更新時間：2020-04-13
大氣重金屬在線監測設備EHM-X200大氣重金屬在線?監測設備是天瑞儀(yi) 器*的雙功能全自動在線分析儀(yi) 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(yu) 空氣顆粒物自動富集技術*結...
EHM-X200 大氣重金屬在線監測設備
產(chan) 品介紹
隨著人們(men) 的環保認識不斷加深，人們(men) 已經不再滿足於(yu) 僅(jin) 僅(jin) 知道PM2.5的濃度，而是希望對PM2.5中所含有各類有毒物質有深入的了解。重金屬汙染物（也包括As等類重金屬）作為(wei) 人們(men) 耳熟能詳的有毒汙染物，PM2.5重金屬的危害性有目共睹。因此，加強PM2.5中重金屬元素的監測是必由之路。
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(yi) 器*的雙功能全自動在線分析儀(yi) 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(yu) 空氣顆粒物自動富集技術*結合，不僅(jin) 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(yi) 器具有pg/m3 量級的檢出限，處於(yu) *水平，廣泛應用於(yu) 空氣質量監測、汙染溯源及源解析、環境評價(jia) 等領域。
圖1 天瑞儀(yi) 器EHM-X200大氣重金屬在線監測設備圖片（從(cong) 左到右分別為(wei) 儀(yi) 器主機、站房機櫃上的儀(yi) 器和車載儀(yi) 器）
1.1 測量原理
儀(yi) 器以恒定的工況流量將空氣吸入顆粒物切割器中，以PM2.5為(wei) 例，動力學直徑在2.5um附近及以下的顆粒汙染物進入到儀(yi) 器的富集係統中。經過一段時間的富集後，富集係統自動切換成β射線分析係統，利用β射線的衰減與(yu) 顆粒物的質量濃度成指數的關(guan) 係，對顆粒物的質量濃度進行分析。然後卷膜係統地將富集有空氣顆粒物的濾紙移動到X射線熒光分析係統，分別利用X射線熒光的能量和強度對顆粒物中的元素成分進行定性和定量的分析。
圖2 天瑞儀(yi) 器 EHM-X200大氣重金屬監測示意圖
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(ti) 或液體(ti) 樣品中ppm量級的元素成分。采用富集後再檢測的辦法，使得XRF技術對空氣顆粒物中的重金屬成分的檢測限優(you) 於(yu) 0.001ug/m3。而常規實驗室的檢測技術，由於(yu) 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(ti) 中，而使得濃度被稀釋百萬(wan) 倍，從(cong) 而多數儀(yi) 器（譬如ICP-AES、或原子吸收光譜儀(yi) ）無法檢出元素含量低於(yu) 10ug/m3量級的空氣顆粒物樣品。
圖3 X射線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(ti) 式協同測量，為(wei) 汙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，應用於(yu) 不同的環境評價(jia) 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(cong) 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）具有技術證書(shu) 和測試報告，儀(yi) 器的可靠性、準確性得到充分驗證。
1.3 技術參數
以下列出了大氣重金屬在線分析儀(yi) 的一些重要技術參數（表1）。
表1 天瑞儀(yi) 器 EHM-X200大氣重金屬監測設備技術參數
| 名稱 | 性能參數及要求 |
| 檢測技術 | (1)重金屬的測量方法基於美國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於《環境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續監測係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（镓）、Ca（鈣）、K（鉀）、Sr（鍶）、Cl（氯）30種元素,並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，%。 |
| 檢測範圍 | 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分鍾連續采樣，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於55分鍾） |
