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        在氣體污染監(jiān)測(cè)中，我們可以簡(jiǎn)單的分為環(huán)境空氣和煙氣兩類(lèi)。煙氣是針對(duì)工廠煙囪排放出來(lái)的氣體中各種污染氣體的含量的監(jiān)測(cè)，一般來(lái)說(shuō)污染濃度更高；環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)是針對(duì)空氣中各種污染氣體的含量進(jìn)行測(cè)定。這篇文章主要講解了濱松產(chǎn)品在煙氣，粉塵監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用案例。

一，大氣的六個(gè)參數(shù)

        一般用環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）六參數(shù)（PM2.5、PM10、SO2、NOx、CO、O3）作為空氣污染的指標(biāo)。

二，SO2、NOx測(cè)定：DOAS法

1. 原理

以被測(cè)氣體在紫外和可見(jiàn)光波段的差分吸收光譜特征為基礎(chǔ)，通過(guò)差分吸收光譜的強(qiáng)度來(lái)反演氣體的濃度。

2. 裝置：光源和發(fā)射、接收系統(tǒng)。

3. 監(jiān)測(cè)過(guò)程

（1）光源（氙燈）發(fā)出的光由次鏡M1反射到主鏡M的外面一部分，被準(zhǔn)直為平行光，射向遠(yuǎn)處的角反射鏡；

（2）從角反射鏡返回的光被主鏡M的里面一部分會(huì)聚，經(jīng)次鏡M2再次反射后，最后聚集在光纖的入射端面；

（3）光通過(guò)光纖后，入射到單色儀的入射狹縫，經(jīng)單色儀分光后，照射到單色儀的出射窗口，按波長(zhǎng)大小排列成光譜；

（4）快速掃描裝置在出射窗口對(duì)光譜進(jìn)行掃描，通過(guò)狹縫的光照射到光電倍增管的光陰極面；

（5）微型光譜儀將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，最后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

4. 特點(diǎn)

（1）DOAS系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍很廣，所測(cè)得的氣體濃度是沿幾百米到幾公里長(zhǎng)的光路上的氣體濃度的均值，所以測(cè)量結(jié)果更具有代表性；

（2）DOAS屬于抽取采樣、非接觸測(cè)量，能夠避免測(cè)量對(duì)象的化學(xué)變化、采樣器壁吸收等損失；

（3）DOAS的監(jiān)測(cè)范圍在可見(jiàn)光和紫外光波段，水的吸收光譜在紫外區(qū)域外，所以該方法在大氣等易受水吸收影響的環(huán)境中有效；

（4）DOAS系統(tǒng)采用光學(xué)儀器比較穩(wěn)定，因此，維護(hù)量小，運(yùn)行費(fèi)用低；

（5）DOAS技術(shù)可對(duì)光譜反演算法中剩余光譜成分的分析，在揭示空氣中尚未發(fā)現(xiàn)的成分方面有很大的潛力。

5. 濱松產(chǎn)品

        光源部分---閃爍氙燈：L13651-01，L4642，L4640，E2442，C13315；直流氙燈：L14286等；氘燈：L6565-50

        傳感器部分---微型光譜儀C9404CAH：集成光學(xué)元件，圖像傳感器和驅(qū)動(dòng)電路；與背照式CCD圖像傳感器集成，高分辨率1nm；靈敏度比CMOS類(lèi)型高出約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此更適合低光照水平測(cè)量；適合做光譜儀的CMOS圖像傳感器：S8378-512Q，S11639-01，S10123-512Q-01

三，PM2.5、PM10測(cè)定：Beta法

        PM2.5：環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5 μm的顆粒物。

1. 原理

        當(dāng)原子核發(fā)生β衰變時(shí)，釋放出β粒子。β粒子其實(shí)是一種快帶電粒子，穿透能力強(qiáng)。當(dāng)它通過(guò)一定厚度的吸收材料時(shí)，其強(qiáng)度隨著吸收層厚度的增加而逐漸降低，這稱(chēng)為β吸收。

