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利用法國oxxius激光器的光散射法監測PM2.5濃度

發布時間:2020-05-15 11:18:35 瀏覽量:5230

摘要

作為(wei) 煤炭資源大國,中國的發展離不開煤炭產(chan) 業(ye) ,即使清潔能源也無法替代它。然而燃燒煤炭排放的顆粒汙染物尤其是PM2.5造成的大

氣汙染令所有人頭疼,雖然現在提倡超淨煤炭的使用,也還是無法完全避免PM2.5汙染。而PM2.5濃度監測作為(wei) 大氣治理的重要一環

越來越受到人們(men) 關(guan) 注,下麵我來介紹一下利用到法國oxxius激光器的光散射法在PM2.5濃度監測中的作用。

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正文


作為(wei) 煤炭資源大國,中國的發展離不開煤炭產(chan) 業(ye) ,即使清潔能源也無法替代它。然而燃燒煤炭排放的顆粒汙染物尤其是PM2.5造成的大

氣汙染令所有人頭疼,雖然現在提倡超淨煤炭的使用,也還是無法完全避免PM2.5汙染。而PM2.5濃度監測作為(wei) 大氣治理的重要一環

越來越受到人們(men) 關(guan) 注,下麵我來介紹一下利用到法國Oxxius激光器的光散射法在PM2.5濃度監測中的作用。


首先什麽(me) 是顆粒汙染物?PM2.5又指的是什麽(me) ?

大氣汙染分兩(liang) 類,一類是氣體(ti) 汙染物,比如一氧化硫、二氧化硫、一氧化碳和一氧化氮這種以氣態形式存在的有害氣體(ti) 。另一種氣溶膠

汙染物就是我們(men) 提到的顆粒汙染物,它指的是那些可以懸浮在空氣中的固體(ti) 物質,比如我們(men) 常見的煙灰、霧霾和粉塵。而PM2.5專(zhuan) 指那

些空氣動力學直徑小於(yu) 2.5um的可入肺顆粒汙染物,比如前幾年廣泛引起關(guan) 注的霧霾就是PM2.5的一種。下圖為(wei) 2016年我國能源使用

占比以及PM2.5排放全球分布。

PM2.5有什麽(me) 危害?

如下圖所示。首先由於(yu) 其很小的直徑,PM2.5可以直接被肺泡細胞吸收而進入血液循環,進而引起呼吸係統病變和心血管疾病。比如引

發咳嗽、損傷(shang) 肺功能導致慢性支氣管炎、心髒病、肺部纖維化等;同時PM2.5攜帶的多環芳香烴等致癌物會(hui) 導致癌症發病率提高。而且

有調查表明,空氣汙染將影響新生兒(er) 童神經發育並損害肺部功能(PS:對,就是柴靜拍的那個(ge) 穹頂之下,雖然拍的不真實,但是有些問

題是真實存在的)。世界衛生組織(WHO)還指出,2012年全球約有650萬(wan) 人直接或間接死於(yu) 空氣汙染,占全球死亡人數的11.6%。

PM2.5除了影響人體(ti) 健康外,還會(hui) 直接導致能見度降低,建築物腐蝕,改變區域氣候最終影響人類正常生活。

 

PM2.5監測國家標準是什麽(me) ?

我國對PM2.5濃度監測主要圍繞燃煤火電站展開,2012年,中國環保部發布了最新《環境空氣質量標準》(GB3059-2012),重點納

入了PM2.5的排放指標,進一步嚴(yan) 格環境空氣標準,要求重點地區環境空氣中PM2.5質量濃度年平均低於(yu) 15μg/m3。2014年,國家發

改委、環保部和能源局聯合發布2093號文件《煤電節能減排升級與(yu) 改造行動計劃(2014-2020年)》,要求東(dong) 部地區新建燃煤發電機

組顆粒物排放濃度限值不高於(yu) 10mg/m3,即燃煤機組的顆粒物濃度“超低排放”標準。


PM2.5濃度監測手段有哪些?哪些領域可以使用?