| 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射線表麵輻射劑量檢測報告,距離機箱5cm處，輻射劑量小於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，可接入已有數采平台；中文操作界麵，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《汙染源在線自動監控（監測）係統數據傳輸標準》（HJ/T 212-2005）。 （3）數據庫開放，便於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(men) 帶來什麽(me) ？
2.1 及時獲知大氣顆粒物有害金屬濃度，確保公眾(zhong) 知情權
正如十年前我們(men) 認識中的大氣顆粒物隻有PM10和TSP而*沒有PM2.5的概念一樣，現如今我們(men) 也僅(jin) 僅(jin) 是簡單地關(guan) 注PM2.5的濃度值，而忽視PM2.5中具體(ti) 的有毒有害物質是什麽(me) ，有多少。《柴靜霧霾調查：穹頂之下》中多次強調控製PM2.5中重金屬元素濃度的必要性，“PM2.5顆粒物進入人體(ti) 後，巨噬細胞難以消化大氣顆粒物中的重金屬，使得巨噬細胞破裂而死，從(cong) 而降低了人們(men) 的免疫力”。通過大氣重金屬在線分析，能夠快速有效的了解當地的PM2.5中所含有的重金屬和非重金屬物質的種類和濃度，就像如今實時獲取PM2.5的濃度一樣，公眾(zhong) 可以及時知道居住地的大氣重金屬濃度值，合理安排自己的工作生活，及時采取措施保護自身受到汙染傷(shang) 害。
2.2 有利於(yu) 研究部門分析大氣重金屬日變化趨勢
常規大氣重金屬監測手段隻監測重金屬元素的日平均濃度的測量，但是大氣重金屬隨著氣象參數與(yu) 溫度在每天的不同時間段有著較大的變化，日平均濃度無法反應這些變化。大氣重金屬實時在線監測可以實現每天重金屬濃度的小時值測定，有利於(yu) 分析總結大氣重金屬和非重金屬元素的日變化規律。
圖4 天瑞儀(yi) 器 EHM-X200大氣重金屬監測儀(yi) 監測重金屬汙染物的小時變化圖
2.3 為(wei) 監管部門提供汙染源解析數據，助力決(jue) 策製定
通過主成分分析與(yu) 相關(guan) 性分析等模型處理，可以告訴政策製訂者汙染來自哪裏、貢獻比率，為(wei) 源解析工作提供輔助成果。天瑞儀(yi) 器EHM-X200大氣重金屬監測設備對北方某城市長時間段大氣重金屬在線分析儀(yi) 測量的數據進行主成分分析後，得到表1。
表1 EHM-X200大氣重金屬監測儀(yi) 監測數據組成分分析
| 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 |
| 汙染源 | 工業、生活燃料燃燒 | 冶金工業廢氣 | 揚塵 |
為(wei) 了進一步研究PM2.5與(yu) 大氣重金屬之間的關(guan) 聯，並為(wei) PM2.5的控製提供方向，我們(men) 通過已經劃分的三個(ge) 組分與(yu) 大氣PM2.5濃度進行相關(guan) 性分析。結果如圖5，發現該地區主要影響PM2.5的汙染源為(wei) 組分2（冶金工業(ye) 廢氣）。
圖5 EHM-X200大氣重金屬監測儀(yi) 監測數據各組分與(yu) PM2.5的相關(guan) 性。圖例中顏色的深淺表示相關(guan) 性數值的大小。組分2與(yu) PM2.5的相關(guan) 性強，這說明影響該地區PM2.5濃度的主要汙染源為(wei) 冶金工業(ye) 廢氣。
通過風向與(yu) PM2.5中三組分的關(guan) 係圖可以確定各組分汙染物的來源方向（圖6）。
圖6 EHM-X200大氣重金屬監測儀(yi) 監測數據PM2.5中元素主成分分析得到的各組分與(yu) 風向關(guan) 係圖。圖A是組分1（工業(ye) 、生活燃料燃燒）的濃度與(yu) 風向關(guan) 係圖，從(cong) 圖中可以看出組分1主要來源於(yu) 監測點位的西南方向（深色區域）；圖B是組分2（冶金工業(ye) 廢氣）的濃度與(yu) 風向關(guan) 係圖，從(cong) 圖中可以看出組分2來源於(yu) 監測點自身範圍內(nei) （深色區域）；圖C是組分3（揚塵）的濃度與(yu) 風向關(guan) 係圖，從(cong) 圖中可以看出組分3主要來源於(yu) 監測點位的東(dong) 方及北方（深色區域）。圖中顏色深淺由淺到深代表汙染的程度由小到大。
2.4 實時監測大氣重金屬濃度，提高監測人員工作效率
現有的常規大氣重金屬監測手段還是原始的手工采樣+實驗室分析方法，工作量大且效率低。由於(yu) 常規實驗室分析技術重金屬濃度檢測需要樣品預處理消解，從(cong) 樣品稱量到樣品消解完成大約需要花費2個(ge) 小時。而XRF技術無需樣品預處理，每個(ge) 樣品重金屬濃度檢測可以在10分鍾以內(nei) 完成，同時還可以實現無人值守、24小時實時監測大氣中的30種重金屬元素，節省了大量的人力成本，且相對實驗室測量方法而言，耗材少價(jia) 格低，維護量低，無二次汙染。
綜上所述，通過江蘇天瑞儀(yi) 器的EHM-X200大氣重金屬監測設備不僅(jin) 可以準確監測大氣顆粒物濃度，還可以實現大氣顆粒物中重金屬元素濃度的監測，為(wei) 大氣顆粒物重金屬元素的汙染監測和控製提供科學依據。
