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PM2.5的測(cè)試方法及PM2.5傳感器的工作原理

2022-03-07 2871
PM2.5,即細(xì)顆粒物,是指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物。它能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中,其在空氣中含量濃度越高,就代表空氣污染越嚴(yán)重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分,但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比,PM2.5粒徑小,面積大,活性強(qiáng),易附帶有毒、有害物質(zhì)(例如,重金屬、微生物等),且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn),因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

目前測(cè)量PM2.5的方法主要有以下5種:

第一種:紅外法和濁度法

紅外由于光線強(qiáng)度不夠,只能用濁度法測(cè)量。所謂濁度法,就是一邊發(fā)射光線,另一邊接收,空氣越渾濁光線損失掉的能量就越大,由此來(lái)判定目前的空氣濁度。實(shí)際上這種方法是不能夠準(zhǔn)確測(cè)量PM2.5的,甚至光線的發(fā)射、接收部分一旦被靜電吸附的粉塵覆蓋,就會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)量不精準(zhǔn)。這種方法做出來(lái)的傳感器只能定性測(cè)量(可以測(cè)出相對(duì)多少),不能定量測(cè)量(因?yàn)閿?shù)值會(huì)飄)。更何況這種方法也區(qū)分不出顆粒物的粒徑來(lái),所以凡是用這種傳感器的性能都相對(duì)要差一些。

第二種:激光法和粒子計(jì)數(shù)法

就是激光散射,而不是直接測(cè)量濁度,這一類的傳感器共同的特點(diǎn)就是離不開(kāi)風(fēng)扇(或者用泵吸),因?yàn)檫@種方法空氣如果不流動(dòng)是測(cè)量不到空氣中的懸浮顆粒物的,而且通過(guò)數(shù)學(xué)模型可以大致推算出經(jīng)過(guò)傳感器氣體的粒子大小,空氣流量等,經(jīng)過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法,最終得到比較真實(shí)的PM2.5數(shù)值,這一類傳感器是激光散射,對(duì)靜電吸附的灰塵免疫,當(dāng)然如果用灰塵把傳感器堵死了,自然也不可能測(cè)到。

第三種:β射線法

β射線儀是利用β射線衰減的原理,環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管,經(jīng)過(guò)濾膜后排出,顆粒物沉淀在濾膜上,當(dāng)β射線通過(guò)沉積著顆粒物的濾膜時(shí),β射線的能量衰減,通過(guò)對(duì)衰減量的測(cè)定便可計(jì)算出顆粒物的濃度。


第四種:微量振蕩天平法

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(guò)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(guò)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。

5、重量法

第五種也是我國(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(guò)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


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