专利名称：一种测定不同粒径颗粒物密度的方法
技术领域：
本发明涉及一种颗粒物密度的测定方法，特别是关于一种测定不同粒径颗粒物密度的方法。
背景技术：
在大气环境科学研究中，颗粒物密度是反映大气环境中颗粒物化学组成的重要表征之一，其不但是在大气环境模式模拟中不可缺少的参数，也是在一些颗粒物测量仪器中至关重要的矫正因子。在不同大气环境下，由于污染源排放类型不同以及气溶胶化学的过程特征差异，造成了颗粒物物理形态和化学成分上的较大 差异。由于测量颗粒物密度涉及到颗粒物的粒径分布、质量浓度、体积浓度等一系列参数，并对各参数的测量精度要求较高，因此，目前还没有能够直接测量颗粒物密度的仪器。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种操作性强、所用设备成本低，能够精确测定不同粒径颗粒物密度的方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其包括以下步骤1)在同一待测地点设置一包括撞击式大气颗粒物分级采样器和颗粒物数浓度粒径分布仪的颗粒物密度测定系统；撞击式大气颗粒物分级采样器内根据其自身可调的粒径切割范围设置有若干层采样膜；采样前，撞击式大气颗粒物分级采样器中用到的各层采样膜在恒温恒湿天平室进行恒重；2)撞击式大气颗粒物分级采样器通过多层采样膜对大气中各不同粒径范围的颗粒物进行采样，获得该相应粒径范围内的颗粒物；3)采样后，将各层采样膜同样放在恒温恒湿天平室进行恒重，并使用百万分之一精度天平对各采样膜采样前、后的重量进行称量，以获得大气中各不同粒径范围内的颗粒物的质量浓度；4)同时颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中IOnm至10 u m之间颗粒物的数浓度粒径分布；将所得数据按照步骤I)采用的撞击式大气颗粒物分级采样器的若干粒径范围进行分组，并通过各颗粒物的数浓度粒径分布计算在各粒径范围内颗粒物的体积浓度；5)将各不同粒径范围的颗粒物的质量浓度和与其对应的体积浓度进行比较，获得的各比例系数即为不同粒径颗粒物密度。所述步骤I)中，撞击式大气颗粒物分级采样器为M0UDI100，其具有的可调粒径切割范围包括0. 056 0. I u m>0. I 0. 18 u m>0. 18 0. 32 u m、0. 32 0. 56 u m、0. 56 I iim、l I. 8iim、l. 8 3. 2iim、3. 2 5. 6 y m和5. 6 10 y m ;因此该撞击式大气颗粒物分级采样器内设置有九层采样膜；且在采样前、后均在恒温恒湿天平室进行24小时以上的恒重。所述步骤5)中，颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中IOnm至10 U m之间颗粒物的数浓度粒径分布；将所得数据按照步骤I)采用的撞击式大气颗粒物分级采样器的九个粒径范围0. 056 0. I u m、0. I 0. 18 u m、0. 18 0. 32 u m、0. 32 0. 56 u m、0. 56 I u m、I I. 8 Ii m、I. 8 3. 2 Ii m、3. 2 5. 6 Ii m和5. 6 10 y m进行分组，并通过各颗粒物的数浓度粒径分布计算在各粒径范围内颗粒物的体积浓度。所述步骤3)中，撞击式大气颗粒物分级采样器的采样时间为24小时连续采样，采样流量为30升/分钟。所述撞击式大气颗粒物分级采样器中使用的采样膜为直径47_的铝制采样膜。测量工作前、后均利用不同粒径的人 造橡胶小球对所述颗粒物数浓度粒径分布仪的粒径切割效率进行标定。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明通过撞击式大气颗粒物分级采样器测量大气中不同粒径范围的颗粒物的质量浓度；同时通过颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中不同粒径范围的颗粒物的数浓度并计算体积浓度；同一粒径范围内的颗粒物的质量浓度和体积浓度进行比较，即可得到不同粒径范围的颗粒物密度，本发明方法操作性强、所用设备成本低。2、本发明的各采样膜在采样前和采样后均在恒温恒湿天平室进行24小时以上的恒重，且采样后使用百万分之一天平对各采样膜采样前后的重量进行称量，以获得大气中各不同粒径范围内的颗粒物的质量浓度，可以消除采样前后温度、湿度对采样结果的影响，使测量更加精确。本发明可以在不同经纬度、不同自然条件下使用，能够满足不同颗粒物研究领域的需求，可以应用到环保部门和科研单位目前常用的大气颗粒物研究以及颗粒物测量仪器开发中。
