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 | 自動分析 |
總懸浮顆粒物 | TSP | 環(huán)境空氣中空氣動力學(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 |
細顆粒物 | PM2.5 | 環(huán)境空氣中空氣動力學(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(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(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0℃、101.3kPa）的體積，對實測溫度、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)自動監(jiān)測儀的采樣切割裝置一般設(shè)計成旋風(fēng)式，它在規(guī)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(shù)性能指標(biāo)表。
PM10連續(xù)自動監(jiān)測儀的技術(shù)性能指標(biāo)
項目 | 指標(biāo) |
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(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 | 模擬信號或數(shù)字信號 |
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算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場環(huán)境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。
微量振蕩天平法顆粒物監(jiān)測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動態(tài)測量系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機組成。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。樣品隨后進入配置有濾膜動態(tài)測量系統(tǒng)（FDMS）的微量振蕩天平法監(jiān)測儀主機，在主機中測量樣品質(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。在工作時空心錐形管是處于往復(fù)振蕩的狀態(tài)，它的振蕩頻率會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(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，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(jiān)測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動態(tài)加熱系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機組成。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。在樣品動態(tài)加熱系統(tǒng)中，樣品氣體的相對濕度被調(diào)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(cè)分別設(shè)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(zhì)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(yīng)地減弱。由于Beta射線檢測器的輸出信號能直接反應(yīng)顆粒物的質(zhì)量變化，儀器通過分析Beta射線檢測器的顆粒物質(zhì)量數(shù)值，結(jié)合相同時段內(nèi)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(tài)測量系統(tǒng)后，儀器能準(zhǔn)確測量在這個過程中揮發(fā)掉的顆粒物，使*終報告數(shù)據(jù)得到有效補償，理接近于直實值。
β射線法PM2.5監(jiān)測儀BAM 1020簡要介紹
美國METONE的BAM-1020粒子監(jiān)測器采用了β射線衰減的原理對粒子進行監(jiān)測。其已經(jīng)通過了美國環(huán)境保護署（EPA）的認證（EQPM-0798-122），而且在英國、韓國和中國自動監(jiān)測和記錄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采樣口來自動監(jiān)測更小的粒子物質(zhì)，而且可以被設(shè)置用來監(jiān)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(zhì)量成正比關(guān)系。根據(jù)粉塵粒子的吸收β射線的多少，計測出粉塵的質(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、快速測塵儀、操作簡便。
利用沖擊原理采樣。
可轉(zhuǎn)動的圓形玻璃沖擊板可采集30個樣品。
測量范圍：0—50mg/m3。
