TEOM1405F型PM_2.5顆粒物分析儀校準方法的建立

元潔

摘要 對美國賽默飛世爾公司TEOM1405F 顆粒物分析儀制定合理可行的校準方法，并且根據標準方法對儀器進行檢定。校準結果為：環境溫度傳感器誤差小于±2 ℃，環境氣壓傳感器誤差小于1 kPa，采樣流量相對誤差小于±3%，彈性常數K0<±2%，絕緣阻抗>20 MΩ，滿足校準方法技術要求。根據檢定結果，該儀器監測數據準確可靠。

關鍵詞 PM2.5； 顆粒物分析儀；校準方法

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 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年我國實施《環境空氣質量標準》（GB30952012），明確要求到2016年全國環境空氣自動監測網絡增加PM2.5監測，并向公眾發布PM2.5監測評價數據。根據計量法要求，用于向社會發布監測數據的工作計量器具要實行強制檢定[1]。目前，不少地方的檢定部門都不能對PM2.5分析儀進行檢定，而且對于不同廠家、不同型號PM2.5顆粒物分析儀的校準方法也是不同的，因此有必要制定相應的PM2.5顆粒物分析儀的自校方法。筆者參照《環境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續自動監測系統技術要求及檢測方法（HJ 6532013）》和美國賽默飛世爾公司TEOM1405F分析儀相關參數及技術要求，編制了TEOM1405F 型PM2.5顆粒物分析儀的自校方法。

1 測量原理

美國賽默飛世爾公司TEOM1405F 在線監測儀采用微量振蕩天平和膜動態測量系統聯用方法（TEOMFDMS），其工作原理見圖1。

TEOM1405F顆粒物分析儀監測儀由采樣、測量和控制三大部分組成。

采樣氣流（主流量）在進入微量振蕩天平環節進行稱量前，先經過干燥器Nafion Dryer 進行水汽的清除，接著氣路被分為兩路，一路為Base 通道，一路為Reference 通道，氣路通過電磁閥控制進行循環切換，每6 min切換1 次。Base 通道的測量和傳統方法類似，氣流直接通過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，并通過微量振蕩天平直接進行稱量，即獲得Base 通道的測量值。6 min 后，氣路切換到Reference 通道，氣流首先通過過濾器中47 mm的石英過濾膜，該濾膜在4 ℃下工作，以濾掉所有的不揮發性和半揮發性顆粒物，確保通過濾膜后的氣流中不含有任何顆粒物。然后，氣流通過TX40 濾膜，并通過微量振蕩天平進行自動稱量。因為氣流中已沒有任何顆粒物，所以測量過程中，TX40 濾膜上沉積的顆粒物（Base環節所采集）中的半揮發性顆粒物會不斷揮發，微量振蕩天平測得的是個負值，即Reference通道測量值是Base 測量環節中半揮發性顆粒物的揮發量，將此測值補償到Base 測量值上，即可獲得總的PM2.5濃度。

2 計量特性

TEOM1405F顆粒物分析儀主要技術指標[4]

采樣頭外觀無幾何形狀變形；

絕緣電阻>20 MΩ；

模擬輸入輸出電壓<0.1 V；

環境溫度傳感器示值誤差≤±2 ℃；

環境氣壓傳感器示值誤差≤±1 kPa；

泄漏量<0.15 L/min；

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

質量傳感器彈性常數K0<±2%。

3 校準條件

3.1 環境條件

環境溫度：15～35 ℃；

相對濕度RH：10%≤RH≤95%；

電源要求：220 V±10%，50 Hz。

3.2 校準設備

阻抗計：采用國家規定的直流500 V絕緣阻抗計；

溫度儀：測量量程0～50 ℃，分度值0.1 ℃，精確度±0.01 ℃，并在其檢定周期內使用；

氣壓計：測量量程80～106 kPa，分度值0.01 kPa，精確度±0.01 kPa，并在其檢定周期內使用；

數字萬用表：測量量程0～20 VDC，準確度±0.01 VDC，并在其檢定周期內使用；

標準流量計：測量量程0～20 L/min，分度值0.01 L/min，流量允差范圍±1%，并在其檢定周期內使用。