图I是本发明测定流程示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图I所示，本发明方法包括以下步骤I)在同一待测地点设置一包括撞击式大气颗粒物分级采样器、颗粒物数浓度粒径分布仪的颗粒物密度测定系统；撞击式大气颗粒物分级采样器内根据其自身设计的粒径切割范围设置有若干层采样膜，即颗粒物的采样粒径通过不同采样器的粒径切割范围进行调整；采样前，撞击式大气颗粒物分级采样器中用到的各层采样膜需要在恒温恒湿天平室进行24小时以上的恒重。2)撞击式大气颗粒物分级采样器通过多层采样膜对大气中各不同粒径范围的颗粒物进行采样，获得该相应粒径范围内的颗粒物。3)为消除采样前后温度、湿度对采样结果的影响，采样后的各层采样膜同样需要在恒温恒湿天平室进行24小时以上的恒重，并使用百万分之一精度天平对各采样膜采样前、后的重量进行称量，以获得大气中各不同粒径范围内的颗粒物的质量浓度。4)同时颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中IOnm至10 ii m之间颗粒物的数浓度粒径分布；将所得数据按照步骤I)采用的撞击式大气颗粒物分级采样器的若干粒径范围进行分组，并通过各颗粒物的数浓度粒径分布计算在各粒径范围内颗粒物的体积浓度。假设各颗粒物形状为球形，测量工作前、后均需要利用不同粒径的人造橡胶小球对颗粒物数浓度粒径分布仪的粒径切割效率进行标定，以便获得准确的颗粒物数浓度粒径分布数据。5)将各不同粒径范围的颗粒物的质量浓度和与其对应的体积浓度进行比较，获得的各比例系数即为不同粒径颗粒物密度。下面列举本发明方法的一具体实施例。I)在同一待测地点设置一包括撞击式大气 颗粒物分级采样器和颗粒物数浓度粒径分布仪的颗粒物密度测定系统；其中建议使用的撞击式大气颗粒物分级采样器为M0UDI100，其自身具有的可调粒径切割范围包括:0. 056 0. lum.O. I 0. 18um,0. 18
0.32 u m、0. 32 0. 56 u m、0. 56 I u m、I I. 8 u m、I. 8 3. 2 u m、3. 2 5. 6 u m 和 5. 6 lOum；因此，在该撞击式大气颗粒物分级采样器中设置有九层采样膜，且采样膜采用直径为47mm的铝制采样膜；采样前，九层采样膜在恒温恒湿天平室进行24小时以上的恒重。2)撞击式大气颗粒物分级采样器通过九层采样膜对大气中上述九个不同粒径范围的颗粒物进行采样，获得该相应粒径范围内的颗粒物；为保证能够采集到足够的颗粒物样品量，采样时间一般为24小时连续采样，采样流量为30升/分钟。3)为消除采样前后温度、湿度对采样结果的影响，采样后的九层采样膜同样需要在恒温恒湿天平室进行24小时以上的恒重，并使用百万分之一精度天平对各采样膜采样前、后的重量进行称量，以获得大气中各不同粒径范围内的颗粒物的质量浓度。4)同时颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中IOnm至10 ii m之间颗粒物的数浓度粒径分布；将所得数据按照步骤I)采用的撞击式大气颗粒物分级采样器的九个粒径范围0. 056 0. I u m、0. I 0. 18 u m、0. 18 0. 32 u m、0. 32 0. 56 u m、0. 56 I u m、I
1.8 ii m、I. 8 3. 2 ii m、3. 2 5. 6 ii m和5. 6 10 ii m进行分组，并通过各颗粒物的数浓度粒径分布计算在各粒径范围内颗粒物的体积浓度。假设各颗粒物形状为球形，测量工作前后均需要利用不同粒径的人造橡胶小球对颗粒物数浓度粒径分布仪的粒径切割效率进行标定，以便获得准确的颗粒物数浓度粒径分布数据。5)将上述九个粒径范围中，同一粒径范围内的颗粒物的质量浓度和体积浓度进行比较，获得九个比例系数，即为上述九个粒径范围的颗粒物密度。本发明方法的试验性应用为了验证本发明方法的可行性，在北京地区针对不同粒径颗粒物的质量浓度和数浓度粒径分布进行了为期两个月的连续采样，获得了从0. 056 ii m至10 ii m之间九个粒径段的颗粒物密度数据。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其包括以下步骤 1)在同一待测地点设置一包括撞击式大气颗粒物分级采样器和颗粒物数浓度粒径分布仪的颗粒物密度测定系统；撞击式大气颗粒物分级采样器内根据其自身可调的粒径切割范围设置有若干层采样膜；采样前，撞击式大气颗粒物分级采样器中用到的各层采样膜在恒温恒湿天平室进行恒重； 2)撞击式大气颗粒物分级采样器通过多层采样膜对大气中各不同粒径范围的颗粒物进行采样，获得该相应粒径范围内的颗粒物； 3)采样后，将各层采样膜同样放在恒温恒湿天平室进行恒重，并使用百万分之一精度天平对各采样膜采样前、后的重量进行称量，以获得大气中各不同粒径范围内的颗粒物的质星浓度； 4)同时颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中IOnm至10μ m之间颗粒物的数浓度粒径分布；将所得数据按照步骤I)采用的撞击式大气颗粒物分级采样器的若干粒径范围进行分组，并通过各颗粒物的数浓度粒径分布计算在各粒径范围内颗粒物的体积浓度； 5)将各不同粒径范围的颗粒物的质量浓度和与其对应的体积浓度进行比较，获得的各比例系数即为不同粒径颗粒物密度。
