PM2.5及超细颗粒物在线监测解决方案

PM2.5 及超细颗粒物在线监测方法

空气动力学粒径检测法 - 通过加速喷嘴加速气溶胶的采样气流，采样气流经过喷嘴后，气流速度发生变化，气流中不同粒径的粒子由于惯性作用会产生不同的加速度，如：大粒径的粒子惯性大、加速慢，从而导致通过定宽检测器的时间不同。粒子飞出喷嘴后，在检测区域内直线通过2 束相互重叠的平行激光产生光散射信号。一面椭圆镜放置在激光轴的90°方向，选择散射光信号并聚焦到雪崩式光电监测器(APD)。雪崩式光电监测器将光脉冲转化成电脉冲，每个粒子产生单独的连续双峰信号。2 峰间的距离称为飞行时间(Time of Flight)，它与颗粒的粒径一一对应，同时该信号的峰高用来进行光学散射测量。检测区域的结构提高了粒子的检测性能并且最大程度的减小了光学散射强度测量中米式散射振荡的干扰。空气动力学法检测可以直接得到PM10 与PM2.5 的粒径浓度分布，空气动力学法受颗粒的形状、折射率和密度等影响较小，与人体健康息息相关，因此使用广泛，空气动力学法检测的仪器颗粒给出粒径数量浓度或粒径质量浓度的分布数据，其粒径谱仪需要用聚苯乙烯标准颗粒小球(PSL) 进行定期标定。

激光散射强度检测法 - 激光散射强度检测方法是真空泵将大气气溶胶抽吸入仪器，使用激光检测器对不同粒径大小的气溶胶进行检测。不同粒径的气溶胶通过激光检测器产生不同强度的散射信号，大颗粒的散射信号强，小颗粒的散射信号弱。信号处理器将散射信号转化成电脉冲信号，大颗粒的电脉冲信号强度高，小颗粒的电脉冲信号强度低。通过计算该脉冲信号的强弱得到不同粒径的数浓度信息。一般检测粒径为0.3 至10 微米，甚至更大粒径。激光散射法检测时需要考虑颗粒的形状、折射率、密度等因素，但光学散射粒径与颗粒物的光学效应直接相关，决定了颗粒对光的散射和吸收性质。因此对激光散射法检测的仪器可以给出粒径数量浓度分布信息，粒径质量浓度分布信息需要进行计算才能得到，该法仪器也需要用聚苯乙烯标准颗粒小球(PSL) 进行定期标定。

电迁移率检测法 - 气溶胶被真空泵吸入到仪器中，仪器中有梯度变化的电场电压，荷电的气溶胶在电场中受电场力的作用产生迁移现象，在鞘气的携带下向某一方向运动，并最终沉积在电场中的某一点。在荷相同电荷的其概况下形成不同的抛物线轨迹，小颗粒的电迁移率高，在电场中飞行的距离短，形成的抛物线轨迹短；大颗粒电迁移率低，在电场中飞行的距离长，形成的抛物线轨迹长。通过调节电压可以实现在同一位置采集不同粒径的颗粒。该种方法的关键是保证所检测的不同粒径的颗粒都荷一个单一电荷，这就是气溶胶中和器的作用。

气溶胶中和器或者使用高压放电电离空气产生正负离子，或者使用放射源电离空气产生正负离子。所产生的正负离子中和气溶胶表面的多余电荷，保证空气中的气溶胶达到波尔兹曼平衡分布。这样大气中荷电分布不确定的无序状态，通过中和器后达到波尔兹曼平衡分布的有序状态。达到波尔兹曼平衡分布的气溶胶进入粒径分布谱仪，谱仪才可以准确检测到气溶胶的粒径数量浓度分布，经过计算可以得到粒径质量浓度分布信息。电迁移率检测法适合于检测小于1 微米的纳米级颗粒物，最低可到2.5 纳米，该种方法的仪器也需要用聚苯乙烯标准颗粒小球(PSL) 进行定期标定。

TSI 粒子检测设备有助于客户实现对重要空气质量指标的实时监测，帮助人们更好地了解空气质量。TSI 生产的空气质量监测设备质优价廉、性能可靠、易于操作且无须过多的维修保养，适用于长期以及短期的应用，能够保证研究级别的精确度。

TSI 研究级空气质量监测方案，适用于超细粒子计数和粒度分布测量。型号为3783 的TSI Environmental Particle Counter (EPC) 以及型号为3031 的超细颗粒物(UFP) 监测仪能以独特的方式检测空气中的超细粒子数量(PN) 和粒度分布情况。超细粒子(<100nm) 在城镇中的数量浓度较高，传统的质量型检测方法并不能很好地体现这一点。此外，越来越多的毒理学证据显示，接触超细粒子会影响身体健康，正是出于这个因素的考虑，TSI 生产的很多仪器都被运用到了世界各地的空气质量监测系统中，比如3783 型EPC 和3031 型UFP 监测仪等，第一次实现了全世界范围内的UFP 浓度比对。

PM2.5 及超细颗粒物在线监测产品典型应用案例

北京市环境保护监测中心
配合细颗粒物化学组成、大气能见度、污染气体的监测，实时监测大气细颗粒物数浓度变化。从而对大气细颗粒物的主要来源进行解析，提出针对性地控制措施。

中国环境科学院空气质量和气溶胶研究室
对北京地区的沙尘暴数浓度分布进行了航测研究。在06、07 年春季北京的沙尘天气过程中，利用飞机装载APS 等仪器进行空中实时观测，研究沙尘的传输规律。

北京大学环境科学与工程学院
在中德合作项目，2006-2007 年珠三角地区和北京地区大型区域空气质量观测项目中使用，研究细颗粒物的吸湿长大情况及颗粒形成与大气条件的相互关系等。

中国环境保护部华南环境科学研究所
研究珠三角地区细颗粒物数浓度的变化对灰霾天气的影响。使用在研究所内顶楼的观测站，长期观测广州城区细颗粒物的浓度变化规律，与气象因素结合探索珠三角地区的灰霾形成原因，提供有效的解决方案。

兰州大学大气科学学院
研究兰州地区不同季节大气气溶胶变化特征以及对能见度的影响。

PM2.5 及超细颗粒物在线监测产品典型代表用户

- 中国环境监测总站

- 北京市环境保护监测中心

- 广州市环境监测中心

- 杭州市环境监测中心站

- 杭州余杭区市环境监测中心站

- 宁波市环境保护监测中心站

- 石家庄市环境保护局

- 青岛市环境监测中心站

- 深圳市环境监测中心站

- 广东省环境监测中心站

- 浙江省富阳市环境监测中心站

- 上海市环境监测中心站

- 苏州市环境监测中心站

- 上海市崇明县环境保护局

- 常州市环境监测中心

- 江苏省环境监测中心

- 中科院大气物理所

- 中科院安徽光学精密机械研究所

- 清华大学

- 北京大学

- 北京工业大学环境与能源工程学院

- 中南大学能源科学与工程学院

- 同济大学环境学院

- 药物制剂国家工程研究中心

- 中国疾病预防控制中心

- 中国人民解放军军事医学科学院

- 中国人民解放军军事医学科学院军事兽医研究所

- 中国检验检疫科学研究院卫生检疫研究所

- 中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所

- 中国人民解放军防化研究院

- 摩托罗拉( 中国) 电子有限公司

- 宝山钢铁股份有限公司

- 山西新华化工厂

- 惠州艾尔科技有限公司