1.重量法
环境空气质量标准GB 3095—2012规定的细颗粒物的手工分析方法为重量法。重量法是颗粒物质量浓度测定的基本方法,是验证其他方法是否准确的标杆。重量法是以一定的流量采样,然后用高性能滤膜收集其中的颗粒物,最后通过精密天平称量吸附颗粒物之前和之后的滤膜质量差来确定颗粒物的质量。所得的颗粒物质量比上采样空气的流量就可得颗粒物的质量浓度。测量仪器由采样仪和高灵敏度分析天平等组成。采样仪必须选用合适的流量,一般大流量采样仪为1.0m3/min以上、中流量采样仪约为0.1m3/min、小流量采样仪为10~30L/min,在选用天平时,应考虑其精度和灵敏度,细颗粒物称量天平需使用0.001mg级别的电子分析天平才能满足要求。分别测量总悬浮颗粒物(TSP)、PM10和细颗粒物时,需要配备不同的切割器,对不同粒径的颗粒物进行选择。
2.β射线吸收法
β射线吸收法的原理为β射线穿过待定物质后,待定物质质量越大,β射线衰减程度越大,而与待定物质的理化性质没有关系。首先仪器按规定流量抽取符合技术要求的空气样品,仪器的加热系统可以将样气相对湿度调节到小于35%,之后样气通过滤膜,样气中的颗粒物被滤膜留住,滤膜的两侧安装有β射线源和β射线检测器。检测时,随着滤纸上颗粒物的增多,颗粒物质量也随之增多,透过滤纸的β射线由于散射作用而强度衰减,β射线检测器检测到的输出信号也减弱。颗粒物质量变化通过β射线检测器的输出信号来测定,分析捕集前后β射线检测器的输出信号,就得到颗粒物的质量,再比上这段时间内样气的流量就是颗粒物的质量浓度。β射线辐射源一般使用等放射性同位素。β射线辐射强度用电离箱进行测定。由于β射线法实现了自动连续监测,因此多用于大气环境检测中,也可用于环境或作业现场空气中含尘量的自动测定。
3.振荡天平法(www.daowen.com)
振荡天平法最早应用于航天领域,20世纪80年代被引入大气监测领域。微量振荡天平传感器主要部件是一支一头粗一头细的锥形空心玻璃管,粗头固定,细头装有滤膜。采集符合技术要求的样品气体从粗头进,细头出,通过细头的滤膜,颗粒物就被收集在滤膜上。它的工作原理是锥形空心玻璃管在电场的作用下一直处于往复振荡的状态,而它的振荡频率是与其细头滤膜上的颗粒物质量相关,颗粒物质量越大,振荡频率越小,该频率与细头质量的平方根成反比。通过分析颗粒物收集前后频率的变化,就可以推算出颗粒物的质量,颗粒物质量比上这个过程中的采集样品的体积,就得出了颗粒物的质量浓度。
配置FDMS振荡天平仪的工作过程是待测气体经过切割器后进入膜动态测量系统,然后样气通过干燥器干燥后由于系统切换阀作用而流向不同部件。测量分两阶段,第一阶段样品通过滤膜,被滤膜截留,得出颗粒物的质量浓度。第二阶段是一个测量结果补偿阶段,样气受系统切换阀作用,先经过膜动态测量系统冷凝器进行过滤,过滤之后的清洁气体再次通过滤膜。得出第二阶段的颗粒物质量浓度。最后,使用第二阶段的结果对第一阶段的结果进行补偿。这是由于测量结果易受水分和挥发性物质的影响,而导致结果不准确,配置膜动态测量系统的振荡天平法细颗粒物监测仪很好地解决了这个问题。
4.光谱法
光谱法是通过辐射能作用于待测物质,待测物质内部发生能级跃迁时会产生发射、吸收或散射辐射,通过对其波长和强度的分析从而得出结果。
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