PM25室内检测技术及装备.docx

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PM25室内检测技术及装备

过程装备与控制工程概论

PM2.5室内检测技术及装备

院（系）机械工程学院

专业过程装备与控制工程

班级

姓　　名

学号

指导教师

起讫日期

目录

一、选题现状3

二、PM2.5简介4

三、利用家用设备对PM2.5进行检测5

四、主流PM2.5监测方法7

五、室内PM2.5装备9

六、日常家居生活如何防范PM2.511

七、参考文献12

一、选题现状

这个冬天，全国多地区遭遇雾霾天气，PM2.5一度爆表。

污染像流动的雾气，无孔不入，正在危害人们的健康。

最近受恶劣天气影响，来自解放军463医院、沈阳军区总医院、解放军202医院、医大盛京医院、沈阳医学院附属奉天医院等沈城多家医院统计，呼吸科病人都出现翻番增多现象，好发病种排名第一的是肺炎，之后是上呼吸道感染、哮喘、老慢气、细支气管炎，各家医院呼吸科一床难求。

众人皆知，室外空气质量并非一朝一夕可改变。

人们开始另辟蹊径，从降低室内PM2.5着手。

最近，各种版本的减低室内PM2.5的妙招在民间盛传开来。

比如：

向室内喷洒空气清新剂，使用加湿器增加室内湿度，使用排油烟机或吸风机排风，使用空气净化器……

现在一说到PM2.5，人们就有一种谈“PM2.5”色变的感觉。

PM2.5指的是大气中直径小于等于2.5微米的颗粒物。

那PM2.5为什么会让人如此心惊胆战呢?

原因是，这种细小的颗粒物，能够进入人体的细支气管和肺泡，对呼吸系统、心脏及血液系统等造成广泛的损伤。

在空气污染中，PM2.5对人群，尤其是呼吸系统疾病患者、老人儿童等敏感人群健康的危害性，目前已经得到了国际社会的公认。

近年来我国室内污染程度也在不断恶化。

以北京为例，民间环保组织达尔问自然求知社去年底发布的一项室内公共场所空气质量研究报告指出，北京43家公共场所室内pm2.5严重超标。

抗癌健康网提醒，室内空气污染严重影响健康和经济，我国室内空气品质问题较发达国家更为严重。

吸烟和室外污染空气流入，是室内pm2.5超标的两大原因，但并非仅有的来源。

根据相关研究，空调、烹调、装修污染和积尘，也都对室内空气环境恶化有莫大关系。

上海疾控中心与复旦大学的检测证实，大多数家庭的空调积尘中细菌、霉菌超标，最严重的家庭细菌数量超过商场中央空调的50倍。

加上空调较少清洗，使用几年后，开空调时因室内空气的流通性较差，pm2.5等会因室内人们的走动而飘浮起来被吸入。

二、PM2.5简介

PM2.5叫“细颗粒物”；PM1或称“超细颗粒物”；PM10称之为“可吸入颗粒物”。

细颗粒物的化学组成十分复杂，不同时间和空间，细颗粒物的化学成分是不同的，不同化学组分的颗粒物对人体健康和大气能见度的影响亦不相同，这些影响还与化学成分在颗粒物内部和表面存在状态有关。

此外，不同来源的颗粒物，其化学组成有所不同，因此颗粒物的化学组成可用来进行颗粒物的来源分析。

细颗粒物的化学成分包括无机成分、有机成分、微量金属元素、元素碳（EC）、生物物质（细菌、病菌、霉菌等）等。

大气中的含碳粒子是由有机碳（OC）和吸光的元素碳（EC）组成，元素碳的化学结构类似于不纯的石墨，有机碳是细颗粒物中含量最高的组分。

PM2.5的主要有自然源和人为源两种，但危害较大的是后者。

自然源包括土壤扬尘、海盐、植物花粉、孢子、细菌等。

自然界中的灾害事件，如火山爆发向大气中排放了大量的火山灰，森林大火或裸露的煤原大火及尘暴事件都会将大量细颗粒物输送到大气层中。

人为源包括固定源和流动源。

固定源包括各种燃料燃烧源,如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘。

流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。

除自然源和人为源之外，大气中的气态前体污染物会通过大气化学反应生成二次颗粒物，实现由气体到粒子的相态转换。

如：

SO2+H2O→H2SO3HNO3+NH3→NH4NO3

盐的水合物：

如xCl.yH2O、xNO3.yH2O、xSO4.yH2O，随着湿度的变化，水合物对PM2.5的影响较大，水不仅与盐化合物生成水合物，由于湿度的改变还形成了盐的微小溶液液滴。

