大(da)氣(qi)重(zhong)金屬在(zai)線監測(ce)設(she)備(bei)EHM-X200大(da)氣(qi)重(zhong)金屬在(zai)線?監測(ce)設(she)備(bei)是天瑞儀器*的雙功能全自(zi)動(dong)(dong)在(zai)線分(fen)析儀器。它創新地將技術——X射線熒光（XRF）無損檢測(ce)技術、β射線吸收檢測(ce)技術與空氣(qi)顆粒(li)物自(zi)動(dong)(dong)富集技術*結...
EHM-X200 大氣重金屬在線監測設備
產品介紹
隨(sui)著人(ren)們的(de)(de)(de)環保認識不斷加(jia)深，人(ren)們已(yi)經不再滿足(zu)于(yu)僅僅知道(dao)PM2.5的(de)(de)(de)濃度，而是(shi)希望對(dui)PM2.5中所含有(you)各類(lei)有(you)毒(du)(du)物(wu)質有(you)深入的(de)(de)(de)了解。重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)污(wu)染物(wu)（也包括As等類(lei)重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)）作為人(ren)們耳熟能詳的(de)(de)(de)有(you)毒(du)(du)污(wu)染物(wu)，PM2.5重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)危害性有(you)目共(gong)睹。因(yin)此，加(jia)強PM2.5中重(zhong)金屬(shu)(shu)(shu)元素的(de)(de)(de)監測(ce)是(shi)必由之路。
大氣重金屬在線監測設備EHM-X200簡介
EHM-X200大氣重金屬在線監測設備是天瑞儀器全球*的雙功能全自動在線分析儀器。它創新地將技術——X射線熒光（XRF）無損檢測技術、β射線吸收檢測技術與空氣顆粒物自動富集技術*結合，不僅可以監測空氣顆粒物質量濃度, 還可以同時對顆粒物中元素成分進行定量分析。該儀器具有pg/m3 量級的檢出限，處于(yu)世界較(jiao)高水平，廣泛應(ying)用于(yu)空氣質(zhi)量監測、污染(ran)溯源(yuan)及(ji)源(yuan)解析、環境(jing)評價等領域。
圖(tu)1 天瑞儀(yi)器(qi)EHM-X200大氣重金(jin)屬在(zai)線監測(ce)設備圖(tu)片（從左到右分別(bie)為儀(yi)器(qi)主機、站房機柜上的儀(yi)器(qi)和(he)車(che)載儀(yi)器(qi)）
1.1 測量原理
儀器以(yi)恒定(ding)的(de)工況流量將空氣(qi)吸入顆(ke)(ke)粒物切割器中，以(yi)PM2.5為例，動力學直徑在2.5um附近(jin)及以(yi)下的(de)顆(ke)(ke)粒污染(ran)物進(jin)入到儀器的(de)富(fu)集系(xi)統(tong)中。經過(guo)一段時(shi)間(jian)的(de)富(fu)集后(hou)，富(fu)集系(xi)統(tong)自動切換成(cheng)β射(she)線(xian)(xian)分(fen)(fen)析系(xi)統(tong)，利(li)用β射(she)線(xian)(xian)的(de)衰(shuai)減與顆(ke)(ke)粒物的(de)質量濃度(du)(du)成(cheng)指數的(de)關系(xi)，對顆(ke)(ke)粒物的(de)質量濃度(du)(du)進(jin)行分(fen)(fen)析。然后(hou)卷膜系(xi)統(tong)地(di)將富(fu)集有空氣(qi)顆(ke)(ke)粒物的(de)濾紙移(yi)動到X射(she)線(xian)(xian)熒光分(fen)(fen)析系(xi)統(tong)，分(fen)(fen)別利(li)用X射(she)線(xian)(xian)熒光的(de)能(neng)量和強度(du)(du)對顆(ke)(ke)粒物中的(de)元素成(cheng)分(fen)(fen)進(jin)行定(ding)性和定(ding)量的(de)分(fen)(fen)析。
圖2 天瑞儀器(qi) EHM-X200大氣重金(jin)屬監測示意圖
X射線熒光光譜技術（XRF）的原理見圖3所示，可以直接檢測固體或液體樣品中ppm量級的元素成分。采用富集后再檢測的辦法，使得XRF技術對空氣顆粒物中的重金屬成分的檢測限優于0.001ug/m3。而常規實驗室的檢測技術，由于預處理消解過程中需要將微克量級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(ji)的空氣顆(ke)粒(li)物(wu)樣品(pin)。
圖3 X射線(xian)熒光光譜技術原理圖
1.2 性能特點
（1）空氣顆粒物濃度、大氣重金屬濃度一體式協同測量，為污染溯源及源解析提供更精準數據；
（2）TSP、PM10、PM2.5三種切割器可供用戶選擇，應用于不同的環境評價場合；
（3）鉛、鎘、砷等30多種重金屬含量測量，檢出限在pg/m3量級；
（4）從光管、探測器、數字多道分析器（DCMA）到整機，數十項XRF核心技術發明；
