PM2.5及超細顆粒物在線監測解決方案

2019年02月27日

2018-06-20美國TSI

美國TSI

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功能介紹美國TSI公司為全球范圍的客戶提供測量難題的調研、確認以及解決方案。作為精密測量儀器的設計和生產的領軍企業,TSI協同各研究機構以及世界各地客戶為很多學科的測量儀器制定標準,包括:氣溶膠科學、氣流、室內空氣質量、流體動力學以及生化危險品等。

PM2.5 及超細顆粒物在線監測方法


空氣動力學粒徑檢測法 - 通過加速噴嘴加速氣溶膠的采樣氣流,采樣氣流經過噴嘴后,氣流速度發生變化,氣流中不同粒徑的粒子由于慣性作用會產生不同的加速度,如:大粒徑的粒子慣性大、加速慢,從而導致通過定寬檢測器的時間不同。粒子飛出噴嘴后,在檢測區域內直線通過2 束相互重疊的平行激光產生光散射信號。一面橢圓鏡放置在激光軸的90°方向,選擇散射光信號并聚焦到雪崩式光電監測器(APD)。雪崩式光電監測器將光脈沖轉化成電脈沖,每個粒子產生單獨的連續雙峰信號。2 峰間的距離稱為飛行時間(Time of Flight),它與顆粒的粒徑一一對應,同時該信號的峰高用來進行光學散射測量。檢測區域的結構提高了粒子的檢測性能并且最大程度的減小了光學散射強度測量中米式散射振蕩的干擾?諝鈩恿W法檢測可以直接得到PM10 與PM2.5 的粒徑濃度分布,空氣動力學法受顆粒的形狀、折射率和密度等影響較小,與人體健康息息相關,因此使用廣泛,空氣動力學法檢測的儀器顆粒給出粒徑數量濃度或粒徑質量濃度的分布數據,其粒徑譜儀需要用聚苯乙烯標準顆粒小球(PSL) 進行定期標定。

 

激光散射強度檢測法 - 激光散射強度檢測方法是真空泵將大氣氣溶膠抽吸入儀器,使用激光檢測器對不同粒徑大小的氣溶膠進行檢測。不同粒徑的氣溶膠通過激光檢測器產生不同強度的散射信號,大顆粒的散射信號強,小顆粒的散射信號弱。信號處理器將散射信號轉化成電脈沖信號,大顆粒的電脈沖信號強度高,小顆粒的電脈沖信號強度低。通過計算該脈沖信號的強弱得到不同粒徑的數濃度信息。一般檢測粒徑為0.3 至10 微米,甚至更大粒徑。激光散射法檢測時需要考慮顆粒的形狀、折射率、密度等因素,但光學散射粒徑與顆粒物的光學效應直接相關,決定了顆粒對光的散射和吸收性質。因此對激光散射法檢測的儀器可以給出粒徑數量濃度分布信息,粒徑質量濃度分布信息需要進行計算才能得到,該法儀器也需要用聚苯乙烯標準顆粒小球(PSL) 進行定期標定。

 

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產生遷移現象,在鞘氣的攜帶下向某一方向運動,并最終沉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拋物線軌跡,小顆粒的電遷移率高,在電場中飛行的距離短,形成的拋物線軌跡短;大顆粒電遷移率低,在電場中飛行的距離長,形成的拋物線軌跡長。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。

 

氣溶膠中和器或者使用高壓放電電離空氣產生正負離子,或者使用放射源電離空氣產生正負離子。所產生的正負離子中和氣溶膠表面的多余電荷,保證空氣中的氣溶膠達到波爾茲曼平衡分布。這樣大氣中荷電分布不確定的無序狀態,通過中和器后達到波爾茲曼平衡分布的有序狀態。達到波爾茲曼平衡分布的氣溶膠進入粒徑分布譜儀,譜儀才可以準確檢測到氣溶膠的粒徑數量濃度分布,經過計算可以得到粒徑質量濃度分布信息。電遷移率檢測法適合于檢測小于1 微米的納米級顆粒物,最低可到2.5 納米,該種方法的儀器也需要用聚苯乙烯標準顆粒小球(PSL) 進行定期標定。

