[發明專利]大氣顆粒物—碳黑氣溶膠質量濃度監測儀及監測方法

有效

• 申請號: 200710022754.7
• 申請日: 2007-05-29
• 公開（公告）號: CN101122556A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 李季;章月法;戚俊;劉文清;劉建國;魏慶農
• 申請（專利權）人: 合肥霍金光電科技有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N21/17;G01W1/14;G06F19/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及一種環保監測領域，具體是一種簡便地在線監測大氣顆粒物-碳黑氣溶膠質量濃度的儀器與方法。

背景技術

碳黑氣溶膠對區域乃至全球氣候和環境變遷具有十分重要的影響，其粒徑一般小于2.5微米，對人體健康的危害更甚于PM10，因此逐漸成為各國氣象部門和環保組織的檢測對象。目前，國際上檢測含碳氣溶膠的方法主要有：

A.渾濁度測定法：此方法采用傳統的“渾濁度系數”采樣器(CoefficientOf?Haze?tape?sampler，簡稱COH)在某點固定時間段收集氣溶膠，然后測量從白熾光源發射的光的反射系數。隨著樣品中碳黑量的增加，反射系數會減小。該方法由于其數據精確性低，已逐漸被其它方法替代。

B.熱光分解法：氣溶膠樣品中的有機碳/元素碳含量由熱光反射分解法(Thermal?Oxidation/Reflection，簡稱TOR)獲得。在無氧的純He環境中，分別在不同的溫度下，對濾膜片進行加熱，將濾紙上的顆粒態碳轉化為CO₂；然后再將樣品在含2％氧氣的氦氣環境下逐步加熱，此時樣品中的元素碳釋放出來。樣品在加熱過程中，部分有機碳可發生碳化現象而形成碳黑，使濾膜變黑，導致熱譜圖上的有機碳和元素碳峰不易區分。因此激光監測濾紙的反射光強，利用光強的變化明確指示出元素碳氧化的起始點。由此得到的元素碳和碳黑成較好的同一性。但該方法的操作復雜，監測成本較高，不利于碳黑氣溶膠連續實時監測。

發明內容

本發明要解決的問題是：采用光學衰減法，提供一種大氣顆粒物-碳黑氣溶膠質量濃度監測儀及監測方法，提高大氣顆粒物濃度測量的實時性和自動化，使得測量大氣顆粒物濃度的工作更為簡單準確。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案：

大氣顆粒物——碳黑氣溶膠質量濃度監測儀，其特征在于包括有氣體監測室，氣體監測室的上端聯接有懸掛的吸附電磁鐵，氣體監測室的頂部安裝有LED光源陣列，氣體監測室聯通有氣體入口，氣體監測室的底部為玻璃底板，玻璃底板上有透氣窗口；氣體監測室的底部，置于基座上；所述玻璃底板下方是安裝于基座上的玻璃隔板，玻璃隔板下方安裝有參考光電探測器，透氣窗口和基座上的出氣室的進氣口吻合，出氣室側面有氣體出口，出氣室底部為玻璃，其下方安裝有測量光電探測器；氣體監測室和基座之間壓有能蓋住透氣窗口的石英濾紙帶；所述的氣體出口經過質量流量控制器、三通電磁閥和氣泵聯通，三通電磁閥一個接口通過過濾器和大氣聯通。

所述的大氣顆粒物——碳黑氣溶膠質量濃度監測方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、設置氣體監測室，氣體的頂部安裝有LED光源陣列，氣體監測室聯通有氣體入口，氣體監測室的底部為玻璃底板，玻璃底板上有透氣窗口；氣體監測室的底部有石英過濾紙帶；透氣窗口和其下方的出氣室上的進氣口吻合，并將石英濾紙壓在中間；通過氣泵抽氣，并同時測量大氣流量，使待測大氣從氣體監測室的氣體入口進入，從出氣室的出氣口抽出，大氣經過石英過濾紙過濾作用，會在石英過濾紙上沉積大氣顆粒物；利用參考光電探測器透過玻璃底板與石英濾紙的光信號，利用測量光電探測器接收透過透氣窗口下方石英濾紙的光信號；

(2)、在不抽氣的情況下，通過參考與測量光電探測器測量透過石英濾紙的參考光強I_r0和測量光強I_s0；

(3)、抽氣Δt，所抽的空氣樣品中的碳黑氣溶膠顆粒沉積在石英濾紙膜上；

(4)、根據測量的大氣流量值F，再結合抽氣時間Δt，計算氣體的體積；

(5)、打開光源，參考與測量光電探測器探測的參考光強I_r1和測量光強I_s1，在該種光源下，碳黑氣溶膠顆粒對該種光的光衰減值增量