可以结合过程装备与控制工程概论中质量传递的内容，吸附过程从机械分离的原理方面进行思考。

三、利用家用设备对PM2.5进行检测

最近，各种版本的减低室内PM2.5的妙招在民间盛传开来。

比如：

向室内喷洒空气清新剂，使用加湿器增加室内湿度，使用排油烟机或吸风机排风，使用空气净化器……

实验名称：

利用光散射采样系统，检验各种妙招有效性

实验时间：

2013年1月29日

实验地点：

辽宁省卫生监督局5楼实验室两间，场所均属清洁密闭环境

实验成员：

辽宁省卫生监督局公共监督科主任冯智田刘金东科长

助手：

沈阳晚报记者

实验器材：

光散射采样系统（光散射采样系统长相与POS机差不多，它可以通过光散射直接读数，即一束中一有粒子通过机器就会读数记录。

）加湿器、空气清新剂、排风机、风扇、空气净化器。

实验条件：

利用光散射采样系统，在靠近马路的窗外静置10分钟，显示室外PM2.5接近0.34（即每立方米含PM2.5接近340毫克）。

1、空气清新剂时间：

8时10分

步骤：

1.第一实验室靠近马路,使用光散射采样系统，测量其室内PM2.5本底值。

现象：

机器开机，平稳5分钟后，显示器读数0.24，即室内每立方米内含PM2.5接近240毫克。

2.吸烟2根，并用风扇吹匀，制造均匀的污染环境

现象：

PM2.5瞬间达到0.783，之后一点点下降，10分钟后，即8时25分，显示仪上数值基本稳定，达到0.47。

3.20平方米实验室，分5处喷洒空气清新剂，等待10分钟，令清新剂均匀分布。

现象：

喷洒期间，靠近光散射采样系统时，显示仪上数字会略有上升，待10分钟均匀稳定后，即8时35分，显示仪数值没有明显变化，数字仍在0.46-0.47之间。

结论：

空气清新剂对降低室内PM2.5，无效。

2、排风系统（相当于家中的排油烟机和厕所的排风扇）时间：

8时45分

步骤：

1.第二实验室远离马路,使用光散射采样系统，测量其室内PM2.5本底值

现象：

机器开机，平稳5分钟后，即8时50分，显示器读数0.24，即室内每立方米内含PM2.5接近200毫克。

2.吸烟2根，并用风扇吹匀，制造均匀的污染环境

现象：

PM2.5瞬间达到0.68，之后一点点下降，20分钟后，即9时10分，显示数值基本稳定，达到0.42。

3.打开室内排风系统

现象：

光散射采样系统仪上PM2.5数值一点点下降，速度并不快。

4.开窗（备注：

专家考虑室内气压平衡，开窗与排风同时进行，否则易致下水道、厕所返味。

）

现象：

POS机数值迅速下降，10分钟后，即9时20分，数值基本衡定在0.3。

结论：

排风与通窗对降低室内吸烟引起的PM2.5有效果。

不过，开窗会造成室外汽车尾气混入，增加新的PM2.5有毒有害成分，因此，PM2.5值未回到原始的0.24。

3、加湿器时间：

9时25分

步骤：

1.重新回到第一实验室，再次测量PM2.5本底值

　现象：

机器开机，平稳5分钟，即9时30分，读数0.32（与第一个验证实验相比，它们相差1小时左右，两次数值不同，原因在于，第一次的污染源未完全清除，数值高于上一次）

2.利用加湿器增加室内湿度，并用风扇吹匀，大概20分钟

　现象：

PM2.5机数值未见明显变化，9时50分，POS机数值比照0.32略低，显示0.3。

结论：

室内使用加湿器，等同于给室外下雨或雪，它一定会起到净化空气的作用，只是这种作用来得慢，效果并不明显。

4、空气净化器时间：

10时05分

步骤：

1.重新回到第二个实验室，再次测量PM2.5本底值

　现象：

经过近1小时空气沉淀，刚刚测量PM2.5值略有下降，显示0.28。

2.直接启动净化器

　现象：

POS机数值下降，待20分钟后，即10时25分，PM2.5值显示0.17。

结论：

净化器对降低室内PM2.5确有作用

5、概述

根据上面的实验我们可以发现，在家中我们也可以很容易的利用一些现有的家庭设备对PM2.5进行稍加的预防。

四、主流PM2.5监测方法

1、重量法

我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法。

其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10的浓度。

必须注意的是，计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下（0℃、101.3kPa）的体积，对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。

