大气颗粒物自动监测仪器的新进展
空气中的PM2.5检测技术
空气中的PM2。
5检测技术目前世界上流行的颗粒物自动监测美国联邦等效方法设备技术主要以:振荡天平技术、Beta射线技术、Beta射线光浊度技术和光散射技术为主。
在中国的PM10颗粒物监测中大量采用了振荡天平和Beta射线技术的自动监测设备,以这两项技术为基础开发的PM2.5颗粒物监测仪也已进入中国的环境监测领域.一、振荡天平法振荡天平技术是在上世纪80年代,由美国R&P公司应用于环境颗粒物自动监测领域。
在仪器中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定另一端装有滤膜的空心锥形玻璃管，样品气流通过滤膜,颗粒物被收集在滤膜上。
在工作时空心锥形玻璃管是处于往复振荡的状态，它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化发生改变，仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物的质量，然后根据收集这些颗粒物时采集的样品体积计算得出样品的浓度。
一台符合美国环保署要求，获得美国联邦等效方法号的振荡天平法PM2。
5颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2。
5切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。
流量为每小时1立方米的环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后成为符合技术要求的PM2。
5颗粒物样品气体.来自于PM2.5切割器的PM2。
5样品气体进入膜动态测量系统后首先会经过干燥器，在那里样品的相对湿度降到一定的程度，随后样品气体会根据系统切换阀的状态流向不同的部件.在测量的第一时段,PM2。
5样品会直接到达微量振荡传感器，样品中的颗粒物被收集在滤膜上，当第一时段结束时仪器可测得滤膜上的颗粒物的质量,计算出样品的质量浓度；在测量的第二时段，系统切换阀将PM2.5样品气样导入滤膜动态测量系统的冷凝器,样品气体中的颗粒物和有机物等组分被冷凝并被安装在那里的过滤器截留，通过冷凝器之后的纯净气体再进入微量振荡传感器，由于此时气样中不含颗粒物，因此传感器上的滤膜不会增重，反而因滤膜上的已收集颗粒物中的挥发性或半挥发性颗粒物的持续挥发，而造成滤膜上已收集颗粒物的质量减少，在第二时段结束时仪器可测得测量周期内挥发掉的颗粒物的质量和浓度。
大气痕量气体遥感探测仪发展现状和趋势
大气痕量气体遥感探测仪发展现状和趋势大气痕量气体遥感探测仪是一种可以测量大气中微量气体含量和分布的仪器。
它通过感知大气中的辐射信号，并通过处理和分析这些信号来获取气体浓度的空间分布和时间变化。
大气痕量气体遥感探测仪在环境监测、空气质量评估、气候变化研究、天气预报等领域具有重要应用价值，对于维护人类生态环境和改善空气质量具有重要意义。
目前，大气痕量气体遥感探测仪发展已经取得了一定的进展，主要表现在以下几个方面：1.传感器技术的提升：传感器是大气痕量气体遥感探测仪的核心部件，其性能直接影响着仪器的探测精度和稳定性。
随着科学技术的进步，传感器的性能得到了显著提升，可以实现更高精度的气体浓度测量。
2.数据处理算法的改进：大气痕量气体遥感探测仪的数据处理算法是实现气体浓度反演的关键。
近年来，随着计算机技术的发展，数据处理算法得到了不断改进和优化，可以更有效地从辐射谱信号中提取气体浓度信息，提高遥感探测的精度和可靠性。
3.传输和存储技术的进步：大气痕量气体遥感探测仪产生的数据量庞大，传输和存储技术对于实现高效处理和管理这些数据至关重要。
随着网络技术和存储设备的不断发展，数据传输速度和存储容量得到了显著提升，为遥感探测仪的数据处理和应用提供了更好的支持。