（5）具(ju)有技術證書和測試報告，儀器的可(ke)靠性、準確(que)性得(de)到(dao)充分驗(yan)證。
1.3 技術參數
以下列出(chu)了大(da)氣重(zhong)金(jin)屬在線分析儀的一些重(zhong)要(yao)技術參(can)數（表1）。
表1 天瑞儀器(qi) EHM-X200大氣重金屬監(jian)測設備技術參數(shu)
| 名稱 | 性能參數及要求 |
| 檢測技術 | (1)重金屬的測量方法基于美國EPA方法IO-3.3的非破環性X射線熒光(XRF)原理； (2)顆粒物質量濃度的測量方法基于《環境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續監測系統技術要求及檢測方法》（β射線吸收法）； |
| 測試內容 | （1）可監測TSP/PM10/PM2.5空氣顆粒物（PM）質量總濃度； （2）可同時監測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）、Tl（）、Sc (鈧) 、Mo（鉬）、V（釩）、Cs（銫）、Ga（鎵）、Ca（鈣）、K（鉀）、Sr（鍶）、Cl（氯）30種元素,并可按用戶要求擴展測量其它元素； |
| 測量結果 | 用戶可以自由選擇如下三種測量結果： （1）單位體積內的重金屬（或顆粒物）質量濃度，μg/m3； （2）單位質量顆粒物中的重金屬質量濃度，mg/kg； （3）重金屬在顆粒物中的百分比，%。 |
| 檢測范圍 | 重金屬，0～100μg/m3； 顆粒物質量濃度，0～10 mg/m3 |
| 檢出限 | pg/m3量級 (采樣時間4小時、流速16.7L/min)； PM：<0.5μg/m3（24小時平均值） |
| 重現性 | 重金屬，RSD < 1% （Pb的標準樣片）； PM質量濃度 < ±2%（標稱值,標準質量膜） |
| 采樣分析時間 | 30～1440分鐘連續采樣，可自定義。采樣流量(0～20)L/min 可調節，DHS 動態加熱。采樣與分析同時進行，無采樣間隔。 支持整點模式（每小時整點出數據，且每小時采樣富集時間不低于55分鐘） |
| 采樣濾膜 | 采樣濾膜為PTFE濾紙材質，對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 | 輻射劑量符合《X射線衍射儀和熒光分析儀衛生防護標準》規定，具有相關部門X射線表面輻射劑量檢測報告,距離機箱5cm處，輻射劑量小于2.5μGy/h； |
| 質控要求 | （1）儀器具備流量自動校準功能； （2）具備光管強度自校準功能和能量刻度自動校準功能 |
| 分析軟件 | （1）提供設備配套數據分析管理軟件，開放通訊協議，可接入已有數采平臺；中文操作界面，觸摸屏操作，顯示實時采樣流量，采樣時間，測量狀態，重金屬濃度值、含量曲線等信息。 （2）數據符合《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/T 212-2005）。 （3）數據庫開放，便于用戶對數據庫軟件的二次開發和利用 |
2. 大氣重金屬在線監測能給我們帶來什么？
2.1 及時獲知大氣顆粒物有害金屬濃度，確保公眾知情權
正如十(shi)年前我們認(ren)識中的(de)(de)(de)(de)大氣顆(ke)粒物(wu)(wu)只有(you)(you)(you)PM10和TSP而(er)*沒有(you)(you)(you)PM2.5的(de)(de)(de)(de)概念一樣(yang)，現如今我們也僅僅是(shi)簡單地(di)關注PM2.5的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度值，而(er)忽(hu)視PM2.5中具(ju)體的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)毒(du)有(you)(you)(you)害物(wu)(wu)質(zhi)是(shi)什么，有(you)(you)(you)多(duo)少。《柴靜霧(wu)霾調(diao)查：穹頂(ding)之下》中多(duo)次強調(diao)控制PM2.5中重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)元素濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)必(bi)要性，“PM2.5顆(ke)粒物(wu)(wu)進入人體后，巨(ju)噬細胞難以消化(hua)大氣顆(ke)粒物(wu)(wu)中的(de)(de)(de)(de)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)，使得巨(ju)噬細胞破裂而(er)死，從(cong)而(er)降低了人們的(de)(de)(de)(de)免疫力”。