[發明專利]大氣中的沉降顆粒物水平通量的連續式計測裝置及計測方法

有效

• 申請號: 201080015980.2
• 申請日: 2010-04-01
• 公開（公告）號: CN102369426A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 伊藤信明
• 申請（專利權）人: 新日本制鐵株式會社
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N15/00;G01N1/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳萍

技術領域

本發明涉及用來測定大氣中的沉降顆粒物的水平通量的裝置及方法。

本申請基于2009年4月1日在日本提出申請的特愿2009-089493號主張優先權，這里引用其內容。

背景技術

在以下的關聯記述的說明和后述的本發明的說明中，賦予了相同標號的部件的對應關系不是表示結構、功能上的一致，而只不過表示例如在功能上或一般的稱謂上的部分性的對應關系。有時在具體的結構及功能不同的情況下也賦予相同的標號。

隨著各種生產活動及消費活動而產生的大氣中的顆粒物中的、特別是在大氣中能夠自由下落的大致10μm以上的直徑的粗大的顆粒物被稱作沉降顆粒物。沉降顆粒物被看作重要的環境污染項目之一，從社會上強烈地要求其實態掌握和對策。為了實態掌握沉降顆粒物，開發并制造正確的沉降顆粒物計測機裝置是重要的。特別是，在制定具體的環境對策時，通過特定的氣象條件及與之對應的短時間內的沉降顆粒物量測量值的組合來查找問題所在的方法是有效的，為此，需要以至少1分鐘到10分鐘左右以內的短周期來連續地計測沉降顆粒物。

大氣中的顆粒物中的、幾乎不自由下落而在大氣中懸浮的、直徑10μm以下的微小的顆粒物被稱作suspended?particulate?matter(SPM)。由于SPM大致追隨于周圍的大氣流動而移動，所以顆粒物的環境影響評價只要僅將大氣中的SPM濃度作為問題就可以。因此，在測量大氣中SPM的實態時，例如通過將一定量的大氣吸引過濾等來計算該大氣中的顆粒物濃度。另一方面，更粗大的粒子的沉降顆粒物不完全追隨于周圍的大氣流動。沉降顆粒物以對應于其粒子的密度及大小的不同的速度在大氣中下落而沉落到地面上，并且如果在大氣中有障礙物，則沉降顆粒物碰撞、附著在該障礙物上。因此，沉降顆粒物的環境影響主要因沉降顆粒物向特定物的沉落、附著帶來的污染而發生。因而，為了評價沉降顆粒物的環境影響，僅單單測量沉降顆粒物的大氣中濃度是不夠的，需要測量每單位面積、單位時間通過固定在空間中的檢查面的沉降顆粒物的量、即沉降顆粒物的通量。

在環境問題中成為對象的沉降顆粒物的通量可以分離為鉛垂通量和水平通量。在鉛垂通量中，檢查面是水平的，它主要用于評價沉降顆粒物向地上的沉落。在水平通量中，檢查面是鉛垂的，它主要用于評價沉降顆粒物向建筑物的墻壁等垂直面的附著。室外大氣的流動、即風在長時間平均中可以看作具有水平面內的矢量。因此，對于鉛垂通量沒有風速的影響。相對于此，水平通量是風速的函數。更具體地講，沉降顆粒物的通量可以用以下的式子定義。

[沉降顆粒物的鉛垂通量]＝[沉降顆粒物的濃度]×[沉降顆粒物的下落速度]

[沉降顆粒物的水平通量]＝[沉降顆粒物的濃度]×[檢查面垂直成分風速]

這樣，為了測量沉降顆粒物的水平通量，在測量時需要總是掌握風向及風速。而且，測量裝置自身也需要能夠總是捕集風向方向的沉降顆粒物流動那樣的功能。另一方面，在沉降顆粒物的鉛垂通量測量中不需要這樣的考慮，能夠比沉降顆粒物的水平通量簡單地測量。因此，在沉降顆粒物的公共管理中，使用專門測量鉛垂通量的裝置、例如圖1所示的降塵計。在降塵計中，顆粒物采取口1是向上方開口的漏斗狀的形狀。沉降沉落在顆粒物采取口1的內表面的捕集顆粒物通過雨水或者通過水洗，與水一起流入存在于沉降顆粒物采取口1的下方的捕集容器25，將沉降顆粒物捕集。

此外，沉降顆粒物的水平通量可以用下式從鉛垂通量在形式上變換。

[沉降顆粒物的水平通量]

＝[沉降顆粒物的鉛垂通量]×[檢查面垂直成分風速]/[沉降顆粒物的鉛垂方向下落速度]

這里，所謂檢查面垂直成分風速，如以下這樣定義。首先，在作為問題的地點，鉛垂地設定虛擬的檢查平面。此時，檢查面垂直成分風速是上述地點的風的速度中的、沿著垂直于檢查平面的方向的成分。

因此，在將沉降顆粒物的水平通量作為問題的情況下，通常也進行使用鉛垂通量的測量結果和上式的簡易評價。但是，實際上定量地測量多種、且在時間上變動的沉降顆粒物的下落速度是困難的。因此，如果基于上述的式子計算沉降顆粒物的水平通量，則誤差較大。因而，在將水平通量作為問題的情況下，在提高測量精度方面希望直接測量水平通量。

作為用來直接測量沉降顆粒物的水平通量的沉降顆粒物捕集裝置，公開了使風自然流通到顆粒物采取口1內，將包含在流入的風中的沉降顆粒物的一部分通過慣性集塵或重力集塵來捕集沉降顆粒物，根據其結果測量沉降顆粒物的水平通量的裝置。在非專利文獻1中，公開了多種該形式的粒子捕集裝置。