除了以上改进方面，大气痕量气体遥感探测仪还存在一些发展趋势：1.多参数监测：传统的大气痕量气体遥感探测仪主要关注单一气体的浓度检测，未来的发展趋势是将多种气体的浓度监测和分析能力集成到一个探测仪中。
这样可以实现对多种气体污染物的全面监测和评估，为环境保护和生态保护提供更全面的数据支持。
2.卫星遥感技术应用：卫星遥感技术可以实现对大范围地区的遥感探测，为大气痕量气体浓度的空间分布和时空变化提供全球视角。
未来的发展趋势是将大气痕量气体遥感探测仪与卫星遥感技术结合起来，实现全球范围内的痕量气体监测和评估。
3.移动式监测设备的应用：传统的大气痕量气体遥感探测仪一般体积较大，安装复杂，适用于固定测点的长期监测。
可吸入颗粒物自动监测仪器研究进展
的检测设备 ， 利于促进我 国环境科学技术进 步 。 有
本文 通过分 析空 气质 量 自动监 测系统 中可吸入 粒 物 自动监测 情况 ，监 测原 理和所 用仪 器 设备 的 特点 和存 在的 问题 ，对 比介绍 由华南 师范 大学 物理
’电信工 程学 院研 制 的 “ Ｊ— 型 大气 颗粒 物 浓度 ｊ Ｄ３ １
（ 广州市环境保护局 ，广州 摘 要 ５ ０ ３ ； 华南 师范大学物理与电信工程学院 ，广州 １００ ５ ００ ） １０ ６
文章介绍 了 目前空气质量 自动监测系统 中可吸 入颗粒物监测使用的仪器设备 ， 及其检 测原理 和性能 ， 着重介绍 了
可 吸 人 颗粒 物 颗 粒 物 检测 仪 Ｄ ３ １型 Ｊ— 研 究 进 展
颗 粒 物 常 用 的监 测 仪 器 有 ： 射 线 检 测 仪 、 ３ ／ 眶
电晶振 法检测 仪 、光 散射 型检 测仪 和锥 震微 天平 法 伶测仪 ， 其检测 原理 和性 能如 下 ：
｛ １ 射 线检测 仪［ ’ 卅
压 电 晶振 法 检测 仪 的核 心 部分 是 静 电 采样 室 ，
理 。 以 ３ １ 型压 电天 平式 数字 榆洲 仪 为例 器灵 ５ １
敏 度可达 ００ ５￣ ／ ｚ 缺 点是 是需 要定 期 清洗 英 ． ０ ｇＨ 。
在空气 质量 自动监 测 系统 中 ，常用 射线 检测 ｆ 监测颗粒 物 ，其原 理是 根据射 线 衰减 大小作 相关
浓度 测量 ；通 过分别 测量 未采 颗粒 物滤 带和采 颗 物滤 带对 射线 吸收 程度 的差 异来 测量 空气 中颗
圈 ２ 石 英 晶体 飘尘 测 定 仪 工 作 原 理
图３ Ｒ Ｐ公 司 的 Ｔ ＯＭ１ ０ ａ型检 测 仪 Ｅ ４０
2024年颗粒物监测仪器市场需求分析
2024年颗粒物监测仪器市场需求分析1. 引言颗粒物监测仪器是一种用于检测和测量空气中颗粒物浓度的设备。
随着环境污染问题的加剧和人们对空气质量的关注度不断增加，颗粒物监测仪器的需求正在迅速增长。
本文将对颗粒物监测仪器市场的需求进行分析，并提供一些关键洞察。
2. 市场规模与趋势根据市场研究数据，全球颗粒物监测仪器市场在过去几年内保持了稳定的增长趋势。
预计到2025年，市场规模将达到xx亿美元。
市场增长的主要驱动因素包括环境保护法规的加强、工业污染的增加以及人们对健康意识的提高等。
3. 市场细分颗粒物监测仪器市场可以根据不同的应用领域进行细分。
其中，室内空气质量监测是市场的一个重要细分领域。
随着人们对室内空气质量的关注度提高，室内颗粒物监测仪器的需求也在不断增加。
此外，工业领域、汽车尾气排放监测以及环境监测等也是市场的重要应用领域。
4. 市场驱动因素颗粒物监测仪器市场增长的主要驱动因素包括:•环境保护法规的加强: 随着各国对环境保护的要求越来越高，颗粒物监测仪器在环境监测和控制中扮演着重要角色。
•工业污染的增加: 工业活动的增加导致了大量颗粒物的排放，推动了颗粒物监测仪器市场的增长。
•健康意识的提高: 人们对空气质量和健康的关注度不断提高，颗粒物监测仪器成为他们了解和控制环境污染的重要工具。