通過(guo)大氣重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)在線分(fen)析，能夠快速有(you)(you)(you)效的(de)(de)(de)(de)了解(jie)當地(di)的(de)(de)(de)(de)PM2.5中所含有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)和非重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)種類和濃(nong)(nong)度，就像如今實時(shi)獲取(qu)PM2.5的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度一樣(yang)，公眾(zhong)可以及時(shi)知道居住地(di)的(de)(de)(de)(de)大氣重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)濃(nong)(nong)度值，合理安排(pai)自(zi)己的(de)(de)(de)(de)工作生活，及時(shi)采取(qu)措施保護(hu)自(zi)身(shen)受到(dao)污染傷害。
2.2 有利于研究部門分析大氣重金屬日變化趨勢
常規大(da)氣重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)監(jian)測手段只監(jian)測重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)元素的日平均濃度(du)的測量，但是大(da)氣重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)隨(sui)著氣象參數與溫度(du)在(zai)每天(tian)(tian)的不同(tong)時間段有著較(jiao)大(da)的變化(hua)，日平均濃度(du)無法反應(ying)這(zhe)些變化(hua)。大(da)氣重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)實時在(zai)線監(jian)測可(ke)以實現每天(tian)(tian)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)濃度(du)的小時值(zhi)測定，有利于分析總結大(da)氣重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)和非重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)元素的日變化(hua)規律。
圖(tu)4 天瑞儀(yi)器 EHM-X200大氣重金屬監測(ce)儀(yi)監測(ce)重金屬污染物的小時變化圖(tu)
2.3 為監管部門提供污染源解析數據，助力決策制定
通過主成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)(xi)(xi)與相關(guan)性分(fen)析(xi)(xi)(xi)等模型(xing)處(chu)理，可以告(gao)訴政策(ce)制訂者污染來自哪(na)里、貢獻(xian)比(bi)率，為源(yuan)解析(xi)(xi)(xi)工作提供(gong)輔助成(cheng)果。天瑞儀器EHM-X200大(da)氣(qi)重(zhong)金屬監測設備(bei)對(dui)北方某城(cheng)市長時間段大(da)氣(qi)重(zhong)金屬在線分(fen)析(xi)(xi)(xi)儀測量的數據進行主成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)(xi)(xi)后，得到表1。
表1 EHM-X200大(da)氣重(zhong)金屬(shu)監(jian)測(ce)儀(yi)監(jian)測(ce)數(shu)據組成(cheng)分(fen)分(fen)析
| 成份 | |||
| 1 | 2 | 3 | |
| Mn | 0.986 | -0.012 | 0.124 |
| K | 0.978 | -0.163 | -0.029 |
| As | 0.971 | 0.023 | -0.197 |
| Pb | 0.933 | 0.095 | -0.128 |
| Br | 0.913 | 0.083 | -0.317 |
| Fe | 0.756 | -0.346 | 0.484 |
| V | 0.074 | 0.875 | 0.191 |
| Ni | -0.434 | 0.772 | 0.341 |
| Cr | 0.515 | 0.731 | 0.196 |
| Co | 0.357 | 0.709 | 0.118 |
| Ca | 0.181 | -0.624 | 0.722 |
| 污染源 | 工業、生活燃料燃燒 | 冶金工業廢氣 | 揚塵 |
為了進一步研究PM2.5與(yu)大氣重金屬之間(jian)的關聯(lian)，并為PM2.5的控制提供(gong)方向，我們通(tong)過已經劃分的三個組分與(yu)大氣PM2.5濃度進行相關性分析。結果(guo)如圖5，發現該(gai)地(di)區主要(yao)影(ying)響PM2.5的污染源為組分2（冶金工業廢氣）。
