大氣顆粒物檢測方法及其發(fā)展（下）

3.3、壓電晶體法

       壓電晶體法(又稱壓電晶體頻差法)，采用石英諧振器為測量敏感元件，其工作原理是使空氣以恒定流量通過切割器，進入由高壓放電針和微量石英諧振器組成的靜電采樣器，在高壓電暈放電的作用下，氣流中的顆粒物全部沉降于測量諧振器的電極表面上，因電極上增加了顆粒物的質(zhì)量，其振蕩頻率發(fā)生變化，根據(jù)頻率變化可測定可吸人顆粒物的質(zhì)量濃度，石英諧振器相當于一個超微量天平。

       壓電晶體法儀器可以實現(xiàn)實時在線檢測。石英諧振器對其表面質(zhì)量的變化十分敏感，使用一段時間后需要清潔。利用此原理的大氣監(jiān)測儀一般裝備于環(huán)境監(jiān)測自動站。

3.4、 β射線吸收法

       β射線吸收式測量儀的工作原理是： 射線在通過顆粒物時會被吸收，當能量恒定時，β射線的吸收量與顆粒物的質(zhì)量成正比。測量時，經(jīng)過切割器，將顆粒物捕集在濾膜上，通過測量β射線的透過強度，即可計算出空氣中顆粒物濃度。儀器可以間斷測量，也可以進行自動連續(xù)測量，粉塵對β線的吸收與氣溶膠的種類、粒徑、形狀、顏色和化學(xué)組成等無關(guān)，只與粒子的質(zhì)量有關(guān)。β射線是由14C射線源產(chǎn)生的低能射線，安全耐用，其半衰期可達數(shù)千年，十分穩(wěn)定。

3.5、微量振蕩天平法

       微量振蕩天平法(TEOM法，英文名稱Tapere Element Oscillating Microbalance)，是近年發(fā)展起來的顆粒物濃度測量方法，測量原理是基于專利技術(shù)的錐形元件振蕩微量天平原理，由美國R&P公司研制，符合美國EPA標準。此錐形元件于其自然頻率下振蕩，振蕩頻率由振蕩器件的物理特性、參加振蕩的濾膜質(zhì)量和沉積在濾膜上的顆粒物質(zhì)量決定。儀器通過采樣泵和質(zhì)量流量計，使環(huán)境空氣以一恒定的流量通過采樣濾膜，顆粒物則沉積在濾膜上。測量出一定間隔時間前后的兩個振蕩頻率，*能計算出在這一段時間里收集在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再除以流過濾膜的空氣的總體積，得到這段時間內(nèi)空氣中顆粒物的平均濃度。

       在大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)中，美國R&P公司的RP1400a測塵儀用于實時連續(xù)監(jiān)測空氣中顆粒物的濃度，其測量精度和實時性是傳統(tǒng)方法所無法比擬的。配以不同的切割器，RP1400a可用于測量PM2.5、PM10和TSP。儀器每2秒測量一次濾膜的振蕩頻率，同時儀器也可輸出0．5、1、8、24h的平均濃度。但該儀器在測量時受溫度、濕度影響較大，應(yīng)特別注意。

3.6、電荷法

       電荷法主要用在煙氣中顆粒物(粉塵)的監(jiān)測當煙道或煙囪內(nèi)粉塵經(jīng)過應(yīng)用耦合技術(shù)的探頭時，探頭所接收到的電荷來自粉塵顆粒對探頭的撞擊、摩擦和靜電感應(yīng)。由于安裝在煙道上探頭的表面積與煙道的截面積相比非常小，大部分接收到的電荷是由于粒子流經(jīng)過探頭附近所引起的靜電感應(yīng)而形成。排放濃度越高，感應(yīng)、摩擦和撞擊所產(chǎn)生的靜電荷*越強。即O／tocM／t(這里，Q代表電荷，M代表顆粒物量，t代表時間)。

       電荷法技術(shù)包括直流耦合與交流耦合技術(shù)兩種。

       電荷法屬于浮游測定法，可以實現(xiàn)現(xiàn)場在線監(jiān)測。目前國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的煙塵在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有：采用交流耦合技術(shù)的澳大利亞GOYEN(高原)公司的EMS6型，采用直流耦合技術(shù)的英國CODEL公司的MonoGard型。由于不同的顆粒材料會產(chǎn)生不同的感應(yīng)、摩擦電流，此類設(shè)備必需在安裝后進行須標定。

3.7、常用顆粒物檢測方法比較

       上述顆粒物質(zhì)量或相對質(zhì)量濃度的各種測量方法，根據(jù)的是顆粒物的不同性質(zhì)與質(zhì)量的直接或間接的關(guān)系，在某一方面有一定的長處，同時會帶來某方面的缺點(見表1)，在選擇測定方法時一定要注意揚長避短。顆粒物濾膜稱重法一般需要較長的采樣時間，很難適用于要求快速得到測量結(jié)果的場合，不能測定粒子的時空分布，測量結(jié)果是一段時間內(nèi)的平均值，操作也較復(fù)雜。相比較而言，其他濃度測量方法雖然存在一定誤差，但在顆粒物自動在線連續(xù)檢測方面是濾膜稱重法所無可比擬的，應(yīng)根據(jù)不同的測定目的來選擇。在需要實時在線測定的場合要用到相對質(zhì)量濃度測量方法，而在不需要在線連續(xù)測量或需要考慮可比性的情況下，要用濾膜稱重法直接測量顆粒物的質(zhì)量濃度，同時，濾膜稱重法采集的顆粒物樣品可以用來進行其它分析。

4、大氣顆粒物濃度測試技術(shù)的發(fā)展趨勢

       隨著自動化及信息技術(shù)的迅速發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測也由以人工采樣和實驗室分析為主，向自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化為主的監(jiān)測方向發(fā)展；由較窄領(lǐng)域監(jiān)測向全方位領(lǐng)域監(jiān)測的方向發(fā)展。監(jiān)測儀器逐步向高質(zhì)量、多功能、集成化、自動化、系統(tǒng)化和智能化的方面發(fā)展。社會需要大量的*、使用方便、操作簡單的大氣顆粒物監(jiān)測儀器、監(jiān)控設(shè)備，應(yīng)重點發(fā)展用于在線監(jiān)測污染源煙塵、工業(yè)粉塵排放量(濃度或總量)，包括測量相關(guān)參數(shù)：流量、含濕量、溫度等，實現(xiàn)污染源排放濃度或總量監(jiān)測以及監(jiān)測和監(jiān)控一體化的監(jiān)測儀器，特別是適用于細微顆粒物(PM10、PM2.5)的采樣和監(jiān)測儀器。

       要適應(yīng)這個發(fā)展，必須加強環(huán)境監(jiān)測儀器和監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)研究，研究顆粒物濃度對大氣各種性質(zhì)的影響，反過來根據(jù)這些影響探索物理、化學(xué)、生物、電子、光學(xué)等新技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測儀器和監(jiān)測技術(shù)中的應(yīng)用，研究新的顆粒物濃度檢測方法。同時，促進監(jiān)測儀器科研與生產(chǎn)結(jié)合，加快環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，逐步提高國內(nèi)監(jiān)測儀器的研發(fā)水平。