元潔

摘要 對(duì)美國(guó)賽默飛世爾公司TEOM1405F 顆粒物分析儀制定合理可行的校準(zhǔn)方法，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)儀器進(jìn)行檢定。校準(zhǔn)結(jié)果為：環(huán)境溫度傳感器誤差小于±2 ℃，環(huán)境氣壓傳感器誤差小于1 kPa，采樣流量相對(duì)誤差小于±3%，彈性常數(shù)K0<±2%，絕緣阻抗>20 MΩ，滿足校準(zhǔn)方法技術(shù)要求。根據(jù)檢定結(jié)果，該儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞 PM2.5； 顆粒物分析儀；校準(zhǔn)方法

中圖分類號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）20-236-02

Abstract The rational and feasible calibration method for US Thermofisher company TEOM1405F particle analyzer was developed， and according to standard methods， the instrument was calibrated， the results showed that： ambient temperature sensor error is less than ±2 ℃， ambient air pressure sensor error is less than 1 kPa， sample flow relative error is less than ±3%， the elastic constants K0<±2.0%， insulation resistance> 20 MΩ， calibration method satisfies the technical requirements， according to test results， the instrument monitoring data is accurate and reliable.

Key words PM2.5； Particular analyzer； Calibration method

2012年我國(guó)實(shí)施《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB30952012），明確要求到2016年全國(guó)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)增加PM2.5監(jiān)測(cè)，并向公眾發(fā)布PM2.5監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。根據(jù)計(jì)量法要求，用于向社會(huì)發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的工作計(jì)量器具要實(shí)行強(qiáng)制檢定[1]。目前，不少地方的檢定部門都不能對(duì)PM2.5分析儀進(jìn)行檢定，而且對(duì)于不同廠家、不同型號(hào)PM2.5顆粒物分析儀的校準(zhǔn)方法也是不同的，因此有必要制定相應(yīng)的PM2.5顆粒物分析儀的自校方法。筆者參照《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法（HJ 6532013）》和美國(guó)賽默飛世爾公司TEOM1405F分析儀相關(guān)參數(shù)及技術(shù)要求，編制了TEOM1405F 型PM2.5顆粒物分析儀的自校方法。

1 測(cè)量原理

美國(guó)賽默飛世爾公司TEOM1405F 在線監(jiān)測(cè)儀采用微量振蕩天平和膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)聯(lián)用方法（TEOMFDMS），其工作原理見(jiàn)圖1。

TEOM1405F顆粒物分析儀監(jiān)測(cè)儀由采樣、測(cè)量和控制三大部分組成。

采樣氣流（主流量）在進(jìn)入微量振蕩天平環(huán)節(jié)進(jìn)行稱量前，先經(jīng)過(guò)干燥器Nafion Dryer 進(jìn)行水汽的清除，接著氣路被分為兩路，一路為Base 通道，一路為Reference 通道，氣路通過(guò)電磁閥控制進(jìn)行循環(huán)切換，每6 min切換1 次。Base 通道的測(cè)量和傳統(tǒng)方法類似，氣流直接通過(guò)TX40 濾膜（微量振蕩天平中錐形振蕩管的采樣濾膜），顆粒物沉積在TX40濾膜上，并通過(guò)微量振蕩天平直接進(jìn)行稱量，即獲得Base 通道的測(cè)量值。6 min 后，氣路切換到Reference 通道，氣流首先通過(guò)過(guò)濾器中47 mm的石英過(guò)濾膜，該濾膜在4 ℃下工作，以濾掉所有的不揮發(fā)性和半揮發(fā)性顆粒物，確保通過(guò)濾膜后的氣流中不含有任何顆粒物。然后，氣流通過(guò)TX40 濾膜，并通過(guò)微量振蕩天平進(jìn)行自動(dòng)稱量。因?yàn)闅饬髦幸褯](méi)有任何顆粒物，所以測(cè)量過(guò)程中，TX40 濾膜上沉積的顆粒物（Base環(huán)節(jié)所采集）中的半揮發(fā)性顆粒物會(huì)不斷揮發(fā)，微量振蕩天平測(cè)得的是個(gè)負(fù)值，即Reference通道測(cè)量值是Base 測(cè)量環(huán)節(jié)中半揮發(fā)性顆粒物的揮發(fā)量，將此測(cè)值補(bǔ)償?shù)紹ase 測(cè)量值上，即可獲得總的PM2.5濃度。

2 計(jì)量特性

TEOM1405F顆粒物分析儀主要技術(shù)指標(biāo)[4]

采樣頭外觀無(wú)幾何形狀變形；

絕緣電阻>20 MΩ；

模擬輸入輸出電壓<0.1 V；

環(huán)境溫度傳感器示值誤差≤±2 ℃；

環(huán)境氣壓傳感器示值誤差≤±1 kPa；

泄漏量<0.15 L/min；

質(zhì)量流量控制器主流量（1±0.03）L/min，輔流量15.67 L/min（誤差±3%）；

質(zhì)量傳感器彈性常數(shù)K0<±2%。

3 校準(zhǔn)條件

3.1 環(huán)境條件

環(huán)境溫度：15～35 ℃；

相對(duì)濕度RH：10%≤RH≤95%；

電源要求：220 V±10%，50 Hz。

3.2 校準(zhǔn)設(shè)備

阻抗計(jì)：采用國(guó)家規(guī)定的直流500 V絕緣阻抗計(jì)；

溫度儀：測(cè)量量程0～50 ℃，分度值0.1 ℃，精確度±0.01 ℃，并在其檢定周期內(nèi)使用；

氣壓計(jì)：測(cè)量量程80～106 kPa，分度值0.01 kPa，精確度±0.01 kPa，并在其檢定周期內(nèi)使用；

數(shù)字萬(wàn)用表：測(cè)量量程0～20 VDC，準(zhǔn)確度±0.01 VDC，并在其檢定周期內(nèi)使用；

標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)：測(cè)量量程0～20 L/min，分度值0.01 L/min，流量允差范圍±1%，并在其檢定周期內(nèi)使用。