干货！一文了解PM2.5检测技术

ningxueqin

    2012年前后，我国部分地区爆发了雾霾天气，让国人知晓了什么是PM2.5，更深切地体会到了空气污染之痛。在目前公认的各种空气污染物中，颗粒物与人群健康效应各终点的流行病学联系最为密切。研究发现，eplaxPM2.5浓度每增加10μg/m3，人群急性总死亡率增加0.40%，而呼吸系统疾病和心血管疾病死亡率则分别增加1.43%和0.53%，说明颗粒物污染对易感人群，如呼吸系统疾病和心血管疾病患者健康影响更大。
    基于此，对于PM2.5的准确检测也变得越来越重要。那么PM2.5浓度数据是怎么来的？通过什么方法检测呢？


    国内目前已经拥有了一些粉尘浓度的测量方法：直接法/间接法、称重法、压电晶体法、β射线法、振荡天平法、电容法、光学法等，下面我就来为大家分别介绍一下这些测量方法：
    （一）直接法/间接法
    直接法可以直接得出粉尘浓度，无需标定。abl sursum间接法可根据粉尘颗粒的物理化学性质，将粉尘浓度转化成电信号，使得粉尘浓度与电信号在一定范围内呈正相关关系，得到相对粉尘浓度，然后利用称重法标定，得出绝对粉尘浓度。
    （二）称重法
    称重法的基本原理是抽气泵抽取一定量含尘气体，气动安全阀滤膜过滤气体中的颗粒物，滤膜的增重为m，气体流量传感器测得抽取气体体积为v，可计算的粉尘浓度为c=m/v。目前,全世界各国公认的最简单、最有效、最精确的粉尘浓度测量方法还是称重法。此外,称重法的另一个主要用途就是用来标定它类测尘仪。




    （三）压电晶体法
    压电晶体法主要是基于石英晶体的压电效应。当石英晶体电极表面附着物质的质量发生变化时，晶体的振荡频率也随之发生变化，根据这一变化可测定物质的质量。


    测量方法是抽取一定量含有粉尘颗粒的气体，在一定时间内粉尘颗粒沉积在晶体的表面，粉尘沉积量与晶体变化的频率呈正比，因此以特定的电路提取变化的频率，反映粉尘颗粒物的多少。
    它的优点主要体现在能够准确的测量出粉尘的质量浓度,但它的缺点可能会在实际的应用测量中暴露出来。为了减少这种缺点的暴露,我们要采取一定的措施:首先,要加大振荡晶体对微尘的吸附能力。其次,还要定期地从装置表面上清理粉尘。对于第一条措施我们可以釆用有粘附性能的面层和强制使其沉淀的方法来改善,但对于第二条措施目前还没有有效的解决办法,仍需进一步的研究发展。
    （四）β射线法
    β射线法是将空气由真空泵吸入测试腔，经采样头进入仪器，颗粒将沉积在滤膜纸上，若β射线透过滤膜，由于介质的吸收作用，β射线的强度得到衰减，其衰减规律在一定范围内遵循指数关系。



    β射线吸收法虽然测量较为准确,但是需要做出粉尘捕集前后的对比强度测量,因此也就很难做到粉尘浓度的在线测量。
    （五）振荡天平法
    基于航空航天技术的锥形元件微量振荡天平原理。在采样前滤膜上没有颗粒物时，进行检测，对应的振动频率为f0；当含有粉尘颗粒的气体抽入时，粉尘颗粒沉积在滤膜表面，振荡天平的振荡频率发生变化，变为f1，滤膜表面的颗粒质量ΔM(g)与频率满足的关系：



    （六）电容法
    两个平行板构成的平板电容器作为探头，当不计电容边缘效应时，平板电容器的电容C为：
    当平板电容器处在流动的粉尘环境中时，电容器电容值随着粉尘颗粒的增加而增加，电容值的变化可通过特定的电路转换为电信号(电流、电压或频率)，因此可确定检测的电容值与粉尘浓度间的对应关系。
    （七）光学法
    光学法的原理主要是：含尘的的空气抽入密室，其空气可以认为是散布着颗粒的气溶胶，若光束通过气溶胶，将会发生吸收和散射，削弱了原来传播方向上的光强，通过探测前后光信号的变化，经过一定的软硬件处理，实现粉尘浓度的测量。



    通过对比发现：称重法是最简单、最原始的方法，严格按照粉尘浓度计算公式进行测量，检测结果与抽气泵取气体体积和天平称重两个因素有关，不受外界其它因素影响，测量精度较高，但是在操作中比较繁琐，检测周期比较长，在现场很难实现，一般用于实验室，对间接法进行标定。电容法和压电晶体感应法正是其本身的缺点未能广泛应用。光散射法及吸收法在粉尘浓度传感器和测尘仪中广泛应用，检测精度为15%，但是其光学检测窗口容易被粉尘污染、气路容易阻塞，造成维护频繁，是此方法最大的弊端，也是粉尘浓度传感器发展所面临的难题。荷法是新型粉尘浓度检测法，国内技术不够成熟，但是电荷法的一系列优点驱使着许多专家学者对其进行不断研究。
    看过PM2.5检测技术的介绍，想必你对它也了解不少。近年来PM2.5作为大热话题受到广泛讨论，对我们而言，最重要的就是了解一呼一吸中，还有多少这样的污染物，之后才能想办法减少它的存在。