目錄:天津智易時(shí)代科技發(fā)展有限公司>>污染源監(jiān)控>>污染源在線監(jiān)控>> 重金屬污染在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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更新時(shí)間：2024-08-07 07:22:12瀏覽次數(shù)：2377評(píng)價(jià)
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隨著人們的環(huán)保認(rèn)識(shí)不斷加深,，人們已經(jīng)不再滿足于僅僅知道PM2.5的濃度,，而是希望對(duì)PM2.5中所含有各類有毒物質(zhì)有深入的了解。重金屬污染物（也包括As等類重金屬）作為人們耳熟能詳?shù)挠卸疚廴疚?，PM2.5重金屬的危害性有目共睹,。因此，加強(qiáng)PM2.5中重金屬元素的監(jiān)測(cè)是必經(jīng)之路,。
1、重金屬污染在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)概況
大氣重金屬在線分析儀將技術(shù)——X射線熒光（XRF）無損檢測(cè)技術(shù),、β射線吸收檢測(cè)技術(shù)與空氣顆粒物自動(dòng)富集技術(shù)*結(jié)合,，不僅可以監(jiān)測(cè)空氣顆粒物質(zhì)量濃度，還可以同時(shí)對(duì)顆粒物中元素成分進(jìn)行定量分析,。該儀器具有pg/m3量級(jí)的檢出限,，處于*水平,，廣泛應(yīng)用于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè),、污染溯源及源解析、環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域,。
大氣重金屬在線分析儀圖片
（從左到右分別為儀器主機(jī),、站房機(jī)柜上的儀器和車載儀器）
儀器以恒定的工況流量將空氣吸入顆粒物切割器中，以PM2.5為例,，動(dòng)力學(xué)直徑在2.5um附近及以下的顆粒污染物進(jìn)入到儀器的富集系統(tǒng)中,。經(jīng)過一段時(shí)間的富集后，富集系統(tǒng)自動(dòng)切換成β射線分析系統(tǒng),，利用β射線的衰減與顆粒物的質(zhì)量濃度成指數(shù)的關(guān)系,，對(duì)顆粒物的質(zhì)量濃度進(jìn)行分析。然后卷膜系統(tǒng)精確地將富集有空氣顆粒物的濾紙移動(dòng)到X射線熒光分析系統(tǒng),，分別利用X射線熒光的能量和強(qiáng)度對(duì)顆粒物中的元素成分進(jìn)行定性和定量的分析,。
大氣重金屬監(jiān)測(cè)示意圖
大氣重金屬在線監(jiān)測(cè)——X射線熒光光譜技術(shù)（XRF）的原理見下圖所示，可以直接檢測(cè)固體或液體樣品中ppm量級(jí)的元素成分,。采用富集后再檢測(cè)的辦法,，使得XRF技術(shù)對(duì)空氣顆粒物中的重金屬成分的檢測(cè)限優(yōu)于0.001ug/m3,。而常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)技術(shù)，由于預(yù)處理消解過程中需要將微克量級(jí)的樣品溶解到幾十克的液體中,，而使得濃度被稀釋百萬倍,，從而多數(shù)儀器（譬如ICP-AES、或原子吸收光譜儀）無法檢出元素含量低于10ug/m3量級(jí)的空氣顆粒物樣品,。
X射線熒光光譜技術(shù)原理圖
2,、功能特點(diǎn)
（1）空氣顆粒物濃度、大氣重金屬濃度一體式協(xié)同測(cè)量,，為污染溯源及源解析提供更精準(zhǔn)數(shù)據(jù),；
（2）TSP、PM10,、PM2.5三種切割器可供用戶選擇,，應(yīng)用于不同的環(huán)境評(píng)價(jià)場(chǎng)合；
（3）鉛,、鎘,、砷等30多種重金屬含量精確測(cè)量，zui低檢出限在pg/m3量級(jí),；
（4）從光管,、探測(cè)器、數(shù)字多道分析器（DCMA）到整機(jī),，數(shù)十項(xiàng)XRF核心技術(shù)發(fā)明,；
（5）具有國(guó)家類別技術(shù)證書和測(cè)試報(bào)告，儀器的可靠性,、準(zhǔn)確性得到充分驗(yàn)證,。
3、技術(shù)參數(shù)
以下列出了大氣重金屬在線分析儀的一些重要技術(shù)參數(shù),。
| 名稱 | 性能參數(shù)及要求 |
| 檢測(cè)要求 | (1)重金屬的測(cè)量方法基于美國(guó)EPA方法IO-3.3的非破環(huán)性X射線熒光(XRF)原 理,； (2)顆粒物質(zhì)量濃度的測(cè)量方法基于《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（β射線吸收法）； |
