2013.4.16pm2.5基本知识.doc

PM2.5检测 1 检测方法及原理 PM2.5现行的检测方法主要是重量法、微量振荡天平法、β射线法和光散射法。 1.1 重量法 我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法。其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10的浓度。 必须注意的是，计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下（0℃、101.3kPa）的体积，对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。 1.2 微量振荡天平法 TEOM微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡一端安装有可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标示的质量浓度。 微量振荡天平法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后，成为符合技术要求的颗粒物样品气体。样品随后进入配置有滤膜动态测量系统（FDMS）的微量振荡天平法监测仪主机，在主机中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定，另一端装有滤膜的空心锥形管，样品气流通过滤膜，颗粒物被收集在滤膜上。在工作时空心锥形管是处于往复振荡的状态，它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化发生变化，仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物质量，然后根据收集这些颗粒物时采集的样品体积计算得出样品的浓度。 1.3 Beta射线法/β射线法 Beta射线仪则是利用Beta射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积有颗粒物的滤膜时，Beta射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。 Beta射线法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、样品动态加热系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h的环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后成为符合技术要求的颗粒物样品气体。在样品动态加热系统中，样品气体的相对湿度被调整到35%以下，样品进入仪器主机后颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。在仪器中滤膜的两侧分别设置了Beta射线源和Beta射线检测器。随着样品采集的进行，在滤膜上收集的颗粒物越来越多，颗粒物质量也随之增加，此时Beta射线检测器检测到的Beta射线强度会相应地减弱。由于Beta射线检测器的输出信号能直接反应颗粒物的质量变化，仪器通过分析Beta射线检测器的颗粒物质量数值，结合相同时段内采集的样品体积，最终得出采样时段的颗粒物浓度。配置有膜动态测量系统后，仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，理接近于真实值。 1.4光散射法 当光波进入粉尘环境时，就会被环境中的粉尘颗粒散射或吸收。如果光波在粉尘环境中传播的路程足够长，那么光波的光强就会因为粉尘颗粒对它散射和吸收作用而大幅度下降。特别是在粉尘环境中颗粒粒径大的粒子占的比例较大，粉尘颗粒对光的散射就越明显。在光与粉尘颗粒相互作用过程中，当光波遇到粒子直径比它的波长还要小的粒子时，光波就会由于衍射作用而绕过它们继续传播。 根据Beer-Lambert定律： 式中：I0(λ0)为入射光源的强度；I(λ)为发射后经过粉尘环境后出射的光强强度；L为光波经历的路程；α为光在粉尘环境损耗系数，它包含了粉尘烟雾对光的散射与吸收效果。可知，一束光通过一个粉尘环境后，由于粉尘颗粒对光的散射作用，光波光强的衰变率与空气中粉尘颗粒的浓度成指数关系。 2 现有检测设备介绍 2.1 重量法设备 目前按照重量法设计的采样设备较多，如中国生产的TH—150型智能中流量颗粒物采样器、四通道PM2.5采样器（PR2300）、美国URG 公司生产的通用型大气污染物采样仪（URG—3000k）、德国GRIMM分析仪等。这些采样器利用Teflon膜或PTEE滤膜对PM2.5进行采样，再采用称重法计算颗粒物质量浓度。 2.2 微量振荡天平法设备 基于微量振荡天平法研制的采样器由空心玻璃管、滤芯等组成。该空心玻璃管一头粗一头细，粗头固定，细头装有滤芯。工作原理为：空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比，于是，根据振荡频率的变化算出收集到的PM2.5的重量。 “赛默飞世尔”的1405型振荡天平法颗粒物监测仪。通过美国EPA认证（EQPM-0609-181；EQPM-0609-182