空气质量连续自动监测系统监测仪器
空气质量自动监测系统的主要硬件设备是空气质量连续监测仪器。要求监测仪器必须具备自动连续运转能力强、灵敏、准确、易维修、维修频次低等特性。常用空气质量连续监测仪器如下:
①脉冲荧光法SO2监测仪(TE Model 43)
该法的监测原理是用脉冲化的紫外光(190~230nm)激发SO2分子,处于激发态的SO2分子返回基态时放出荧光(240~420nm),所放出的荧光强度与SO2的浓度呈线性关系,从而测出SO2的浓度。工作原理见图6-48。该法响应快、灵敏度高,且对温度、流量的波动不敏感,稳定性好,作为连续监测仪器较为可靠。
②化学发光法NOx监测仪(TE Model 14B/E)
该法的原理是:一氧化氮被臭氧氧化成激发态二氧化氮,当其回到基态二氧化氮时放出光量子,其发光强度与二氧化氮的浓度成正比。反应式为:
NO+O3--NO2*+O2
NO2*--NO2+hν
当测定样品气中的氮氧化物(NOx=NO+NO2)时,必须先将二氧化氮通过催化剂(金属丝网、活性炭、Mo-Al2O3等)还原成一氧化氮,然后再测定。该法采用一氧化氮标准气进行动态校正,不用吸收液,因此可使误差大大减小,在低浓度范围更为准确。同时反应迅速,很易求得瞬时值,且线性好,范围宽,是一种比较理想的测定方法。如图6-49。
③气体过滤器红外光谱CO监测仪(TE Model 48)
该法的原理是非分散红外法的一种改进,采用了气体过滤器相关技术,基本原理是基于在有其他干扰气体存在下,比较样品气中被测气体红外吸收光谱的精细结构。仪器中装有一个可转动的气体过滤器转轮,此轮一半充入纯CO,另一半充入纯N2,当红外线通过CO一侧时,相当于参比光束,通过N2一侧时,相当于样品光束,转轮后设有一多次反射光程吸收池(池长40cm,反射32次,光程长12.8m)保证有足够的灵敏度,气体过滤器转轮按一定频率旋转,此时对吸收池来说,从时间上分割为交替的样品光束和参比光束,可以获得一交变信号,而对干扰气体说,样品光束和参比光束是相同的可相互抵消。该法的灵敏度好,设备简单,由于采用固态检测器,避免了非色散红外法微量电容检测器易受震动的影响,使仪器运行可靠。
④紫外光度法O3监测仪(TE Model 49)
该法的原理是利用O3对紫外光(波长254nm)的吸收,直接测定紫外光通过O3后减弱的程度,根据吸光度求出O3浓度。该法设备简单,无试剂、气体消耗。
⑤气相色谱(FID)法及光离子化(PID)法非甲烷烃监测仪
(Baseline Model 1030A及HNU Model 201)
a.氢火焰离子化气相色谱:空气样品先经色谱柱分离成甲烷及非甲烷烃两个峰,用FID先测流出的甲烷,再测反吹出的非甲烷烃,反应周期约5min,仪器有内装的微处理机,用户可自行编制程序来完成分析过程,并可随时进行基线校正、积分值的计值等。气相色谱法的主要问题是精度较差,作为连续监测仪器需要较多的维护。
B.光离子化检测器:即以高强度的紫外光作为激发源,紫外光照射到被测定的烃类化合物上产生电离,用离子检测器测定电离强度即可求出烃类的浓度。该法的主要问题是所选用的紫外光源只能对C4以上的烃类产生电离,C4以下的烃不产生电离。但该法的主要优点是不需色谱柱分离,也不需要氢气源,仪器非常简单。
⑥可吸入颗粒物连续监测仪(IP)
光散射可吸入颗粒物浓度计的设计原理是使一束平行可见光通过含可吸入颗粒物的大气,由于光线受到粒子的阻挡而发生光散射现象,其散射光强度的变化与可吸入颗粒物的浓度成定量关系,因此当仪器用标样标定后,即可直接显示可吸入颗粒物的浓度值。
此外,可吸入颗粒物测定仪器还有:β射线可吸入颗粒物测定仪、压电石英晶体可吸入颗粒物测定仪。现在许多监测站采用具有10μm切割机的大容量采样器24h连续取样,经手工分析后再将数据输入计算机存储。
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