环境空气监测中采样环境及采样频率要按照HJ.T194的要求执行。

PM10连续自动监测仪的采样切割装置一般设计成旋风式，它在规定的流量下，对空气中10um粒径的颗粒物具有50%的采集效率、以下为其技术性能指标表。

2、微量振荡天平法

TEOM微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。

当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。

微量振荡天平法颗粒物监测仪由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1m3/h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颗粒物样品气体。

样品随后进入配置有滤膜动态测量系统（FDMS）的微量振荡天平法监测仪主机，在主机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变化，仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物质量，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。

3、Beta射线法/β射线法

Beta射线仪则是利用Beta射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，Beta射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。

Beta射线法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、样品动态加热系统、采样泵和仪器主机组成。

流量为1m3/h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颗粒物样品气体。

在样品动态加热系统中，样品气体的相对湿度被调整到35%以下，样品进入仪器主机后颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。

在仪器中滤膜的两侧分别设置了Beta射线源和Beta射线检测器。

随着样品采集的进行，在滤膜上收集的颗粒物越来越多，颗粒物质量也随之增加，此时Beta射线检测器检测到的Beta射线强度会相应地减弱。

由于Beta射线检测器的输出信号能直接反应颗粒物的质量变化，仪器通过分析Beta射线检测器的颗粒物质量数值，结合相同时段内采集的样品体积，最终得出采样时段的颗粒物浓度。

配置有膜动态测量系统后，仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，理接近于直实值。

美国METONE的BAM-1020粒子监测器采用了β射线衰减的原理对粒子进行监测。

其已经通过了美国环境保护署（EPA）的认证（EQPM-0798-122），而且在英国、韩国和中国自动监测和记录PM10浓度应用领域中，也获得了相应的证书。

BAM-1020可以通过装备PM2.5采样口来自动监测更小的粒子物质，而且可以被设置用来监测总悬浮颗粒物（TSP）。

测试方法：

β射线测试法BetaAttenuation

测试原理：

粉尘粒子吸收β射线的量与粉尘粒子的质量成正比关系。

根据粉尘粒子的吸收β射线的多少，计测出粉尘的质量浓度（mg/m3）。

此原理不受粉尘粒子大小及颜色的影响。

直读、快速测尘仪、操作简便。

利用冲击原理采样。

可转动的圆形玻璃冲击板可采集30个样品。

测量范围：

0—50mg/m3

五、室内PM2.5装备

1、格力“全能王”空调

空气净化器具备物联网功能，通过简单的设定就能与主机实现联动，并且只需要通过一个遥控器就能实现产品的控制。

此外，该净化器除了能够去除PM2.5空气微尘外，还能给空气加湿。

2、中央空调消毒净化装置去除异味控制PM2.5

上海康久消毒技术公司的专家团队用十年的行业经验，根据中央空调系统的运营特点，成功开发：

送风终端消毒系统、主支管消毒系统、运行机组消毒系统，主要为已安装或新安装的空调系统及通风净化系统量身定制消毒杀菌装置，将中央空调变成大型的空气消毒机，不但控制自身的二次污染，且杀灭新回风中的微生物，保障安全。

（1）中央空调消毒净化装置消毒净化原理

污染的空气在风机的作用下经过NICOLER杀菌系统时，管道空气中的细菌、甲硫醇、氨、硫化氢、甲醛、苯等污染因子迅速被分解氧化，且不产生任何有害残留物，无二次污染，是当今世上较理想的净化技术之一。

该系统可根据客户不同环境的不同空气质量要求进行量体裁衣式的配置和改造。

使室内空气质量达到卫生部《公共场所集中空调通风系统卫生规范》与《消毒技术规范》的要求。

（2）安装NIOLER牌中央空调净化消毒装置的三大优点

a、中央空调消毒净化装置具备自动除尘过滤系统，清除室内空气中的尘埃，滤网可重复清洗使用,除尘效率稳定；给各办公室提供洁净无尘空气外，降低通风管道中尘埃积累，节省空调清洗费用和清除诸如装修污染空气异味费用

b、中央空调消毒净化装置的NICOLER杀菌技术具有离子化空气的功能并产生大量的负离子，增强人体心肌血溶氧量，活化细胞，使大脑代谢旺盛，促进新陈代谢，消除疲劳，调节改善中枢神经，提高人体免疫力。

c、中央空调消毒净化装置同步洁净新风和回风，双重杀菌，从根本上杀除空气中的病菌、病毒等，有效阻隔病毒通过空气传播及微生物的交叉感染；清除甲醛、甲苯、氨、烟、酒及生活异味。

