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空气中的 PM

2.5

检测技术

目前世界上流行的颗粒物自动监测美国联邦等效方法设备技术主要以：振荡天平技术、

Beta 射线技术、Beta 射线光浊度技术和光散射技术为主。在中国的 PM10 颗粒物监测量

采用了振荡天平和 Beta 射线技术的自动监测设备，以这两项技术为根底开发的 PM2.5 颗

粒物监测仪也已进入中国的环境监测领域。

一、振荡天平法

振荡天平技术是在上世纪 80 年代，由美国 R&P 公司应用于环境颗粒物自动监测领

域。在仪器中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定另一端装有

滤膜的空心锥形玻璃管，样品气流通过滤膜，颗粒物被收集在滤膜上。在工作时空心锥

形玻璃管是处于往复振荡的状态，它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化

发生改变，仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物的质量，然后根据收集这

些颗粒物时采集的样品体积计算得出样品的浓度。

一台符合美国环保署要求，获得美国联邦等效方法号的振荡天平法 PM2.5 颗粒物监

测仪由 PM10 采样头、PM2.5 切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。流

量为每小时 1 立方米的环境空气样品经过 PM10 采样头和 PM2.5 切割器后成为符合技

术要求的 PM2.5 颗粒物样品气体。来自于 PM2.5 切割器的 PM2.5 样品气体进入膜动态

测量系统后首先会经过枯燥器，在那里样品的相对湿度降到一定的程度，随后样品气体

会根据系统切换阀的状态流向不同的部件。在测量的第一时段，PM2.5 样品会直接到达

微量振荡传感器，样品中的颗粒物被收集在滤膜上，当第一时段完毕时仪器可测得滤膜

上的颗粒物的质量，计算出样品的质量浓度；在测量的第二时段，系统切换阀将 PM2.5

样品气样导入滤膜动态测量系统的冷凝器，样品气体中的颗粒物和有机物等组分被冷凝

并被安装在那里的过滤器截留，通过冷凝器之后的纯净气体再进入微量振荡传感器，由

于此时气样中不含颗粒物，因此传感器上的滤膜不会增重，反而因滤膜上的已收集颗粒

物中的挥发性或半挥发性颗粒物的持续挥发，而造成滤膜上已收集颗粒物的质量减少，

在第二时段完毕时仪器可测得测量周期挥发掉的颗粒物的质量和浓度。最终仪器用第二

时段测得的数据对第一时段测得的数据进展补偿输出测量结果。

由于 PM2.5 颗粒物由多种物质组成，并以不同的形态存在于环境空气中，在进展自动

监测过程中需要排除由于颗粒物的吸水性带来的测量结果偏高和挥发性物质在分析过程中

丢失造成的测量结果偏低的问题。配置膜动态测量系统的振荡天平法 PM2.5 颗粒监测仪最

大限度地解决了这些问题。

二、 Beta 射线法

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