2. 裝置

        切割器：能將大氣顆粒物中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5μm的顆粒物分離出來(lái)。它是PM2.5測(cè)量?jī)x器的核心器件，決定了收集顆粒物的大小。

可以根據(jù)所測(cè)顆粒物粒徑大小選擇合適的切割器。

PM2.5切割特性 → Da50=(2.5±0.2) μm δg=(1.2±0.1) μm

PM10切割特性 → Da50=(10±0.5) μm δg=(1.5±0.1) μm。

用于監(jiān)測(cè)PM10或者是PM2.5的區(qū)別一般在于采樣部分的切割器。

應(yīng)用于大氣監(jiān)測(cè)站（PM2.5，PM10）、工地?fù)P塵（PM2.5，PM10，TSP）

3. 監(jiān)測(cè)過(guò)程

        在濾紙上收集pm2.5，然后照射一束β射線，光線通過(guò)粒子時(shí)會(huì)衰減，光線的衰減程度與粒子的重量成正比。具體是樣品空氣通過(guò)切割器以恒定的流量經(jīng)過(guò)進(jìn)樣管，顆粒物截留在濾帶上。β射線通過(guò)濾帶時(shí)，能量發(fā)生衰減，通過(guò)對(duì)衰減量的測(cè)定計(jì)算出顆粒物的質(zhì)量。

4. 濱松產(chǎn)品

CH320-02

CH286-05

四，NOx、O3測(cè)定：化學(xué)發(fā)光法

1. 原理

（1）依靠化學(xué)反應(yīng)釋放的能量激發(fā)輻射光。不同的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的輻射光。 通過(guò)檢測(cè)化學(xué)輻射的光強(qiáng)計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的濃度；

（2）測(cè)定NOx：O3（過(guò)量）+NO → NO2（激發(fā)態(tài)） → NO2（基態(tài)）+紅光； 

（3）測(cè)定O3：O3+乙烯（過(guò)量） → 最大波長(zhǎng)約為400nm的可見(jiàn)光。

2. 特點(diǎn)

（1）不需要外部能量，信噪比高、靈敏度高。監(jiān)測(cè)微量氣體能達(dá)到10的負(fù)9次方數(shù)量級(jí)；

（2）化學(xué)發(fā)光法測(cè)氮氧化物發(fā)出的紅光比較弱，需要使用PMT。因?yàn)榉磻?yīng)室溫度較高，一般需要對(duì)PMT進(jìn)行制冷，制冷能夠有效地降低暗電流。

3.濱松產(chǎn)品：PMT

        管座型高壓電源模塊---CC238，采用+15V電壓輸入，50KΩ電位器或 0~+5V電壓控制。適用PMT型號(hào)：Φ28mm側(cè)窗型PMT。

五，SO2測(cè)定：紫外熒光法

1. 原理

        紫外熒光的本質(zhì)是分子熒光光譜法，利用某些物質(zhì)分子受光照射時(shí)所發(fā)生的熒光的特性和強(qiáng)度對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定量的分析。

2. 監(jiān)測(cè)過(guò)程

        試樣被引入到高溫裂解爐之后，在富氧條件下，樣品被氣化并且發(fā)生氧化裂解反應(yīng)，其中的硫化物定量地轉(zhuǎn)化成二氧化硫。反應(yīng)氣由載氣攜帶，通過(guò)膜式干燥器脫去其中的水份后進(jìn)入反應(yīng)室被紫外線照射，因?yàn)檫@種熒光發(fā)射的強(qiáng)度與原試樣中的總硫含量成正比，所以通過(guò)測(cè)定熒光發(fā)射的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣中的硫含量。

3. 濱松產(chǎn)品

        由于214nm的紫外光激發(fā)SO2發(fā)射340nm的熒光。所以可以選擇閃爍氙燈模塊（5~20 W）作為光源。 探測(cè)器可以選擇 PMT（R1527、CR316-01、CR316-02）。