5. 市场竞争格局全球颗粒物监测仪器市场呈现出激烈竞争的格局。
市场上存在着许多国内外知名的颗粒物监测仪器供应商，如公司A、公司B等。
这些供应商通过不断改进产品性能、降低成本以及加强售后服务等方式来提高市场竞争力。
6. 市场挑战颗粒物监测仪器市场面临一些挑战，包括:•技术问题: 颗粒物监测仪器的精度和稳定性仍然需要进一步提高，以满足不同领域的需求。
•价格竞争: 市场上存在大量的供应商，价格竞争非常激烈，降低产品价格是增加市场份额的一种策略。
•市场准入壁垒: 颗粒物监测仪器市场的准入门槛较高，需要具备先进的技术和研发实力。
激光雷达在大气颗粒物监测中的技术原理与应用
激光雷达在大气颗粒物监测中的技术原理与应用激光雷达在大气颗粒物监测中的技术原理与应用，这个话题可真是既专业又有趣，咱们一起来聊聊吧。
激光雷达，简单说就是利用激光发射和接收的技术，测量空气中那些微小的颗粒物。
这可不是随便哪个小玩意儿能做到的，得依赖高科技的力量哦。
想象一下，激光就像是一个超级敏锐的侦探，嗖的一声发出一束光，看看空气中那些“藏身”的颗粒物，瞬间就把它们找出来，真是神乎其神。
它的原理其实就像是回声定位，激光打出去后碰到颗粒物反弹回来，传感器一接收，数据就来了。
真的是不费吹灰之力。
说到应用，那就更广泛了。
现在很多地方都用激光雷达来监测空气质量，比如城市的环保部门、气象站，甚至一些科研机构都在使用。
这不仅仅是为了检测灰尘、烟雾，还能帮助我们了解大气的变化，预报天气，简直是太厉害了。
就像在一场大雨来临之前，激光雷达能提前发出警报，让大家可以提前做好准备。
再想想，如果没有这些监测，咱们每天呼吸的空气里潜藏着多少危险，那可是让人毛骨悚然的事情。
激光雷达的好处可不止于此哦。
它的检测速度超级快，几乎是秒杀传统的监测方法。
想象一下，以前得花上几小时去收集数据，现在只需要短短几分钟，简直就是科技的飞跃。
这种技术还能实现远程监测，哪怕是在高空飞行的无人机上都能轻松搭载，真是让人佩服得五体投地。
它能在各种气象条件下工作，不怕风吹雨打，真是个不怕麻烦的小强。
激光雷达也不是万能的，它有自己的局限性。
有些情况下，空气中的水汽、云层等也会影响激光的传播和测量效果，导致数据不太准确。
但这并不妨碍它在环境监测中的重要性，咱们得正视它的优势，逐步完善技术。
谁说科技就一定是一帆风顺的呢，前路有挑战，但这也正是进步的动力。
在城市化快速发展的今天，空气质量问题愈发突出。
雾霾、污染成了大家的心头大患，激光雷达的出现无疑给了我们一线曙光。
想象一下，如果每个城市都能实时监测空气质量，大家的生活会变得多么美好啊。
每个人都能呼吸到清新的空气，不再担心那些看不见的敌人。
PM2_5检测标准及量值溯源方法现状及进展_续_毛朔南
变化情况，有利于远程监测和自动 控制， 并极大地减少了人工工作 量。其缺点是测量值往往高出振荡 天平法的测量值，而且随颗粒物浓 度高低、成分以及环境湿度变化有 较大差异，准确性上还存在较大争 议，与手工称重法相比，一个数值 偏高、一个偏低，相对成本较高。
（4）微 量 振 荡 天 平 法 ：一 头 粗 一头细的空心玻璃管， 粗头固定， 细头装有滤芯。 空气从粗头进，细 头 出 ，PM2.5 就 被 截 留 在 滤 芯 上 。 在电场的作用下，细头以一定频率 振荡，该频率和细头重量的平方根 成反比，依靠颗粒物在滤膜上的集 聚对天平振荡系数的改变来计算 颗粒物质量浓度。微量振荡天平法 是 美 国 环 保 署 （EPA） 认 证 的 方 法 。 从仪器原理上来讲，振荡天平法方 法相对更能客观反映颗粒物的真 实浓度， 但由于工作环境要求在 50℃ 以 上 ， 其 加 热 管 也 易 使 颗 粒 物 中的挥发性物质损失从而降低测 量浓度，所得数据偏低。
化，提高我国大气监测的科技支撑 力。
