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專題報道

pm2.5監測原理比較(重量法,微量振蕩天平法和β射線法)

大氣顆粒物的分類及分析方法 

一、             重量法

我國目前對大氣顆粒物的測定主要采用重量法。其原理是分別通過一定切割特征的采樣器,以恒速抽取定量體積空氣,使環境空氣中的PM2.5和PM10被截留在已知質量的濾膜上,根據采樣前后濾膜的質量差和采樣體積,計算出PM2.5和PM10的濃度。必須注意的是,計量顆粒物的單位ug/m3中分母的體積應該是標準狀況下(0℃、101.3kPa)的體積,對實測溫度、壓力下的體積均應換算成標準狀況下的體積。

環境空氣監測中采樣環境及采樣頻率要按照HJ.T194的要求執行。PM10連續自動監測儀的采樣切割裝置一般設計成旋風式,它在規定的流量下,對空氣中10um粒徑的顆粒物具有50%的采集效率、以下為其技術性能指標表。

PM10連續自動監測儀的技術性能指標

項目

指標

測量范圍

0-1 mg/m3或0-10 mg/m3

50%切割粒徑

10±0.1um

*小顯示單位

0.001 mg/m3

采樣流量偏差

≤5%設定流量/24h

儀器平行性

≤7%或5ug/m3

校準重現性

≤±標準值

與參比方法比較

斜率

1±0.1

截距

0±5ug/m3

相關系數

≥0.95

輸出信號

模擬信號或數字信號

工作電壓

AC220V±10%50Hz

工作環境溫度

0-40℃

 

二、             微量振蕩天平法

TEOM微量振蕩天平法是在質量傳感器內使用一個振蕩空心錐形管,在其振蕩端安裝可更換的濾膜,振蕩頻率取決于錐形管特征和其質量。當采樣氣流通過濾膜,其中的顆粒物沉積在濾膜上,濾膜的質量變化導致振蕩頻率的變化,通過振蕩頻率變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質量,再根據流量、現場環境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物標志的質量濃度。

微量振蕩天平法顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動態測量系統、采樣泵和儀器主機組成。流量為1m3/h環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器后,成為符合技術要求的顆粒物樣品氣體。樣品隨后進入配置有濾膜動態測量系統(FDMS)的微量振蕩天平法監測儀主機,在主機中測量樣品質量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定,另一端裝有濾膜的空心錐形管,樣品氣流通過濾膜,顆粒物被收集在濾膜上。在工作時空心錐形管是處于往復振蕩的狀態,它的振蕩頻率會隨著濾膜上收集的顆粒物的質量變化發生變化,儀器通過準確測量頻率的變化得到采集到的顆粒物質量,然后根據收集這些顆粒物時采集的樣品體積計算得出樣品的濃度。

 

三、             Beta射線法/β射線法

Beta射線儀則是利用Beta射線衰減的原理,環境空氣由采樣泵吸入采樣管,經過濾膜后排出,顆粒物沉淀在濾膜上,當β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時,Beta射線的能量衰減,通過對衰減量的測定便可計算出顆粒物的濃度。

Beta射線法顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動態加熱系統、采樣泵和儀器主機組成。流量為1m3/h的環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術要求的顆粒物樣品氣體。在樣品動態加熱系統中,樣品氣體的相對濕度被調整到35%以下,樣品進入儀器主機后顆粒物被收集在可以自動更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側分別設置了Beta射線源和Beta射線檢測器。隨著樣品采集的進行,在濾膜上收集的顆粒物越來越多,顆粒物質量也隨之增加,此時Beta射線檢測器檢測到的Beta射線強度會相應地減弱。由于Beta射線檢測器的輸出信號能直接反應顆粒物的質量變化,儀器通過分析Beta射線檢測器的顆粒物質量數值,結合相同時段內采集的樣品體積,*終得出采樣時段的顆粒物濃度。配置有膜動態測量系統后,儀器能準確測量在這個過程中揮發掉的顆粒物,使*終報告數據得到有效補償,理接近于直實值。

 

β射線法PM2.5監測儀BAM 1020簡要介紹

 

美國METONE的BAM-1020粒子監測器采用了β射線衰減的原理對粒子進行監測。其已經通過了美國環境保護署EPA)的認證(EQPM-0798-122,而且在英國、韓國和中國自動監測和記錄PM10濃度應用領域中,也獲得了相應的證書。

  BAM-1020可以通過裝備PM2.5采樣口來自動監測更小的粒子物質,而且可以被設置用來監測總懸浮顆粒物(TSP)。

測試原理:

β射線測試法Beta Attenuation

原理:粉塵粒子吸收β射線的量與粉塵粒子的質量成正比關系。根據粉塵粒子的吸收β射線的多少,計測出粉塵的質量濃度(mg/m3)。

此原理不受粉塵粒子大小及顏色的影響。直讀、快速測塵儀、操作簡便。

利用沖擊原理采樣。

可轉動的圓形玻璃沖擊板可采集30個樣品。

測量范圍:0—50mg/m3。

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