воскресенье, 11 марта 2012 г.

Автоматическое измерение пыли фракций PM10 и PM2.5 в атмосферном воздухе

В предыдущей заметке я, на примере Италии, описал о вредном воздействии пыли на организм человека, в этой заметке я расскажу об основных методах контроля за содержанием пыли в атмосферном воздухе.

Контроль пыли фракций PM10 и PM2.5 проводится тремя основными методами:

  • гравиметрическим методом,
  • методом измерения интенсивности поглощения β-излучения,
  • оптический методом.
Гравиметрический метод считается основным. В Европе в качестве основного средства измерения разрешается использование β-мониторов для контроля PM10 и PM2.5 и некоторых оптических анализаторов для контроля PM10. Подробней о методах.

Гравиметрический метод измерения пыли


Анализируемый воздух проходит через сепаратор отделяющий пыль фракций PM10 или PM2.5 и далее пропускается через фильтр в течение заданного времени (как правило 8 часов). После чего фильтр извлекается и взвешивается. Процедура не простая, с трудом поддается автоматизации. Необходимо контролировать влажность, в том числе самих фильтров. Из наиболее интересных производителей стоит отметить компанию Derenda которая производит полуавтоматические системы, а так же автоматические анализаторы TEOM производимые компанией Thermoscientific.
К основным недостаткам данного метода можно отнести следующее: длительный цикл измерений, сложность автоматизации и высокая стоимость автоматизированных систем и сложность их обслуживания. Продукция Derenda и Thermoscientific внесена в Государственный реестр СИ РФ.

Метод измерения интенсивности поглощения β-излучения


Система пробоотбора в точности такая же как и при гравиметрическом анализе. Пыль отбирается на ленту которая "просвечивается" слабым источником β-излучения интенсивность поглощения излучения прямо пропорциональна концентрации пыли. Подробней о таком анализаторе я напишу чуть позже. Там есть важные моменты. В результате анализатор позволят получать значения каждый час, при этом они прекрасно коррелируют с данными стандартного гравиметрического метода. Необходимо контролировать влажность, температуру и расход. Впрочем эти параметры необходимо контролировать независимо от метода измерения пыли. Единственный анализатор сертифицированный в Европе в качестве эквивалентного, для мониторинга PM10 и PM2.5 это анализатор HORIBA APDA-371.

Европейский сертификат HORIBA APDA-371


Недостатки: Работа с источником радиации, хоть и очень малой мощности.
Достоинства: отличная корреляция с гравиметрическим методом, полная автоматизация, относительно невысокая стоимость.

Оптические методы измерения


Сердцем подобным систем является спектрометр с лазерным источником света и детектором измеряющим рассеяние. Фактически спектрометр позволяет осуществлять подсчет частиц  и далее это значение переводится в массовые единицы. Одним из наиболее интересных  производителей подобных систем является компания, со страшным названием -  Grimm. Достоинства подобных систем очевидны: простое обслуживание, так как не требуются расходные материалы, отсутствие истопников радиации, данные могут быть получены в течении 10 секунд. Менее очевидны недостатки. До сих пор ни один лазерный анализатор пыли не имеет Европейской сертификации на PM2.5. Результаты сильно зависят от размеров частиц и их цвета. Поэтому необходимо достаточно часто проводить сравнение и юстировку мп гравиметрическому методу. Анализаторы Grimm внесены в Государственный реестр СИ.

Все вместе


Бескомпромиссная измерительная система для непрерывного контроля пыли должна состоять из всех трех типов измерительных средств, причем некоторых надо по два.

  1. Два гравиметрических анализатора позволяющих получать референсные значения по PM10 и PM2.5 с измерительным циклом более 8 часов.

  2. Два β-анализатора позволяющих получать онлайн данные по PM10 и PM2.5 с интервалом в 1 час.

  3. Один оптический анализатор позволяющий в онлайн режиме получать данные по PM10 и PM2.5.

В одной из следующих заметок я подробно остановлюсь на β-мониторе и системах пробоотбора.

Комментариев нет:

Отправить комментарий