| 測(cè)試內(nèi)容 | （1）可監(jiān)測(cè)TSP/PM10/PM2.5空氣顆粒物（PM）質(zhì)量總濃度,； 可同時(shí)監(jiān)測(cè)Pb(鉛),、Cu（銅）、Cd（鎘）,、Hg（汞）,、As（砷）、Cr（鉻）,、Zn（鋅）,、Ni（鎳）、Ba（鋇）、Fe（鐵）,、Ag（銀）,、Se（硒）、Br（溴）,、Te(碲),、Sb（銻）、Sn（錫）,、Ti（鈦）,、Co（鈷）、Mn（錳）,、Pd（鈀）,、Sc（鈧）、Mo（鉬）,、V（釩）,、Cs（銫）、Ga（鎵）,、Ca（鈣）,、K（鉀）、Sr（鍶）,、Cl（氯）30種元素,，并可按用戶要求擴(kuò)展測(cè)量其它元素； |
| 測(cè)量結(jié)果 | 用戶可以自由選擇如下三種測(cè)量結(jié)果： （1）單位體積內(nèi)的重金屬（或顆粒物）質(zhì)量濃度,，μg/m3,； （2）單位質(zhì)量顆粒物中的重金屬質(zhì)量濃度，mg/kg,； （3）重金屬在顆粒物中的百分比,，%。 |
| 監(jiān)測(cè)范圍 | 重金屬,，0～100μg/m3,；顆粒物質(zhì)量濃度,，0～10 mg/m3 |
| zui低檢出限 | pg/m3量級(jí) (采樣時(shí)間4小時(shí),、流速16.7L/min)； PM：<0.5μg/m3（24小時(shí)平均值） |
| 重現(xiàn)性 | 重金屬,，RSD < 1% （Pb的標(biāo)準(zhǔn)樣片）,； PM質(zhì)量濃度 < ±2%（標(biāo)稱值，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量膜） |
| 采樣分析時(shí)間 | 30～1440分鐘連續(xù)采樣,，可自定義,； 采樣流量(0～20)L/min 可調(diào)節(jié)，DHS 動(dòng)態(tài)加熱,。采樣與分析同時(shí)進(jìn)行,，無采樣間隔,。支持整點(diǎn)模式（每小時(shí)整點(diǎn)出數(shù)據(jù)，且每小時(shí)采樣富集時(shí)間不低于55分鐘） |
| 采樣濾膜 | 采樣濾膜為PTFE濾紙材質(zhì),，對(duì)0.3μm顆粒物的截留效率≥99.7%,，不含重金屬元素成分； |
| 安全防護(hù) | 輻射劑量符合《X射線衍射儀和熒光分析儀衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,，具有相關(guān)部門X射線表面輻射劑量檢測(cè)報(bào)告,距離機(jī)箱5cm處,，輻射劑量小于2.5μGy/h； |
| 質(zhì)控要求 | （1）儀器具備流量自動(dòng)校準(zhǔn)功能,； （2）具備光管強(qiáng)度自校準(zhǔn)功能和能量刻度自動(dòng)校準(zhǔn)功能,； |
| 分析軟件 | （1）提供設(shè)備配套數(shù)據(jù)分析管理軟件，開放通訊協(xié)議,，可接入已有數(shù)采平臺(tái),；中文操作界面，觸摸屏操作,，顯示實(shí)時(shí)采樣流量,，采樣時(shí)間，測(cè)量狀態(tài),，重金屬濃度值,、含量曲線等信息。 （2）數(shù)據(jù)符合《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T 212-2005）,。 （3）數(shù)據(jù)庫開放,，便于用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫軟件的二次開發(fā)和利用。 |
4,、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
4.1及時(shí)獲知大氣顆粒物有害金屬濃度,，確保公眾知情權(quán)
正如十年前我們認(rèn)識(shí)中的大氣顆粒物只有PM10和TSP而*沒有PM2.5的概念一樣，現(xiàn)如今我們也僅僅是簡(jiǎn)單地關(guān)注PM2.5的濃度值,，而忽視PM2.5中具體的有毒有害物質(zhì)是什么,，有多少?！恫耢o霧霾調(diào)查：穹頂之下》中多次強(qiáng)調(diào)控制PM2.5中重金屬元素濃度的必要性,，“PM2.5顆粒物進(jìn)入人體后，巨噬細(xì)胞難以消化大氣顆粒物中的重金屬,，使得巨噬細(xì)胞破裂而死,，從而降低了人們的免疫力”。通過大氣重金屬在線分析,，能夠快速有效的了解當(dāng)?shù)氐腜M2.5中所含有的重金屬和非重金屬物質(zhì)的種類和濃度,，就像如今實(shí)時(shí)獲取PM2.5的濃度一樣，公眾可以及時(shí)知道居住地的大氣重金屬濃度值，合理安排自己的工作生活,，及時(shí)采取措施保護(hù)自身受到污染傷害,。