 

TSI 粒子檢測設備有助于客戶實現對重要空氣質量指標的實時監測,幫助人們更好地了解空氣質量。TSI 生產的空氣質量監測設備質優價廉、性能可靠、易于操作且無須過多的維修保養,適用于長期以及短期的應用,能夠保證研究級別的精確度。

 

TSI 研究級空氣質量監測方案,適用于超細粒子計數和粒度分布測量。 型號為3783 的TSI Environmental Particle Counter (EPC) 以及型號為3031 的超細顆粒物(UFP) 監測儀能以獨特的方式檢測空氣中的超細粒子數量(PN) 和粒度分布情況。超細粒子(<100nm) 在城鎮中的數量濃度較高,傳統的質量型檢測方法并不能很好地體現這一點。此外,越來越多的毒理學證據顯示,接觸超細粒子會影響身體健康,正是出于這個因素的考慮,TSI 生產的很多儀器都被運用到了世界各地的空氣質量監測系統中,比如3783 型EPC 和3031 型UFP 監測儀等,第一次實現了全世界范圍內的UFP 濃度比對。

 

PM2.5 及超細顆粒物在線監測產品典型應用案例

北京市環境保護監測中心

配合細顆粒物化學組成、大氣能見度、污染氣體的監測,實時監測大氣細顆粒物數濃度變化。從而對大氣細顆粒物的主要來源進行解析,提出針對性地控制措施。

 

中國環境科學院空氣質量和氣溶膠研究室

對北京地區的沙塵暴數濃度分布進行了航測研究。在06、07 年春季北京的沙塵天氣過程中,利用飛機裝載APS 等儀器進行空中實時觀測,研究沙塵的傳輸規律。

 

北京大學環境科學與工程學院

在中德合作項目,2006-2007 年珠三角地區和北京地區大型區域空氣質量觀測項目中使用,研究細顆粒物的吸濕長大情況及顆粒形成與大氣條件的相互關系等。

 

中國環境保護部華南環境科學研究所

研究珠三角地區細顆粒物數濃度的變化對灰霾天氣的影響。使用在研究所內頂樓的觀測站,長期觀測廣州城區細顆粒物的濃度變化規律,與氣象因素結合探索珠三角地區的灰霾形成原因,提供有效的解決方案。

 

蘭州大學大氣科學學院

研究蘭州地區不同季節大氣氣溶膠變化特征以及對能見度的影響。

 

PM2.5 及超細顆粒物在線監測產品典型代表用戶

  • 中國環境監測總站

  • 北京市環境保護監測中心

  • 廣州市環境監測中心

  • 杭州市環境監測中心站

  • 杭州余杭區市環境監測中心站

  • 寧波市環境保護監測中心站

  • 石家莊市環境保護局

  • 青島市環境監測中心站

  • 深圳市環境監測中心站

  • 廣東省環境監測中心站

  • 浙江省富陽市環境監測中心站

  • 上海市環境監測中心站

  • 蘇州市環境監測中心站

  • 上海市崇明縣環境保護局

  • 常州市環境監測中心

  • 中科院大氣物理所

  • 中科院安徽光學精密機械研究所

  • 清華大學

  • 北京大學

  • 北京工業大學環境與能源工程學院

  • 中南大學能源科學與工程學院

  • 同濟大學環境學院

  • 藥物制劑國家工程研究中心

  • 中國疾病預防控制中心

  • 中國人民解放軍軍事醫學科學院

  • 中國人民解放軍軍事醫學科學院軍事獸醫研究所

  • 中國檢驗檢疫科學研究院衛生檢疫研究所

  • 中國疾病預防控制中心輻射防護與核安全醫學所

  • 中國人民解放軍防化研究院

  • 摩托羅拉( 中國) 電子有限公司

  • 寶山鋼鐵股份有限公司

  • 山西新華化工廠

  • 惠州艾爾科技有限公司 

                                                                                                                      

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來源:重慶裕捷科技有限公司
重慶裕捷科技有限公司
周學鋒
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