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烟尘直读时代来临,β射线法将成为便携监测新宠儿

阅读:1157      发布时间:2020/4/3

  2019年12月27日,山东省市场监督管理局发布了《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 β射线法》(DB37/T 3785—2019)(以下简称“山东地标”),该标准已于2020年1月24日正式实施。


    与此同期,2019年12月23日,辽宁省生态环境厅发布了《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 β射线法》(征求意见稿)(以下简称“辽宁地标”),由此可见,β射线法已经逐渐普及,这也将意味着固定污染源废气低浓度颗粒物的测定将更加便捷。


 

 


    每一种新标准的发布和实施,都将推动着环境监测事业的进步和革新,这次当然也不例外。β射线法作为一种新兴的固定污染源废气低浓度颗粒物的测定方法,到底有哪些过人之处呢?



首先,我们需要了解什么是β射线法?β射线法的方法原理是什么?



     根据《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 β射线法》(DB37/T 3785—2019)知,β射线(beta-ray)是放射性元素核衰变过程中发出的电子流。


    其方法原理是将具有加热功能的颗粒物组合式采样管由采样孔插入烟道中,利用等速采样原理抽取一定量的含颗粒物的废气,采用烟道外过滤的方式,颗粒物被截留在滤膜上。用β射线照射滤膜,根据采样前后单位面积的滤膜上β射线衰减量得出滤膜上捕集的颗粒物质量和同时抽取的废气体积,计算出颗粒物的浓度。

 

 



    知道了β射线法的基本原理还远远不够,要想将其应用于监测工作中还必须要有标准的加持。所以今天我们就通过对山东地标和辽宁地标(征求意见稿)的重点内容进行研究分析,一起来了解β射线法测定固定污染源废气低浓度颗粒物的注意事项。



01范围和检出限
 



    分析:首先,由于β射线穿过滤膜的衰减量不能超过总量的75%,如果滤膜或纸带截留的颗粒物量过多,会影响测量结果的准确度;其次,作为固定污染源低浓度颗粒物的测定,参照《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法》(HJ 836-2017)(以下简称“HJ836”)标准要求,规定本标准适用于固定污染源废气中低浓度颗粒物(≤50 mg/m3) 的测定,当测量浓度大于50mg/m3时,表述为>50mg/m3,与HJ 836范围保持一致。


   标准的“范围”和“检出限”是对仪器的基本要求,这一点上崂应1089K型 β射线烟尘检测器完全满足两项标准的要求。

 




02方法原理


 


分析:①为何选用具有加热功能的颗粒物组合式采样管?首先,为了避免抽取的烟气在取样管内产生冷凝,减少颗粒物在采样过程的损失,所以采样管需要具有加热功能;其次,组合式采样管是集烟温、流速、采样于一体,可实现对烟道内工况参数实时测量,保证采样流速与烟道内流速一致。



为何选用等速采样原理?由于颗粒物尺寸不同,在烟道内不规则运动,因此采样时必须等速跟踪采样,保证采集颗粒物更具有代表性。



③为何采用烟道外过滤的方式?美国EPA method 5和ISO 12141标准中,列举了烟道内过滤和烟道外过滤两种方法,其中烟道外过滤能够克服过高的冷凝水对采样的影响;另外,β射线源具有一定体积,且对使用温度有要求,因此必须放置在烟道外,采用烟道外过滤方式进行颗粒物采集和测定。


 

推荐使用



崂应1089K型 β射线烟尘检测器

 




03仪器和设备 






    分析:当烟气中出现液滴或水分含量处于饱和状态时,为防止水气在采样管上冷凝,致使部分颗粒物随冷凝水凝结在采样管壁上,同时为防止水滴和水气在滤膜上结露,干扰颗粒物采样(如滤膜破裂、颗粒物堆积增大阻力、颗粒物中可溶性盐类可能随水气被抽走等)。标准要求对采样管和滤膜进行全程加热,但加热温度过高容易造成颗粒物中的某些物质分解,影响测定结果的准确性,因此标准中规定了采样管和滤膜加热装置的加热温度。

 



04采样准备





分析:

关于滤膜:采样前应检查滤膜的完整性,这是保证能否采得代表性样品的前提。采用滤带传送方式的仪器,滤带不需要每次都进行安装;采用单膜采样的仪器,每次采样前应提前安装在相应位置。



关于流量校准:参照HJ 836的规定,本标准规定采样前均应进行流量的校准,同时对皮托管的检查与校准进行了规定。



关于现场工况:为保证采样的顺利进行,还应调查现场工况,设置采样孔、采样平台、工作电源等要求,同时还要准备好排气中水分测量装置等辅助测量装置及现场记录表格等。







05样品采集与测定






分析:样品采集的方式同HJ 836和GB/T 16157一致,每次采样前应按照GB/T 16157的要求进行气密性检查,保证采样的准确性。标准膜片是保证数据准确的关键,测试前应使用标准膜片对仪器进行检查,保证测量结果准确。参照HJ 836和GB/T 16157的要求采样速度和气流速度误差应在±10%范围内。








06质量保证和质量控制

 



分析:当排气中颗粒物浓度低时,需要通过延长采样时间或在规定的时间内增大采样体积获得足够质量的颗粒物,从而保证颗粒物测量的准确性。因此标准要求每个样品增重不小于1mg,或标干采样体积不小于1 m3。ISO 10473-2000中规定,应尽可能多的采集滤膜上颗粒物的质量,但β射线穿过滤膜的衰减量不能超过总量的 75%。



07注意事项






分析:因采用烟道外过滤,取样管内壁会吸附一些颗粒物,随着使用频次的增加,富集的颗粒物会越来越多,对测量结果会产生影响,因此需要定期使用洁净气体对取样管内壁进行反吹。






除了以上两项近期发布的地标外,河北省等个别省市之前也已发布相关便携式颗粒物监测方法标准《固定污染源废气颗粒物的测定β射线法》(DB13/T 2376-2016),相信在未来不久,β射线法将会一种非常受欢迎的固定污染源废气低浓度颗粒物的测定方法。

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