2.如权利要求I所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于所述步骤I)中，撞击式大气颗粒物分级采样器为M0UDI100，其具有的可调粒径切割范围包括0.056 O. I μ m、0. I O. 18 μ m、0. 18 O. 32 μ m、0. 32 0. 56 μ m、0. 56 I μ m、I 1.8μπι、1· 8 3· 2μπι、3· 2 5· 6μπι和5· 6 10 μ m ;因此该撞击式大气颗粒物分级采样器内设置有九层采样膜；且在采样前、后均在恒温恒湿天平室进行24小时以上的恒重。
3.如权利要求2所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于所述步骤5)中,颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中IOnm至10 μ m之间颗粒物的数浓度粒径分布；将所得数据按照步骤I)采用的撞击式大气颗粒物分级采样器的九个粒径范围0. 056 O. I μ m、0. I O. 18 μ m、0. 18 O. 32 μ m、O. 32 O. 56 μ m、O. 56 I μ m、I I. 8 μ m、I. 8 3. 2 μ m、3. 2 5. 6 μ m和5. 6 10 μ m进行分组，并通过各颗粒物的数浓度粒径分布计算在各粒径范围内颗粒物的体积浓度。
4.如权利要求I或2或3所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于所述步骤3)中，撞击式大气颗粒物分级采样器的采样时间为24小时连续采样，采样流量为30升/分钟ο
5.如权利要求I或2或3所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于所述撞击式大气颗粒物分级采样器中使用的采样膜为直径47_的铝制采样膜。
6.如权利要求4所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于所述撞击式大气颗粒物分级采样器中使用的采样膜为直径47_的铝制采样膜。
7.如权利要求I或2或3或6所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于测量工作前、后均利用不同粒径的人造橡胶小球对所述颗粒物数浓度粒径分布仪的粒径切割效率进行标定。
8.如权利要求4所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于测量工作前、后均利用不同粒径的人造橡胶小球对所述颗粒物数浓度粒径分布仪的粒径切割效率进行标定。
9.如权利要求5所述的一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其特征在于测量工作前、后均利用不同粒径的人造橡胶小球对所述颗粒物数浓度粒径分布仪的粒径切割效率进行标定。
全文摘要
本发明涉及一种测定不同粒径颗粒物密度的方法，其包括以下步骤1)设置撞击式大气颗粒物分级采样器和颗粒物数浓度粒径分布仪；撞击式大气颗粒物分级采样器内设置有若干层采样膜；2)撞击式大气颗粒物分级采样器通过多层采样膜对大气中各不同粒径范围的颗粒物进行采样，获得该相应粒径范围内的颗粒物；3)采样前后，将各层采样膜放在恒温恒湿天平室进行恒重，并使用百万分之一精度天平对各采样膜采样前后的重量进行称量，获得大气中各不同粒径范围内的颗粒物的质量浓度；4)颗粒物数浓度粒径分布仪测量大气中10nm至10μm之间颗粒物的数浓度粒径分布；将所得数据进行分组，并计算在各粒径范围内颗粒物的体积浓度；5)将各不同粒径范围的颗粒物的质量浓度和体积浓度进行比较，获得的各比例系数即为不同粒径颗粒物密度。
文档编号G01N9/04GK102818746SQ20121027972
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者高健, 柴发合, 王淑兰 申请人:中国环境科学研究院