一种便携式PM2.5的监测设备及监测方法技术

本发明专利技术涉及一种便携式PM2.5的监测设备及监测方法，所述设备包括：空气采集模块，用于采集待检测空气进入监测设备；粉尘颗粒检测模块，用于对所述空气采集模块采集的待检测空气进行检测，以获取待检测空气中不同尺寸的粉尘颗粒数据。本发明专利技术提供的便携式PM2.5的监测设备及监测方法，其设备结构简单、价格低廉，并能与室内空调、空气过滤器等设施相结合，使它成为室内空调监控的数据来源或作为空气过滤器的反馈系统提供信息，从而有效地对室内空气质量进行监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境大气采集与监测领域，具体涉及一种便携式PM2. 5的监测设备及监测方法。
技术介绍
PM2. 5是指大气中直径小于或等于2. 5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，虽然PM2. 5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2. 5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。PM2. 5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。一般而言，粒径2. 5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物(PM2. 5)则主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物等。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2. 5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；人体的生理结构决定了对PM2. 5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2. 5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面。例如，在PM2. 5水平远远低于中国的欧洲，PM2. 5导致人们的平均寿命减少8. 6个月；而？112. 5还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。目前国际上主要发达国家以及亚洲的日本、泰国、印度等均将PM2. 5列入空气质量标准，中国也开始意识到该问题，并着手将PM2. 5列入环境空气质量指标。最近几个月，位于北京朝阳区的美国大使馆公布的北京PM2. 5对应的AQI数据已经几次打破人类建立表格以来的极限值500，达到“极其糟糕”的540和557，而同期中国政府采用PM-10设备监测的数据却显示“轻度-重污染”。现有的对PM2. 5进行监测的方法一般采用石英晶体震荡天平法、β (beta)射线法和光散射法，以及手工标准秤重方法，但这4种技术都有其局限性第一种石英晶体振荡天平法，是在质量传感器内使用一个石英空心锥形管，在空心锥形管振荡端上安放可更换的滤膜，振荡频率取决于石英锥形管特性和它的质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜质量变化导致振荡频率变化，通过测量振荡频率的变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据采样流量、采样现场环境温度和气压计算出该时段的颗粒物标态质量浓度。这种技术的优点是定量关系明确，缺点是目前的技术无法解决样品加热后挥发性和半挥发性物质的损失，导致测定结果被认为偏低，从而出现失真； 第二种β射线法，其基本原理是利用堆积在石英滤膜上的颗粒物对碳-14释放的β射线衰减量的变化检测大气颗粒物质量的变化。环境空气由采样泵经切割器吸入采样管，经过滤膜后排出，而颗粒物沉淀在条状石英滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β射线强度发生衰减，通过对衰减量的测定计算出颗粒物的浓度。这一方法是基于两个假设，其一是仪器的石英采样滤膜条带均一，其二是采集下来的ΡΜ2. 5粒子物理特性均一(即颗粒大小一致，颗粒成分一致，颗粒在过滤膜上的分布均匀等)，对β射线强度衰减率相同。而上述两点在现实条件下往往并不成立，因此测定数据一般被认为也存在偏差，且这种检测方法在潮湿高温区域故障率也很高；第三种光散射法， 在国内有很大误解，国内一些专家认为光散射法是主要测量ΡΜ2. 5的数量浓度，关注的是M2. 5的个数，因此主要用于气象部门的能见度监测研究。其实这是不对的，光散射法监测的信号强度是和颗粒数量的多少、颗粒横截面积的多少、颗粒物在监测区域(SCATTER VOLUME)的分布、发光管的波长、接收管的波长、以及颗粒相对于发光管和接收管的角度有关。在大多情况下，颗粒物的重量和颗粒物的横截面积是有很高的关联度的。并且光学散射法是能监测有机挥发物(VOC VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS)的，而其余三种方案都不能有效监测VOC ；第四种手工标准秤重法，在我国前述几种方法中，无论振荡天平法还是β射线法在实践中都各有优劣，其使用必须与标准称重法(又称滤膜称重法)进行校准。所谓标准称重法只需要一个ΡΜ2. 5切割头、一台泵和膜架及其滤膜，采集24小时样品后，取下滤膜称重即可，必要时可以平行采集3个样品，经恒温恒湿后再称重。虽然这种方法经济成本低，容易实施，但也存在一定的缺陷，当气流长时间不断通过采样滤膜时，滤膜上采集到的物质随着气流和温度的变化也会造成挥发性和半挥发性物质的损失，同时一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜造成结果偏低；相反，气态物质也可能被滤膜吸附，造成结果偏高。总之，上述4种方法都有其局限性，荷兰在2007年对使用前三种技术的九种产品进行测试实验，所有检测器在一些项目上都没有达标，其中还有一种震荡型传感器在16个检测项目中，有高达14项未能达标；且上述4种检测设备及检测方法都较复杂，因此导致检测成本较高。而室外空气又可以通过各种方式进入室内，导致室内的空气除了受到室内因素影响外，也受到大气环境的影响，而且影响趋势越发严重。因此对于室内空气质量的监测也至关重要，如何专利技术一种结构简单、价格低廉、并能有效监测室内空气质量的装置和方法成为本领域技术人员考虑的首要问题，并且也具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种便携式ΡΜ2. 5的监测设备及监测方法，以实现采用价格低廉、结构简单的设备对室内空气质量进行监测的目的。本专利技术为了解决上述技术问题，公开了一种便携式ΡΜ2. 5的监测设备，包括空气采集模块，用于采集待检测空气进入监测设备；粉尘颗粒检测模块，用于对所述空气采集模块采集的待检测空气进行检测，以获取待检测空气中不同尺寸的粉尘颗粒数据。进一步，所述空气采集模块为可调节空气流速的空气流通管。进一步，所述粉尘颗粒检测模块获取待检测空气中不同尺寸的粉尘颗粒是通过所述空气流通管改变空气的流动速度实现的。进一步，所述粉尘颗粒检测模块为QCM。进一步，所述设备还包括设置于所述空气采集模块与所述QCM之间的颗粒物采集模块。进一步，所述颗粒物采集模块为PM2. 5切割器或过滤纸。进一步，所述粉尘颗粒检测模块为光学传感器。进一步，所述光学传感器具有多个不同波长的光电发射和接收管。本专利技术还公开了一种PM2. 5的监测方法，所述方法包括如下步骤步骤A，通过空气采集模块采集待检测空气进入监测设备；步骤B，通过粉尘颗粒检测模块对所述空气采集模块采集的待检测空气进行检测，以获取待检测空气中不同尺寸的粉尘颗粒数据。进一步，所述步骤A具体为所述空气采集模块通过调节空气流速使得待检测空气按照不同速度进入监测设备。进一步，所述步骤B具体为所述粉尘颗粒检测模块通过所述空气采集模块调节待检测空气的空气流速而获取待检测空气中不同尺寸的粉尘颗粒数据。采用上述本专利技术技术方案的有益效果是本专利技术提供的一种便携式PM2. 5的监测设备及监测方法，其设备结构简单、价格低廉，并能与室内空调、空气过滤器等设施相结合，使它成为室内空调监控的数据来源或为空气过滤器的反馈系统提供信息，从而有效地对室内空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·刘，
申请(专利权)人：北京盈胜泰科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：