目前常用的手法有手工測重和在線測重兩(liang) 種,手工測重直接抽取煙塵顆粒累積稱重來表達顆粒物質量濃度,但是人工誤差較大。而在線

測重則通過聲光電磁感應機製與(yu) 顆粒物的濃度響應關(guan) 係來測量,比如光散射法,超聲波以及靜電感應等。PM2.5濃度監測除了可以国产成人在线观看免费网站

於(yu) 煤炭發電廠外還可以在工廠、實驗室無塵認證、城市空氣質量等方麵起到国产成人在线观看免费网站,PM2.5濃度監測国产成人在线观看免费网站還是很廣的。


什麽(me) 是光散射法?

1908年德國科學家古斯塔夫·米建立了球形顆粒物的米氏散射模型,這興(xing) 起了利用光對顆粒物的檢測研究發展。而光散射法是根據一定

波長的光照射到煙塵中時,煙塵顆粒對光的散射強度與(yu) 煙塵顆粒濃度成正相關(guan) 的關(guan) 係,通過測定某一立體(ti) 角內(nei) 的散射光強度計算出顆粒

物濃度。由於(yu) PM2.5的顆粒形狀和環境折射率以及溫度濕度等也對監測有影響,在測量計算中無可避免要用到模型矯正和數據修正,所

以光散射法實際上是理想情況下利用了散射光強和PM2.5濃度的關(guan) 係。不過呢科學界對光散射法抱有很高期待,畢竟它的實用性和重複

性以及測量的速度是十分優(you) 秀的,而且作為(wei) 實時在線測量技術,光散射法避免了人為(wei) 誤差並且不影響測量對象,因此被国产成人在线观看免费网站於(yu) PM2.5測

量完全沒有問題。光散射法模型如下圖。


光散射法測PM2.5一般利用何種光源?

光散射法測PM2.5常用單色性好的可見波段激光。因為(wei) 對於(yu) 常見的可見光,微米以及亞(ya) 微米顆粒物粒徑幾乎等於(yu) 波長,因此依靠米氏散

射的光散射法能運用到顆粒光學測量中。換句話說,可見光是光散射法測量PM2.5的最佳光源。如下圖。

米氏散射


法國oxxius激光器作為(wei) 可見光源有何優(you) 勢?

可見光光源光學性能和穩定性越好則監測效果越準確。比如下圖所示法國oxxius国产黄色在线观看LaserBoxx可見光係列中有一款連續輸出638nm

激光器,功率穩定性±0.5%,光學噪聲<0.5%,光束質量小於(yu) 1.25,調製頻率可達20MHz。並且該係列激光器內(nei) 置智能CUP芯片,具

備強大軟件控製功能、工作狀態記錄功能,遠程診斷及自我修複功能,因此非常適合作為(wei) 照射光源在長時間實時監測的光散射法中大顯

身手。

下麵我們(men) 來看看華中科技大學研究小組利用法國oxxius激光器在光散射法測PM2.5的国产成人在线观看免费网站

華中科技大學研究小組在光散射法模擬監測大氣PM2.5汙染特性的研究中利用昊量光電獨家代理的法國oxxius国产黄色在线观看634nm半導體(ti) 激光

器搭建了散射光雙探測器探測光路,光路如下圖。雙角度散射光探測係統固定於(yu) 光學平台上。光源為(wei) 634nm波長的半導體(ti) 激光

(oxxius LBX-634S),激光器出射激光通過光纖與(yu) 準直鏡連接。入射光強為(wei) 水平偏振且強度約為(wei) 20mW。光束直徑為(wei) 6mm,通過光

闌後僅(jin) 保留中心直徑2 mm的部分,以減少高斯光束對散射的影響。固定角度探測器位於(yu) 45°散射角處,通過光纖連接光譜儀(yi) 探測散射

光強。旋轉探測器安裝在散射平麵激光束的另一側(ce) ,可以在散射角為(wei) 15°-165°範圍內(nei) 旋轉。


 

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