慢，從而導致通過定寬檢測器的時間不同。粒子飛出噴嘴后，在檢測區(qū)域內(nèi)直線通過2 束相互重疊的平行激光產(chǎn)生光散射信號。一面橢圓鏡放置在激光軸的90°方向，選擇散射光信號并聚焦到雪崩式光電監(jiān)測器(APD)。雪崩式光電監(jiān)測器將光脈沖轉(zhuǎn)化成電脈沖，每個粒子產(chǎn)生單獨的連續(xù)雙峰信號。2 峰間的距離稱為飛行時間(Time of Flight)，它與顆粒的粒徑一一對應(yīng)，同時該信號的峰高用來進行光學散射測量。檢測區(qū)域的結(jié)構(gòu)提高了粒子的檢測性能并且最大程度的減小了光學散射強度測量中米式散射振蕩的干擾?？諝鈩恿W法檢測可以直接得到PM10 與PM2.5 的粒徑濃度分布，空氣動力學法受顆粒的形狀、折射率和密度等影響較小，與人體健康息息相關(guān)，因此使用廣泛，空氣動力學法檢測的儀器顆粒給出粒徑數(shù)量濃度或粒徑質(zhì)量濃度的分布數(shù)據(jù)，其粒徑譜儀需要用聚苯乙烯標準顆粒小球(PSL) 進行定期標定。
激光散射強度檢測法
激光散射強度檢測方法是真空泵將大氣氣溶膠抽吸入儀器，使用激光檢測器對不同粒徑大小的氣溶膠進行檢測。不同粒徑的氣溶膠通過激光檢測器產(chǎn)生不同強度的散射信號，大顆粒的散射信號強，小顆粒的散射信號弱。信號處理器將散射信號轉(zhuǎn)化成電脈沖信號，大顆粒的電脈沖信號強度高，小顆粒的電脈沖信號強度低。通過計算該脈沖信號的強弱得到不同粒徑的數(shù)濃度信息。一般檢測粒徑為0.3 至10 微米，甚至更大粒徑。激光散射法檢測時需要考慮顆粒的形狀、折射率、密度等因素，但光學散射粒徑與顆粒物的光學效應(yīng)直接相關(guān)，決定了顆粒對光的散射和吸收性質(zhì)。因此對激光散射法檢測的儀器可以給出粒徑數(shù)量濃度分布信息，粒徑質(zhì)量濃度分布信息需要進行計算才能得到，該法儀器也需要用聚苯乙烯標準顆粒小球(PSL) 進行定期標定。
電遷移率檢測法
氣溶膠被真空泵吸入到儀器中，儀器中有梯度變化的電場電壓，荷電的氣溶膠在電場中受電場力的作用產(chǎn)生遷移現(xiàn)象，在鞘氣的攜帶下向某一方向運動，并最終沉積在電場中的某一點。在荷相同電荷的其概況下形成不同的拋物線軌跡，小顆粒的電遷移率高，在電場中飛行的距離短，形成的拋物線軌跡短；大顆粒電遷移率低，在電場中飛行的距離長，形成的拋物線軌跡長。通過調(diào)節(jié)電壓可以實現(xiàn)在同一位置采集不同粒徑的顆粒。該種方法的關(guān)鍵是保證所檢測的不同粒徑的顆粒都荷一個單一電荷，這就是氣溶膠中和器的作用。
氣溶膠中和器或者使用高壓放電電離空氣產(chǎn)生正負離子，或者使用放射源電離空氣產(chǎn)生正負離子。所產(chǎn)生的正負離子中和氣溶膠表面的多余電荷，保證空氣中的氣溶膠達到波爾茲曼平衡分布。這樣大氣中荷電分布不確定的無序狀態(tài)，通過中和器后達到波爾茲曼平衡分布的有序狀態(tài)。達到波爾茲曼平衡分布的氣溶膠進入粒徑分布譜儀，譜儀才可以準確檢測到氣溶膠的粒徑數(shù)量濃度分布，經(jīng)過計算可以得到粒徑質(zhì)量濃度分布信息。電遷移率檢測法適合于檢測小于1 微米的納米級顆粒物，最低可到2.5 納米，該種方法的儀器也需要用聚苯乙烯標準顆粒小球(PSL) 進行定期標定。
TSI粒子檢測設(shè)備有助于客戶實現(xiàn)對重要空氣質(zhì)量指標的實時監(jiān)測，幫助人們更好地了解空氣質(zhì)量。TSI 生產(chǎn)的空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備質(zhì)優(yōu)價廉、性能可靠、易于操作且無須過多的維修保養(yǎng)，適用于長期以及短期的應(yīng)用，能夠保證研究級別的精確度。
TSI研究級空氣質(zhì)量監(jiān)測方案，適用于超細粒子計數(shù)和粒度分布測量。 型號為3783 的TSI Environmental Particle Counter (EPC) 以及型號為3031 的超細顆粒物(UFP) 監(jiān)測儀能以獨特的方式檢測空氣中的超細粒子數(shù)量(PN) 和粒度分布情況。超細粒子(<100nm) 在城鎮(zhèn)中的數(shù)量濃度較高，傳統(tǒng)的質(zhì)量型檢測方法并不能很好地體現(xiàn)這一點。此外，越來越多的毒理學證據(jù)顯示，接觸超細粒子會影響身體健康，正是出于這個因素的考慮，TSI 生產(chǎn)的很多儀器都被運用到了世界各地的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中，比如3783 型EPC 和3031 型UFP 監(jiān)測儀等，第一次實現(xiàn)了全世界范圍內(nèi)的UFP 濃度比對。
