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PM2.5及超細顆粒物在線監測方法

日期:2019-07-27 09:04
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摘要:超細顆粒物,在一些領域認爲是指當量粒徑小于0.1μm的顆粒物,即PM0.1。細顆粒物”爲空氣動力學當量直徑在2.5微米以下的顆粒物,即PM2.5。
超細顆粒物,在一些領域認爲是指當量粒徑小于0.1μm的顆粒物,即PM0.1。細顆粒物”爲空氣動力學當量直徑在2.5微米以下的顆粒物,即PM2.5。


PM2.5及超細顆粒物在線監測方法


空氣動力學粒徑檢測法


通过加速喷嘴加速气溶胶的采样气流,采样气流经过喷嘴后,气流速度发生变化,气流中不同粒径的粒子由于惯性作用会产生不同的加速度,如:大粒径的粒子惯性大、加速慢,从而导致通过定宽检测器的时间不同。粒子飞出喷嘴后,在检测区域内直线通过2 束相互重叠的平行激光产生光散射信号。一面椭圆镜放置在激光轴的90°方向,选择散射光信号并聚焦到雪崩式光电监测器(APD)。雪崩式光电监测器将光脉冲转化成电脉冲,每个粒子产生单独的连续双峰信号。2 峰间的距离称为飞行时间(Time of Flight),它与颗粒的粒径一一对应,同时该信号的峰高用来进行光学散射测量。检测区域的结构提高了粒子的检测性能并且*大程度的减小了光学散射强度测量中米式散射振荡的干扰。空气动力学法检测可以直接得到PM10 与PM2.5 的粒径浓度分布,空气动力学法受颗粒的形状、折射率和密度等影响较小,与人体健康息息相关,因此使用广泛,空气动力学法检测的仪器颗粒给出粒径数量浓度或粒径质量浓度的分布数据,其粒径谱仪需要用聚苯乙烯标准颗粒小球(PSL) 进行定期标定。


激光散射強度檢測法


激光散射强度检测方法是真空泵将大气气溶胶抽吸入仪器,使用激光检测器对不同粒径大小的气溶胶进行检测。不同粒径的气溶胶通过激光检测器产生不同强度的散射信号,大颗粒的散射信号强,小颗粒的散射信号弱。信号处理器将散射信号转化成电脉冲信号,大颗粒的电脉冲信号强度高,小颗粒的电脉冲信号强度低。通过计算该脉冲信号的强弱得到不同粒径的数浓度信息。一般检测粒径为0.3 至10 微米,甚至更大粒径。激光散射法检测时需要考虑颗粒的形状、折射率、密度等因素,但光学散射粒径与颗粒物的光学效应直接相关,决定了颗粒对光的散射和吸收性质。因此对激光散射法检测的仪器可以给出粒径数量浓度分布信息,粒径质量浓度分布信息需要进行计算才能得到,该法仪器也需要用聚苯乙烯标准颗粒小球(PSL) 进行定期标定。


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産生遷移現象,在鞘氣的攜帶下向某一方向運動,並*終沈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抛物線軌迹,小顆粒的電遷移率高,在電場中飛行的距離短,形成的抛物線軌迹短;大顆粒電遷移率低,在電場中飛行的距離長,形成的抛物線軌迹長。通過調節電壓可以實現在同一位置采集不同粒徑的顆粒。該種方法的關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。


气溶胶中和器或者使用高压放电电离空气产生正负离子,或者使用放射源电离空气产生正负离子。所产生的正负离子中和气溶胶表面的多余电荷,保证空气中的气溶胶达到波尔兹曼平衡分布。这样大气中荷电分布不确定的无序状态,通过中和器后达到波尔兹曼平衡分布的有序状态。达到波尔兹曼平衡分布的气溶胶进入粒径分布谱仪,谱仪才可以准确检测到气溶胶的粒径数量浓度分布,经过计算可以得到粒径质量浓度分布信息。電遷移率檢測法适合于检测小于1 微米的纳米级颗粒物,*低可到2.5 纳米,该种方法的仪器也需要用聚苯乙烯标准颗粒小球(PSL) 进行定期标定。


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