六、日常家居生活如何防范PM2.5

1、应对污染选对口罩 

　首先应做到大雾天戴好口罩再出门，防止毒雾由口鼻侵入肺部，有晨练习惯的人，应停止户外活动。

　2003年非典时期，一种形似防毒面具的N95医用防护口罩成为市场上的宠儿。

与前两种口罩相比，这种防护口罩在防尘方面就专业得多了。

口罩型号所称的N95是基于美国标准，该标准将医用防护口罩分为三大类九种型号。

N代表非油性颗粒，另有R、P型代表油性颗粒。

非油性颗粒物包括煤尘、水泥尘、酸雾、焊接烟、微生物等;油性颗粒物则包括油雾、油烟、焦炉烟等。

每一型号又分为三种过滤效能级别，分别为95%，99%和100%。

N95的意思即为“过滤非油性颗粒效率为95%的防尘口罩”。

我国的防尘口罩标准没有划分得这么细，但N95仍然是此类防尘口罩的最低标准。

　目前认为，大气中对人体健康威胁最大的颗粒物是直径为10微米以下的可吸入颗粒物（PM10），尤其是直径为2.5微米以下的可入肺颗粒物（PM2.5）。

针对这些身型微小的颗粒，N95的过滤效果是值得肯定的。

在N95的生产标准中，作为颗粒物的检测样本是直径为0.1-0.5微米的氯化钠气溶胶，合格的N95口罩对于这种气溶胶的过滤率应在95%以上。

所以，如果正确佩戴N95或级别更高的防尘口罩，即便空气质量指数（AQI）报告重度污染，外出的我们也能稍稍安心些。

此外，卡通口罩虽然可爱，但防护功能并不强。

2、做好个人卫生 

　雾气看似温和，里面却含有各种酸、碱、盐、胺、酚、尘埃、病原微生物等有害物质，因此雾天外出归来应立即清洗面部及裸露的肌肤。

3、调节情绪、饮食清淡 

　由于雾天日照少、光线弱、气压低，有些人在雾天会产生精神懒散、情绪低落的现象。

建议大家保持科学的生活规律，避免过度劳累，多饮水，注意饮食清淡，少食刺激性食物，多吃些豆腐、牛奶等食品。

4、食疗 

为防雾害，增加身体抵抗力，市民还可以自己制作生姜红枣汤（生姜5-6克，红枣10克，加两碗水放红糖）来预防。

5、多种绿植 

　在自家阳台、露台、室内多种绿植。

新加坡室内的绿墙，从阳台、窗台到地下仓库，植物从1楼一直种到9楼。

但是在北京，很多高档的写字楼都没有绿色。

如果每人种植一平方米，北京就能新增2000万平方米的绿植。

在采访过程中，不管是王仙民办公室门口还是室内，记者都看到很多植物。

从他的经验来看，绿萝、万年青、虎皮兰等绿色冠叶类植物，因其叶片较大，吸附能力相对较强。

6、“戒车”跟戒烟一样重要 

“戒车”跟戒烟一样重要。

有杭州市民检测发现，吸烟会导致室内PM2.5数值增高10倍，而在北京中心城区堵车时的PM2.5也会增加4-6倍。

戒烟对健康的好处是显而易见的，而少开车，多乘坐公共交通工具，也能为减少PM2.5做贡献。

七、参考文献

1、张丽华,王恩德.沈阳市大气环境PM2.5污染特征[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版）,2012（5）.2、李令军,王英,李金香.北京清洁区大气颗粒物污染特征及长期变化趋势[J].环境科学,2011,32

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319-323.

3、钱孝琳,阚海东,宋伟民,陈秉衡.大气细颗粒物污染与居民每日死亡关系的Meta分析[J].环境与健康杂志,2005,22（4）:

246-248.

4、王玮,汤大钢,刘红杰,岳欣,潘志,丁焰.中国PM_（2.5）污染状况和污染特征的研究[J].环境科学研究,2000

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5、魏复盛,滕恩江,吴国平,胡伟,W.E.Wilson,R.S.Chapman,J.C.Pau,J.Zhang.我国4个大城市空气PM_（2.5）、PM_（10）污染及其化学组成[J].中国环境监测,2001（Z1）.

6、陈明华,李德,陈长虹.上海市微小颗粒物污染现状调查与分析[J].上海环境科学,2003,22（12）:

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7、周震峰.苏南城乡地区大气可吸入颗粒物研究[D].西北大学,2003.

8、戴海夏,宋伟民.大气PM_（2.5）的健康影响[J].国外医学：

卫生学分册,2001（5）.

9、易帆.城市大气中可吸入颗粒物的来源分析[D].华中科技大学,2004.