一、顆粒物監(jiān)測(cè)的必要性

　　近年來(lái)環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)環(huán)境組織及各國(guó)政府高度重視，霧霾頻發(fā)對(duì)人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)較大影響，人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注身邊的空氣質(zhì)量狀況。大氣顆粒物是影響氣候和人體健康Zui為重要的因素之一，可分為超細(xì)顆粒物（PM1.0）、可吸入顆粒物（PM2.5）、細(xì)顆粒物（PM10）。研究表明：空氣中的可吸入顆粒物每增加10 ug /m3，肺癌致死的危險(xiǎn)就增加8%，心臟病死亡率則增加6%，總死亡率增加4%。對(duì)此，我國(guó)在2012年修訂了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012），對(duì)空氣中顆粒物濃度提出了更嚴(yán)格的要求，各地政府和不斷投入大量的人力、財(cái)力、物力來(lái)治理和預(yù)防顆粒物污染?；诩す夤馍⑸浞ǖ氖彝忸w粒物傳感器以其靈敏度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，成為近年來(lái)空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域開發(fā)的重點(diǎn)。

　　二、顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

　　顆粒物的粒度范圍主要有6數(shù)量級(jí)（0.3μm、0.5μm、1.0μm、2.5μm、5.0μm、10μm），監(jiān)測(cè)難度大，對(duì)于室外顆粒物傳感器有著很高的要求，不但要有較高的測(cè)量精度，還需要其顆粒物識(shí)別粒徑范圍廣。國(guó)內(nèi)外的研究者針對(duì)室外顆粒物傳感器的測(cè)試方法和其受環(huán)境影響的因素等方面進(jìn)行了不斷的研究改進(jìn)，顧芳、楊娟、卞保民等采用粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量顆粒物質(zhì)量濃度，并提出兩步校正方法，解決了等價(jià)因子的不穩(wěn)定性；Nagura M，Ishii Y，Ikeda H等人，通過(guò)在散射測(cè)量?jī)x中增加溫度控制模塊，進(jìn)一步增加粒徑尺寸的測(cè)量范圍，降低噪聲，提高測(cè)量的重復(fù)性。但目前國(guó)內(nèi)大部分的室外顆粒物傳感器并沒有掌握保證傳感器測(cè)量精度及測(cè)量范圍的核心技術(shù)，在產(chǎn)品性能上還有很大的改進(jìn)空間。

　　三、影響室外顆粒物傳感器的測(cè)量范圍及精度的核心因素

　　對(duì)室外顆粒物傳感器進(jìn)行濃度標(biāo)定是保證傳感器測(cè)量范圍及精度的重要步驟之一。由于缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同國(guó)家采用的標(biāo)定技術(shù)不盡相同，各個(gè)傳感器生產(chǎn)廠家也各有不同的出廠標(biāo)定程序，導(dǎo)致不同廠家生產(chǎn)的傳感器彼此間測(cè)量結(jié)果差異較大。目前，國(guó)內(nèi)較為常用的標(biāo)定方法是：在一定環(huán)境及時(shí)間條件下，將均勻混合有某一標(biāo)準(zhǔn)粒子的混合氣體送入標(biāo)定艙內(nèi)，采用經(jīng)檢定的、具有更高準(zhǔn)確度、靈敏度的標(biāo)準(zhǔn)儀器，結(jié)合軟件算法對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。激光粉塵傳感器標(biāo)定中常用的標(biāo)準(zhǔn)粒子為香煙，香煙中的顆粒物粒徑通常在0.3~1.0μm之間，但實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中的顆粒物是多樣化的，這些粒子的物理、化學(xué)性質(zhì)各有不同。因此，使用某一標(biāo)準(zhǔn)粒子標(biāo)定室外顆粒物傳感器，傳感器在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)粒子外的其他顆粒物的測(cè)量會(huì)存在誤差，從而影響整個(gè)傳感器的測(cè)量精度。

　　四、塵源智能識(shí)別技術(shù)在室外顆粒物傳感器中的應(yīng)用

　　對(duì)此，四方光電股份有限公司基于其多年的粉塵傳感器研發(fā)及多家世界500強(qiáng)企業(yè)的配套服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合室內(nèi)室外空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)需求，開發(fā)出一系列新型的大氣網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)模塊產(chǎn)品，可進(jìn)行“塵源智能識(shí)別”。

　　所謂“塵源智能識(shí)別”，即室外顆粒物傳感器的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可對(duì)當(dāng)前環(huán)境下的塵源類別（即顆粒物成分）進(jìn)行判斷識(shí)別，結(jié)合相應(yīng)算法對(duì)當(dāng)前塵源對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行修正，提高激光粉塵傳感器對(duì)顆粒物的測(cè)量范圍及精度。

圖2、“塵源智能識(shí)別”技術(shù)原理圖

圖3、不同塵源環(huán)境下塵源智能識(shí)別算法的粉塵傳感器與的測(cè)量精度對(duì)比

　　根據(jù)室內(nèi)室外顆粒物的實(shí)際監(jiān)測(cè)需求，對(duì)具備“塵源智能識(shí)別”算法的室外顆粒物傳感器進(jìn)行不同塵源環(huán)境下測(cè)量范圍及精度測(cè)試。結(jié)果表明，具備“塵源智能識(shí)別”算法的室外顆粒物傳感器在不同塵源環(huán)境下與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)高度一致（見圖3），可實(shí)現(xiàn)對(duì)PM1.0、PM2.5、PM10的同時(shí)測(cè)量，滿足室內(nèi)室外顆粒物監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求。