六，O3測(cè)定：紫外吸收法

1. 原理

        用穩(wěn)定的紫外光源產(chǎn)生紫外線，過(guò)濾掉其它波長(zhǎng)的紫外光，只允許波長(zhǎng)253.7 nm的光通過(guò)。光經(jīng)過(guò)樣品光電傳感器，再經(jīng)過(guò)臭氧吸收池后，到達(dá)采樣探測(cè)器。通過(guò)樣品探測(cè)器和采樣探測(cè)器電信號(hào)的比較，再經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，就能得出臭氧的濃度。

        臭氧的特征吸收為：254nm，光源通常選用低壓汞燈，濱松提供可以發(fā)射對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的氙燈。

2.裝置

（1）氙燈：利用高氣壓或超高氣壓氙氣的放電而發(fā)光的電光源，發(fā)出紫外到紅外的連續(xù)光譜（200nm～2000nm），特性與太陽(yáng)光譜相似。 常將氙燈作為太陽(yáng)光的模擬光源，比如在光催化分解水制氫/氧/全分解水、CO2還原、光降解等各類(lèi)光催化實(shí)驗(yàn)中。

（2）汞燈：汞放電時(shí)產(chǎn)生汞蒸氣獲得可見(jiàn)光的電光源，光譜偏向于紫外區(qū)域。 汞燈所發(fā)出的光其光譜為特征譜線，典型波長(zhǎng)為254nm、313nm、550nm等。 

濱松產(chǎn)品

        由于214nm的紫外光激發(fā)SO2發(fā)射340nm的熒光。所以可以選擇閃爍氙燈模塊（5~20W）作為光源。 探測(cè)器可以選擇 PMT（R1527、CR316-01、CR316-02）。

PD：S12742-254

        帶干涉濾光片的光電二極管，用于單色光 （254nm） 檢測(cè)，峰值靈敏度波長(zhǎng)為254nm（典型值），光譜響應(yīng)范圍252~256nm。

注意：在使用過(guò)程中應(yīng)做好可見(jiàn)/紅外波段光的屏蔽。

日盲光電管：R6800U-01

光電管的優(yōu)點(diǎn)是耐紫外線照射能力較強(qiáng)，不容易劣化；

光譜響應(yīng)：185~350nm；峰值波長(zhǎng)：240nm；

光陰極材料：Cs-Te；入射窗材：UV玻璃

七，O3測(cè)定：分光光度法

1. 原理

（1）分子/離子吸收紫外和可見(jiàn)光，導(dǎo)致其中的價(jià)電子躍遷。主要使用200~800 nm波段。

（2）定性基礎(chǔ)：不同的物質(zhì)有不同的吸收光譜。

（3）定量基礎(chǔ)：吸光度 ∝ 濃度 

        在分光光度計(jì)中，將不同波長(zhǎng)的光連續(xù)地照射到一定濃度的樣品溶液時(shí)，便可得到不同波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度。如以波長(zhǎng)（λ）為橫坐標(biāo)，吸收強(qiáng)度（A）為縱坐標(biāo)，就可繪出該物質(zhì)的吸收光譜曲線。

2.裝置

紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的組成：

（1）輻射源：穩(wěn)定、能提供使用波段的連續(xù)光譜；

（2）單色器：由入射、出射狹縫、透鏡系統(tǒng)和色散元件（棱鏡或光柵）組成，用以產(chǎn)生高純度單色光束、其功能包括將光源產(chǎn)生的復(fù)合光分解為單色光和分出所需的單色光束；

（3）吸收池：供盛放試液進(jìn)行吸光度測(cè)量用，分為石英池（紫外-可見(jiàn)）和玻璃池（可見(jiàn)）兩種；

（4）探測(cè)器：PMT（更靈敏）或PD 顯示裝置：微處理機(jī)、熒光屏顯示和記錄儀等；

（5）顯示裝置：微處理機(jī)、熒光屏顯示和記錄儀等。

濱松產(chǎn)品