4.2有利于研究部門分析大氣重金屬日變化趨勢(shì)
常規(guī)大氣重金屬監(jiān)測(cè)手段只監(jiān)測(cè)重金屬元素的日平均濃度的測(cè)量，但是大氣重金屬隨著氣象參數(shù)與溫度在每天的不同時(shí)間段有著較大的變化,，日平均濃度無法反應(yīng)這些變化,。大氣重金屬實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)每天重金屬濃度的小時(shí)值測(cè)定，有利于分析總結(jié)大氣重金屬和非重金屬元素的日變化規(guī)律 
大氣重金屬監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)重金屬污染物的小時(shí)變化圖
4.3為監(jiān)管部門提供污染源解析數(shù)據(jù),，助力決策制定
通過主成分分析與相關(guān)性分析等模型處理,，可以告訴政策制訂者污染來自哪里、貢獻(xiàn)比率,，為源解析工作提供輔助成果,。
為了進(jìn)一步研究PM2.5與大氣重金屬之間的關(guān)聯(lián)，并為PM2.5的控制提供方向,，我們通過已經(jīng)劃分的三個(gè)組分與大氣PM2.5濃度進(jìn)行相關(guān)性分析,。結(jié)果如下圖所示，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)主要影響PM2.5的污染源為組分2（冶金工業(yè)廢氣）,。
大氣重金屬監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)各組分與PM2.5的相關(guān)性,。
圖例中顏色的深淺表示相關(guān)性數(shù)值的大小。組分2與PM2.5的相關(guān)性zui強(qiáng),，這說明影響該地區(qū)PM2.5濃度的主要污染源為冶金工業(yè)廢氣,。
通過風(fēng)向與PM2.5中三組分的關(guān)系圖可以確定各組分污染物的來源方向，如下圖顯示：
大氣重金屬監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)PM2.5中元素主成分分析得到的各組分與風(fēng)向關(guān)系圖
圖A是組分1（工業(yè),、生活燃料燃燒）的濃度與風(fēng)向關(guān)系圖,，從圖中可以看出組分1主要來源于監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的西南方向（深色區(qū)域）；圖B是組分2（冶金工業(yè)廢氣）的濃度與風(fēng)向關(guān)系圖,，從圖中可以看出組分2來源于監(jiān)測(cè)點(diǎn)自身范圍內(nèi)（深色區(qū)域）,；圖C是組分3（揚(yáng)塵）的濃度與風(fēng)向關(guān)系圖，從圖中可以看出組分3主要來源于監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的東方及北方（深色區(qū)域）,。圖中顏色深淺由淺到深代表污染的程度由小到大,。
4.4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣重金屬濃度，提高監(jiān)測(cè)人員工作效率
現(xiàn)有的常規(guī)大氣重金屬監(jiān)測(cè)手段還是原始的手工采樣+實(shí)驗(yàn)室分析方法,，工作量大且效率低,。由于常規(guī)實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)重金屬濃度檢測(cè)需要樣品預(yù)處理消解，從樣品稱量到樣品消解完成大約需要花費(fèi)2個(gè)小時(shí),。而XRF技術(shù)無需樣品預(yù)處理,，每個(gè)樣品重金屬濃度檢測(cè)可以在10分鐘以內(nèi)完成,，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)無人值守,、24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣中的30種重金屬元素，節(jié)省了大量的人力成本，且相對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法而言,，耗材少價(jià)格低,，維護(hù)量低，無二次污染,。
綜上所述,，通過大氣重金屬監(jiān)測(cè)儀不僅可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)大氣顆粒物濃度，還可以實(shí)現(xiàn)大氣顆粒物中重金屬元素濃度的監(jiān)測(cè),，為大氣顆粒物重金屬元素的污染監(jiān)測(cè)和控制提供科學(xué)依據(jù),。
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