3. 进 一 步 开 展 PM2.5 对 大 气 环 境、 人体健康等的影响机理研究， 从而采取有针对性的措施以最大 限度减轻PM2.5的不利影响。
4.加 快 建 立 和 健 全 人 才 培 养 机制，选送高学历、高素质的人 才出国深造，及时掌握国外先进 的监测和检测技术，较短时间内 缩短与发达国家之间的技术差 距。
五、国内外对于PM2.5切割 器的评价研究
在 实 际 对 PM2.5 的 检 测 操 作 中，首先需要通过一个专用取样设 备，此设备被称为切割器，其主要
功能是将被测环境中各种不同粒 径大小的粒子进行分离，仅保留符 合 PM2.5 定 义 的 粒 子 进 入 检 测 仪 器。
国 内 外 切 割 器 分 离 PM2.5 的 方法基本一致，都是由具有特殊结 构的切割器及其产生的特定空气 流速达到分离效果。 其基本原理是 在抽气泵的作用下，空气以一定的 流速流过切割器，较大的颗粒因为 惯性大而被涂了油的部件截留，惯 性较小的细颗粒绝大部分随着空 气流而通过。
环境空气监测仪器仪表的技术发展与国内外比较评述
环境空气监测仪器仪表的技术发展与国内外比较评述随着环境污染的日益严重，环境空气监测仪器仪表在保护环境和人类健康方面的重要性也日益凸显。
本文将对环境空气监测仪器仪表的技术发展进行综述，并对国内外的发展情况进行比较评述。
环境空气监测仪器仪表是用于测量和分析环境空气中各种污染物的仪器设备。
它们可以测量气体、颗粒物、气溶胶、气体成分、气候参数等各种参数，为环境保护和污染源控制提供关键数据。
随着科学技术的不断进步，环境空气监测仪器仪表的技术也在不断发展和改进。
首先，环境空气监测仪器仪表的技术发展方向主要体现在以下几个方面。
首先是传感器技术的进步。
传感器是环境空气监测仪器仪表的核心部件，其敏感度和准确性直接影响监测结果的可靠性。
随着纳米科技、光电子技术和半导体技术的发展，传感器的灵敏度和稳定性得到了显著提高。
其次是数据处理和通信技术的改进。
环境空气监测仪器仪表需要快速高效地处理大量的监测数据，并将结果传输到监测中心。
因此，数据处理和通信技术的进步对仪器仪表的性能和功能也有着重要影响。
最后，仪器仪表的微型化和便携化是一个明显的发展趋势。
传统的环境空气监测仪器仪表通常较大且安装复杂，限制了它们的移动性和实时监测能力。
现代化的仪器仪表已实现了微型化和便携化，极大地方便了监测工作。
其次，从国内外比较的角度来看，环境空气监测仪器仪表的发展情况存在一些差异。
国外发达国家在环境保护和监测领域投入巨大，研发和生产技术先进的监测仪器仪表。
例如，美国的扬子技术公司、德国的霍尼韦尔公司等在环境监测领域处于领先地位。
这些公司的仪器仪表具有高精度、多功能、自动化程度高等特点，广泛应用于环境监测领域。
与此相比，国内在环境空气监测仪器仪表的研发和生产方面相对滞后。
尽管国内也有一些企业致力于环境监测仪器仪表的研发和制造，但在技术水平和产品品质方面与国外还存在一定差距。
然而，国内也有一些环境空气监测仪器仪表的技术和产品在国际上具有竞争力和优势。
：国家环境监测网环境空气颗粒物、臭氧自动监测现场核查介绍
注：欧洲PM2.5监测等效方法与参比方法数据相对误差的数据质量目标为±25%
颗粒物手工采样及比对方面的技术规范/规定梳理
序 号
1 针对的对象 标准方法/技术规范 比对要求 /
手工采样器的 《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）采 设计、生产和 样器技术要求及检测方法》（HJ 93检测 2013） 自动监测系统 的安装、验收
13
手工采样器
14
自动监测仪
2 TEOM, 2 TEOM+FDMS, 7 β射线，1 光散射
15
小流量采样器
大流量采样器
自动监测仪
相 对 偏 差
16
线性相关分析
75%的R2≥0.90
17
比对期间PM2.5浓度数据统计
参与城市数 量
