空氣質量連續自動監測系統監測儀器
空氣質量自動監測系統的主要硬件設備是空氣質量連續監測儀器。要求監測儀器必須具備自動連續運轉能力強、靈敏、準確、易維修、維修頻次低等特性。常用空氣質量連續監測儀器如下:
①脈沖熒光法SO2監測儀(TE Model 43)
該法的監測原理是用脈沖化的紫外光(190~230nm)激發SO2分子,處于激發態的SO2分子返回基態時放出熒光(240~420nm),所放出的熒光強度與SO2的濃度呈線性關系,從而測出SO2的濃度。工作原理見圖6-48。該法響應快、靈敏度高,且對溫度、流量的波動不敏感,穩定性好,作為連續監測儀器較為可靠。
②化學發光法NOx監測儀(TE Model 14B/E)
該法的原理是:一氧化氮被臭氧氧化成激發態二氧化氮,當其回到基態二氧化氮時放出光量子,其發光強度與二氧化氮的濃度成正比。反應式為:
NO+O3--NO2*+O2
NO2*--NO2+hν
當測定樣品氣中的氮氧化物(NOx=NO+NO2)時,必須先將二氧化氮通過催化劑(金屬絲網、活性炭、Mo-Al2O3等)還原成一氧化氮,然后再測定。該法采用一氧化氮標準氣進行動態校正,不用吸收液,因此可使誤差大大減小,在低濃度范圍更為準確。同時反應迅速,很易求得瞬時值,且線性好,范圍寬,是一種比較理想的測定方法。如圖6-49。
③氣體過濾器紅外光譜CO監測儀(TE Model 48)
該法的原理是非分散紅外法的一種改進,采用了氣體過濾器相關技術,基本原理是基于在有其他干擾氣體存在下,比較樣品氣中被測氣體紅外吸收光譜的精細結構。儀器中裝有一個可轉動的氣體過濾器轉輪,此輪一半充入純CO,另一半充入純N2,當紅外線通過CO一側時,相當于參比光束,通過N2一側時,相當于樣品光束,轉輪后設有一多次反射光程吸收池(池長40cm,反射32次,光程長12.8m)保證有足夠的靈敏度,氣體過濾器轉輪按一定頻率旋轉,此時對吸收池來說,從時間上分割為交替的樣品光束和參比光束,可以獲得一交變信號,而對干擾氣體說,樣品光束和參比光束是相同的可相互抵消。該法的靈敏度好,設備簡單,由于采用固態檢測器,避免了非色散紅外法微量電容檢測器易受震動的影響,使儀器運行可靠。
④紫外光度法O3監測儀(TE Model 49)
該法的原理是利用O3對紫外光(波長254nm)的吸收,直接測定紫外光通過O3后減弱的程度,根據吸光度求出O3濃度。該法設備簡單,無試劑、氣體消耗。
⑤氣相色譜(FID)法及光離子化(PID)法非甲烷烴監測儀
(Baseline Model 1030A及HNU Model 201)
a.氫火焰離子化氣相色譜:空氣樣品先經色譜柱分離成甲烷及非甲烷烴兩個峰,用FID先測流出的甲烷,再測反吹出的非甲烷烴,反應周期約5min,儀器有內裝的微處理機,用戶可自行編制程序來完成分析過程,并可隨時進行基線校正、積分值的計值等。氣相色譜法的主要問題是精度較差,作為連續監測儀器需要較多的維護。
B.光離子化檢測器:即以高強度的紫外光作為激發源,紫外光照射到被測定的烴類化合物上產生電離,用離子檢測器測定電離強度即可求出烴類的濃度。該法的主要問題是所選用的紫外光源只能對C4以上的烴類產生電離,C4以下的烴不產生電離。但該法的主要優點是不需色譜柱分離,也不需要氫氣源,儀器非常簡單。
⑥可吸入顆粒物連續監測儀(IP)
光散射可吸入顆粒物濃度計的設計原理是使一束平行可見光通過含可吸入顆粒物的大氣,由于光線受到粒子的阻擋而發生光散射現象,其散射光強度的變化與可吸入顆粒物的濃度成定量關系,因此當儀器用標樣標定后,即可直接顯示可吸入顆粒物的濃度值。
此外,可吸入顆粒物測定儀器還有:β射線可吸入顆粒物測定儀、壓電石英晶體可吸入顆粒物測定儀。現在許多監測站采用具有10μm切割機的大容量采樣器24h連續取樣,經手工分析后再將數據輸入計算機存儲。
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