圖5 EHM-X200大氣(qi)重(zhong)金屬(shu)監(jian)測儀監(jian)測數(shu)據各組(zu)分(fen)與PM2.5的(de)相(xiang)(xiang)關(guan)性(xing)(xing)。圖例中顏(yan)色的(de)深淺表示相(xiang)(xiang)關(guan)性(xing)(xing)數(shu)值的(de)大小。組(zu)分(fen)2與PM2.5的(de)相(xiang)(xiang)關(guan)性(xing)(xing)強，這說明影響該(gai)地區PM2.5濃(nong)度(du)的(de)主要污染源為冶(ye)金工(gong)業廢(fei)氣(qi)。
通過風向與PM2.5中(zhong)三組分的關系圖(tu)可以確定各(ge)組分污染物的來源方(fang)向（圖(tu)6）。
圖(tu)(tu)(tu)6 EHM-X200大氣(qi)重金屬監(jian)(jian)測儀監(jian)(jian)測數據PM2.5中元素主(zhu)成(cheng)分(fen)分(fen)析得到的(de)各組(zu)分(fen)與(yu)風(feng)向(xiang)(xiang)關(guan)系(xi)(xi)圖(tu)(tu)(tu)。圖(tu)(tu)(tu)A是組(zu)分(fen)1（工業、生活燃料燃燒）的(de)濃度與(yu)風(feng)向(xiang)(xiang)關(guan)系(xi)(xi)圖(tu)(tu)(tu)，從圖(tu)(tu)(tu)中可(ke)(ke)以看出(chu)(chu)組(zu)分(fen)1主(zhu)要(yao)來源(yuan)(yuan)(yuan)于監(jian)(jian)測點位(wei)的(de)西南(nan)方向(xiang)(xiang)（深(shen)色(se)區(qu)域(yu)）；圖(tu)(tu)(tu)B是組(zu)分(fen)2（冶金工業廢氣(qi)）的(de)濃度與(yu)風(feng)向(xiang)(xiang)關(guan)系(xi)(xi)圖(tu)(tu)(tu)，從圖(tu)(tu)(tu)中可(ke)(ke)以看出(chu)(chu)組(zu)分(fen)2來源(yuan)(yuan)(yuan)于監(jian)(jian)測點自身范圍(wei)內（深(shen)色(se)區(qu)域(yu)）；圖(tu)(tu)(tu)C是組(zu)分(fen)3（揚塵(chen)）的(de)濃度與(yu)風(feng)向(xiang)(xiang)關(guan)系(xi)(xi)圖(tu)(tu)(tu)，從圖(tu)(tu)(tu)中可(ke)(ke)以看出(chu)(chu)組(zu)分(fen)3主(zhu)要(yao)來源(yuan)(yuan)(yuan)于監(jian)(jian)測點位(wei)的(de)東(dong)方及北(bei)方（深(shen)色(se)區(qu)域(yu)）。圖(tu)(tu)(tu)中顏色(se)深(shen)淺由淺到深(shen)代表(biao)污染的(de)程度由小到大。
2.4 實時監測大氣重金屬濃度，提高監測人員工作效率
現有的常規大(da)氣重(zhong)金(jin)屬(shu)監測手(shou)(shou)段還是原始的手(shou)(shou)工(gong)采樣(yang)+實驗室分(fen)析方法，工(gong)作量大(da)且效率低。由于常規實驗室分(fen)析技術重(zhong)金(jin)屬(shu)濃(nong)度檢測需(xu)要樣(yang)品(pin)預處理消(xiao)解(jie)，從(cong)樣(yang)品(pin)稱(cheng)量到樣(yang)品(pin)消(xiao)解(jie)完成(cheng)大(da)約需(xu)要花費2個小時。而(er)XRF技術無(wu)需(xu)樣(yang)品(pin)預處理，每個樣(yang)品(pin)重(zhong)金(jin)屬(shu)濃(nong)度檢測可以(yi)在10分(fen)鐘以(yi)內完成(cheng)，同時還可以(yi)實現無(wu)人值守(shou)、24小時實時監測大(da)氣中的30種(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)，節(jie)省(sheng)了大(da)量的人力成(cheng)本，且相對實驗室測量方法而(er)言(yan)，耗材少價格(ge)低，維護量低，無(wu)二次污染。
綜上所述，通過江蘇天瑞儀器(qi)的(de)(de)EHM-X200大(da)氣(qi)(qi)重金屬(shu)監(jian)(jian)測設備不僅可以準確監(jian)(jian)測大(da)氣(qi)(qi)顆(ke)粒物(wu)(wu)濃度(du)，還(huan)可以實現大(da)氣(qi)(qi)顆(ke)粒物(wu)(wu)中重金屬(shu)元素(su)濃度(du)的(de)(de)監(jian)(jian)測，為大(da)氣(qi)(qi)顆(ke)粒物(wu)(wu)重金屬(shu)元素(su)的(de)(de)污(wu)染監(jian)(jian)測和控制提供科(ke)學依據。
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