欧洲 CNEMC-2013 18 7
最小值 （μg/m3）
2.8 26.8
5
国家网质量管理需求 监测网初具规模，质控体系亟待完善
全国城市空气质量
总站
数据质量
实时发布平台
省级站
市级站
市级站
城市空气站 区域空气站
背景空气站 国家直管监测点
338个城市、1436个点位
40
15 201个（现有国控点抽取）
6
国家网现状
国家网自动监测质量管理面临的问题 1. 数据质量监督时效性亟需加强 2. 自动监测质控核查技术体系尚未建立
9
美国EPA PEP流程概要
Office of Air Quality Planning and Standards
检查、平衡、 标记、称量
10
美国EPA 对人员、设备的要求
人员 分为现场专家、实验室分析员 具备资质，每年需通过 EPA 认证（讲座、示范、动手实
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大气颗粒物自动监测仪器的新进展
摘要:本文介绍了国内现有的大气环境中可吸入颗粒物的自动监测仪器和监测方法;介绍了激光雷达在可吸入颗粒物监测中的应用和国内外激光雷达在环境监测中的发展。
关键词:可吸入颗粒物监测仪器激光雷达
New development of automatic monitoring instrument of atmospheric particles
Abstract:This article describes the existing domestic atmosphere of respirable particles of automatic monitoring instruments and monitoring methods;introduction of laser radar monitoring of respirable particulate matter in domestic and international laser radar applications and in the development of environmental monitoring.
Key words:Respirable particulates;monitor;laser radar
可吸入颗粒物主要是指粒径在10μm以下的颗粒物。
颗粒物的直径越小,进入呼吸道的部位越深。
10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道,5μm直径的可进入呼吸道的深部,2μm以下的可100%深入到细支气管和肺泡。
1 国内PM10自动监测仪
PM10的测定方法是:首先用切割器将大颗粒物分离,再用重量法或β射线吸收法、压电晶体差频法、光散射等方法测定。
国内PM10自动监测仪主要分为两种:β射线法和震荡天平法。
1.1 β射线吸收法[1]
β射线吸收原理:原子核在发生β衰变时,放出β粒子。
β粒子实际上是一种快速带电粒子,它的穿透能力较强,当它穿过一定厚度的吸收物质时,其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做β吸收。
β射线源采用放射源14C,放射能量在100μCi以下,半衰期为5730年,安全可靠。
采样时仪器利用抽气泵对大气进行恒流采样,经PM10切割器切割后,大气中的PM10颗粒物吸附在β源和盖革计数管之间的滤纸表面,采样前后盖革计数管计数值的变化反映了滤纸上吸附灰尘的质量变化,由此可以得到采样空气中PM10的浓度。
1.2 振荡天平法
振荡天平法的测量原理是基于专利技术的锥形元件振荡微量天平原理。
此锥形元件于其自然频率下振荡,振荡频率由振荡器件的物理特性、参加振荡的滤膜质量和沉积在滤膜上的颗粒物质量决定。
仪器通过采样泵和质量流量计,使环境空气以一恒定的流量通过采样滤膜,颗粒物则沉积在滤膜上。
