大氣顆粒物的分類及分析方法
顆粒物分類 | 縮寫 | 定義 | 分析方法 |
手工分析 | 自動(dòng)分析 |
總懸浮顆粒物 | TSP | 環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑 ≤100μm顆粒物 | 重量法 GB/T15432 | |
可吸入顆粒物 | PM10 | 環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑 ≤10μm顆粒物 | 重量法HJ618 | β射線法、微量震蕩天平法 |
細(xì)顆粒物 | PM2.5 | 環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑 ≤2.5μm顆粒物 | 重量法HJ618 | β射線法、微量震蕩天平法 |
一、重量法
我國(guó)目前對(duì)大氣顆粒物的測(cè)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(huán)境空氣中的PM2.5和PM10被截留在已知質(zhì)量的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差和采樣體積，計(jì)算出PM2.5和PM10的濃度。必須注意的是，計(jì)量顆粒物的單位ug/m3中分母的體積應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0℃、101.3kPa）的體積，對(duì)實(shí)測(cè)溫度、壓力下的體積均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。
環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)中采樣環(huán)境及采樣頻率要按照HJ.T194的要求執(zhí)行。PM10連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的采樣切割裝置一般設(shè)計(jì)成旋風(fēng)式，它在規(guī)定的流量下，對(duì)空氣中10um粒徑的顆粒物具有50%的采集效率、以下為其技術(shù)性能指標(biāo)表。
PM10連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的技術(shù)性能指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
測(cè)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(shè)定流量/24h |
儀器平行性 | ≤7%或5ug/m3 |
校準(zhǔn)重現(xiàn)性 | ≤±標(biāo)準(zhǔn)值 |
與參比方法比較 | 斜率 | 1±0.1 |
截距 | 0±5ug/m3 |
相關(guān)系數(shù) | ≥0.95 |
輸出信號(hào) | 模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào) |
工作電壓 | AC220V±10%50Hz |
工作環(huán)境溫度 | 0-40℃ |
二、微量振蕩天平法
TEOM微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個(gè)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(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。
微量振蕩天平法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機(jī)組成。流量為1m3/h環(huán)境空氣樣品經(jīng)過PM10采樣頭和PM2.5切割器后，成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體。樣品隨后進(jìn)入配置有濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)（FDMS）的微量振蕩天平法監(jiān)測(cè)儀主機(jī)，在主機(jī)中測(cè)量樣品質(zhì)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(shí)空心錐形管是處于往復(fù)振蕩的狀態(tài)，它的振蕩頻率會(huì)隨著濾膜上收集的顆粒物的質(zhì)量變化發(fā)生變化，儀器通過準(zhǔn)確測(cè)量頻率的變化得到采集到的顆粒物質(zhì)量，然后根據(jù)收集這些顆粒物時(shí)采集的樣品體積計(jì)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(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管，經(jīng)過濾膜后排出，顆粒物沉淀在濾膜上，當(dāng)β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時(shí)，Beta射線的能量衰減，通過對(duì)衰減量的測(cè)定便可計(jì)算出顆粒物的濃度。
Beta射線法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機(jī)組成。流量為1m3/h的環(huán)境空氣樣品經(jīng)過PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體。在樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)中，樣品氣體的相對(duì)濕度被調(diào)整到35%以下，樣品進(jìn)入儀器主機(jī)后顆粒物被收集在可以自動(dòng)更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側(cè)分別設(shè)置了Beta射線源和Beta射線檢測(cè)器。隨著樣品采集的進(jìn)行，在濾膜上收集的顆粒物越來越多，顆粒物質(zhì)量也隨之增加，此時(shí)Beta射線檢測(cè)器檢測(cè)到的Beta射線強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減弱。由于Beta射線檢測(cè)器的輸出信號(hào)能直接反應(yīng)顆粒物的質(zhì)量變化，儀器通過分析Beta射線檢測(cè)器的顆粒物質(zhì)量數(shù)值，結(jié)合相同時(shí)段內(nèi)采集的樣品體積，*終得出采樣時(shí)段的顆粒物濃度。配置有膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)后，儀器能準(zhǔn)確測(cè)量在這個(gè)過程中揮發(fā)掉的顆粒物，使*終報(bào)告數(shù)據(jù)得到有效補(bǔ)償，理接近于直實(shí)值。
β射線法PM2.5監(jiān)測(cè)儀BAM 1020簡(jiǎn)要介紹
美國(guó)METONE的BAM-1020粒子監(jiān)測(cè)器采用了β射線衰減的原理對(duì)粒子進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其已經(jīng)通過了美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）的認(rèn)證（EQPM-0798-122），而且在英國(guó)、韓國(guó)和中國(guó)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄PM10濃度應(yīng)用領(lǐng)域中，也獲得了相應(yīng)的證書。
BAM-1020可以通過裝備PM2.5采樣口來自動(dòng)監(jiān)測(cè)更小的粒子物質(zhì)，而且可以被設(shè)置用來監(jiān)測(cè)總懸浮顆粒物（TSP）。
測(cè)試原理：
β射線測(cè)試法Beta Attenuation
原理：粉塵粒子吸收β射線的量與粉塵粒子的質(zhì)量成正比關(guān)系。根據(jù)粉塵粒子的吸收β射線的多少，計(jì)測(cè)出粉塵的質(zhì)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(cè)塵儀、操作簡(jiǎn)便。
利用沖擊原理采樣。
可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形玻璃沖擊板可采集30個(gè)樣品。
測(cè)量范圍：0—50mg/m3。
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