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安帕爾：PM2.5及超細顆粒物在線(xiàn)監測方法
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(dòng)力學(xué)當量直徑在2.5微米以下的顆粒物，即PM2.5。
空氣動(dòng)力學(xué)粒徑檢測法
通過(guò)加速?lài)娮旒铀贇馊苣z的采樣氣流，采樣氣流經(jīng)過(guò)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(huì )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(guò)定寬檢測器的時(shí)間不同。粒子飛出噴嘴后，在檢測區域內直線(xiàn)通過(guò)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測器(APD)。雪崩式光電監測器將光脈沖轉化成電脈沖，每個(gè)粒子產(chǎn)生單獨的連續雙峰信號。2 峰間的距離稱(chēng)為飛行時(shí)間(Time of Flight)，它與顆粒的粒徑一一對應，同時(shí)該信號的峰高用來(lái)進(jìn)行光學(xué)散射測量。檢測區域的結構提高了粒子的檢測性能并且最大程度的減小了光學(xué)散射強度測量中米式散射振蕩的干擾?？諝鈩?dòng)力學(xué)法檢測可以直接得到PM10 與PM2.5 的粒徑濃度分布，空氣動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)法檢測的儀器顆粒給出粒徑數量濃度或粒徑質(zhì)量濃度的分布數據，其粒徑譜儀需要用聚苯乙烯標準顆粒小球(PSL) 進(jìn)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(jìn)行檢測。不同粒徑的氣溶膠通過(guò)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(guò)計算該脈沖信號的強弱得到不同粒徑的數濃度信息。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(shí)需要考慮顆粒的形狀、折射率、密度等因素，但光學(xué)散射粒徑與顆粒物的光學(xué)效應直接相關(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量濃度分布信息，粒徑質(zhì)量濃度分布信息需要進(jìn)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(jìn)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(chǎng)電壓，荷電的氣溶膠在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的作用產(chǎn)生遷移現象，在鞘氣的攜帶下向某一方向運動(dòng)，并最終沉積在電場(chǎng)中的某一點(diǎn)。在荷相同電荷的其概況下形成不同的拋物線(xiàn)軌跡，小顆粒的電遷移率高，在電場(chǎng)中飛行的距離短，形成的拋物線(xiàn)軌跡短；大顆粒電遷移率低，在電場(chǎng)中飛行的距離長(cháng)，形成的拋物線(xiàn)軌跡長(cháng)。通過(guò)調節電壓可以實(shí)現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(gè)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(wú)序狀態(tài)，通過(guò)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(jìn)入粒徑分布譜儀，譜儀才可以準確檢測到氣溶膠的粒徑數量濃度分布，經(jīng)過(guò)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(jìn)行定期標定。
TSI粒子檢測設備有助于客戶(hù)實(shí)現對重要空氣質(zhì)量指標的實(shí)時(shí)監測，幫助人們更好地了解空氣質(zhì)量。TSI 生產(chǎn)的空氣質(zhì)量監測設備質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、性能可靠、易于操作且無(wú)須過(guò)多的維修保養，適用于長(cháng)期以及短期的應用，能夠保證研究級別的精確度。
TSI研究級空氣質(zhì)量監測方案，適用于超細粒子計數和粒度分布測量。 型號為3783 的TSI Environmental Particle Counter (EPC) 以及型號為3031 的超細顆粒物(UFP) 監測儀能以獨特的方式檢測空氣中的超細粒子數量(PN) 和粒度分布情況。超細粒子(<100nm) 在城鎮中的數量濃度較高，傳統的質(zhì)量型檢測方法并不能很好地體現這一點(diǎn)。此外，越來(lái)越多的毒理學(xué)證據顯示，接觸超細粒子會(huì )影響身體健康，正是出于這個(gè)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)量監測系統中，比如3783 型EPC 和3031 型UFP 監測儀等，第一次實(shí)現了全世界范圍內的UFP 濃度比對。