测量出一定间隔时间前后的两个振荡频率,就能计算出在这一段时间里收集在滤膜上颗粒物的质量,再除以流过滤膜的空气的总体积,得到这段时间内空气中颗粒物的平均浓度。
比较这两种监测仪器,β射线法和震荡天平法虽然都具有各自的很多优点,但这两种仪器在实际测量时均会受到温度、湿度的影响。
如遇极端天气(降雨、大雾等)测量结果均会出现一定的偏差。
2 激光雷达
近年来,激光雷达在环境监测方面的应用得到了迅速的发展,与传统的PM10测量方法比较,激光散射测量法在实现动态立体连续监测上具有明显的优势,并且能够测量更细小的气溶胶颗粒。
激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物[2],它以激光为光源,通过探测激光与目标物相互作用而产生的辐射信号来遥感目标物。
激光雷达遥感大气的物理基础是激光辐射与大气分子和气溶胶粒子之间的相互作用产生的各种物理过程,激光雷达的发射系统发出的光遇到气溶胶颗粒物发生相互作用,穿过大气的光强度减弱,散射光的强弱与总散射截面成正比(散射截面越大,散射越强;反之,散射就越弱)。
激光雷达的探测系统接收到后向散射回波信号,利用合适的反演方法从后向散射回波信号中提取出气溶胶颗粒物的后向散射系数和消光系数,从而了解颗粒物的光学特性。
当气溶胶颗粒物浓度升高时,气溶胶颗粒物的总散射截面增大,散射光增强,通过测量散射光的强弱,即可得到气溶血颗粒物的相关信息。
激光雷达以主动方式遥感大气,通过分析反演其回波信号可以对局地大气环境提供实时连续
的动态监测。
激光雷达是一种新型的大气气溶胶探测手段,为我们提供了强有力的监测工具。
近年来,激光技术、信号探测和数据采集及其控制技术的发展使激光雷达在对流层气溶胶的探测高度、垂直跨度、空间分辨率、时间上的连续监测、测量精度等方面具有全面的优势,是其它探测手段很难比拟的。
激光雷达技术在环境监测中的应用在国际上受到了相当的重视。
美国、德国、英国、加拿大、日本等发达国家都建有用于大气污染测量的激光雷达系统,并在环境监测中发挥着重要的作用。
国外激光雷达在环境监测中的发展动态。
(1)大气污染和环境监测工作中,地基固定式和车载激光雷达有布点成网趋势;机载激光雷达在发达国家开始部署;一系列空间激光雷达计划已开始执行。
(2)测量对象以SO2、NOx、O3、气溶胶、有机气体为主。
探测方法以高灵敏度的差分吸收(DIAL)和Mie后向散射方法为主。
(3)激光雷达使用的激光器,一直以灯泵YAG、准分子、染料激光器为主。
现在的发展趋势是使用半导体激光器泵浦的全固化激光器,使用掺钛宝石(Ti:Al2O3)、LiSAF(Cr:LiSr AlF6)和LiCAF等新型可调谐固体激光器,利用KTP、BBO等非线性晶体使激光波长向紫外波激
光雷达光源的最佳候选者。
另外,它们运行更可靠,操作维护更简便。
国内的多家省、市都建立了大气环境监测的空间立体站,逐步开展了组合式地基遥感大气激光雷达在线探测系统的应用。
例如济南市在2009年底安装了组合式地基遥感大气激光雷达在线探测系统,激光雷达系统与地面空气监测站自动监测系统联合应用形成天地一体化监测系统,能反演出城市或区域PM2.5地面到高空的三维浓度场,实现对城市和区域灰霾和沙尘暴污染定量化监测。
随着激光雷达相关科学的发展和科技的进步,激光雷达在探测的空间范围、物质种类、时间持续等方面将有巨大的发展潜力,激光雷达将朝着更加精细化和定量化的方向发展。
这一技术在不久的将来会得到更加广泛的应用,它在环境监测方面将会扮演不可替代的重要角色。
参考文献
[1] 杨书申．大气颗粒浓度物检测技术及其发展[J]．北京工业职业技术学院学报,2005,4(1):37～39．
[2] 尹青,何金海,等．激光雷达在气象和大气环境监测中的应用[J]．气象与环境学报,2009,25(5):49～50．。