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 一緊迫性、重金屬污染在線監(jiān)測系統(tǒng)項目背景

 
  隨著人們的環(huán)保認識不斷加深，人們已經(jīng)不再滿足于僅僅知道PM2.5的濃度稍有不慎，而是希望對PM2.5中所含有各類有毒物質有深入的了解重要作用。重金屬污染物（也包括As等類重金屬）作為人們耳熟能詳?shù)挠卸疚廴疚铮琍M2.5重金屬的危害性有目共睹最為顯著。因此尤為突出，加強PM2.5中重金屬元素的監(jiān)測是必經(jīng)之路。
 
二環境、建設方案
 
1空間載體、重金屬污染在線監(jiān)測系統(tǒng)概況
  大氣重金屬在線分析儀將技術——X射線熒光（XRF）無損檢測技術、β射線吸收檢測技術與空氣顆粒物自動富集技術*結合相對簡便，不僅可以監(jiān)測空氣顆粒物質量濃度重要組成部分，還可以同時對顆粒物中元素成分進行定量分析。該儀器具有pg/m3量級的檢出限合作，處于*水平勃勃生機，廣泛應用于空氣質量監(jiān)測、污染溯源及源解析極致用戶體驗、環(huán)境評價等領域提供有力支撐。

 
                     大氣重金屬在線分析儀圖片
         （從左到右分別為儀器主機、站房機柜上的儀器和車載儀器）

  儀器以恒定的工況流量將空氣吸入顆粒物切割器中建議，以PM2.5為例品率，動力學直徑在2.5um附近及以下的顆粒污染物進入到儀器的富集系統(tǒng)中相貫通。經(jīng)過一段時間的富集后，富集系統(tǒng)自動切換成β射線分析系統(tǒng)技術發展，利用β射線的衰減與顆粒物的質量濃度成指數(shù)的關系集聚效應，對顆粒物的質量濃度進行分析。然后卷膜系統(tǒng)精確地將富集有空氣顆粒物的濾紙移動到X射線熒光分析系統(tǒng)自主研發，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確定性。

   
          大氣重金屬監(jiān)測示意圖

  大氣重金屬在線監(jiān)測——X射線熒光光譜技術（XRF）的原理見下圖所示，可以直接檢測固體或液體樣品中ppm量級的元素成分損耗。采用富集后再檢測的辦法講故事，使得XRF技術對空氣顆粒物中的重金屬成分的檢測限優(yōu)于0.001ug/m3。而常規(guī)實驗室的檢測技術性能穩定，由于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中全面革新，而使得濃度被稀釋百萬倍，從而多數(shù)儀器（譬如ICP-AES情況正常、或原子吸收光譜儀）無法檢出元素含量低于10ug/m3量級的空氣顆粒物樣品行業分類。
                  

         X射線熒光光譜技術原理圖

2、重金屬污染在線監(jiān)測系統(tǒng)功能特點
（1）空氣顆粒物濃度提高鍛煉、大氣重金屬濃度一體式協(xié)同測量發展邏輯，為污染溯源及源解析提供更精準數(shù)據(jù)；
（2）TSP有所提升、PM10聽得進、PM2.5三種切割器可供用戶選擇，應用于不同的環(huán)境評價場合先進水平；
（3）鉛便利性、鎘、砷等30多種重金屬含量精確測量重要平臺，zui低檢出限在pg/m3量級深刻認識；
（4）從光管、探測器應用提升、數(shù)字多道分析器（DCMA）到整機高效，數(shù)十項XRF核心技術發(fā)明；
（5）具有國家類別技術證書和測試報告要素配置改革，儀器的可靠性、準確性得到充分驗證保障性。

3帶動產業發展、重金屬污染在線監(jiān)測?系統(tǒng)優(yōu)勢
3.1及時獲知大氣顆粒物有害金屬濃度，確保公眾知情權
  正如十年前我們認識中的大氣顆粒物只有PM10和TSP而*沒有PM2.5的概念一樣十分落實，現(xiàn)如今我們也僅僅是簡單地關注PM2.5的濃度值倍增效應，而忽視PM2.5中具體的有毒有害物質是什么有序推進，有多少⌒枨?！恫耢o霧霾調查：穹頂之下》中多次強調控制PM2.5中重金屬元素濃度的必要性堅定不移，“PM2.5顆粒物進入人體后，巨噬細胞難以消化大氣顆粒物中的重金屬更讓我明白了，使得巨噬細胞破裂而死迎難而上，從而降低了人們的免疫力”。通過大氣重金屬在線分析探索，能夠快速有效的了解當?shù)氐腜M2.5中所含有的重金屬和非重金屬物質的種類和濃度堅持先行，就像如今實時獲取PM2.5的濃度一樣，公眾可以及時知道居住地的大氣重金屬濃度值滿意度，合理安排自己的工作生活情況較常見，及時采取措施保護自身受到污染傷害。
3.2有利于研究部門分析大氣重金屬日變化趨勢
  常規(guī)大氣重金屬監(jiān)測手段只監(jiān)測重金屬元素的日平均濃度的測量主要抓手，但是大氣重金屬隨著氣象參數(shù)與溫度在每天的不同時間段有著較大的變化體製，日平均濃度無法反應這些變化。大氣重金屬實時在線監(jiān)測可以實現(xiàn)每天重金屬濃度的小時值測定創新科技，有利于分析總結大氣重金屬和非重金屬元素的日變化規(guī)律服務延伸。
             

    大氣重金屬監(jiān)測儀監(jiān)測重金屬污染物的小時變化圖

3.3為監(jiān)管部門提供污染源解析數(shù)據(jù)，助力決策制定
  通過主成分分析與相關性分析等模型處理高效流通，可以告訴政策制訂者污染來自哪里調解製度、貢獻比率，為源解析工作提供輔助成果功能。
  為了進一步研究PM2.5與大氣重金屬之間的關聯(lián)應用的因素之一，并為PM2.5的控制提供方向，我們通過已經(jīng)劃分的三個組分與大氣PM2.5濃度進行相關性分析預期。結果如下圖所示敢於監督，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)主要影響PM2.5的污染源為組分2（冶金工業(yè)廢氣）。
                  

  大氣重金屬監(jiān)測儀監(jiān)測數(shù)據(jù)各組分與PM2.5的相關性結構。

  圖例中顏色的深淺表示相關性數(shù)值的大小重要的作用。組分2與PM2.5的相關性zui強，這說明影響該地區(qū)PM2.5濃度的主要污染源為冶金工業(yè)廢氣規模最大。
  通過風向與PM2.5中三組分的關系圖可以確定各組分污染物的來源方向穩中求進，如下圖顯示：

        大氣重金屬監(jiān)測儀監(jiān)測數(shù)據(jù)PM2.5中元素主成分分析得到的各組分與風向關系圖

  圖A是組分1（工業(yè)、生活燃料燃燒）的濃度與風向關系圖最深厚的底氣，從圖中可以看出組分1主要來源于監(jiān)測點位的西南方向（深色區(qū)域）勇探新路；圖B是組分2（冶金工業(yè)廢氣）的濃度與風向關系圖，從圖中可以看出組分2來源于監(jiān)測點自身范圍內（深色區(qū)域）；圖C是組分3（揚塵）的濃度與風向關系圖試驗，從圖中可以看出組分3主要來源于監(jiān)測點位的東方及北方（深色區(qū)域）勞動精神。圖中顏色深淺由淺到深代表污染的程度由小到大。
3.4實時監(jiān)測大氣重金屬濃度製度保障，提高監(jiān)測人員工作效率
   現(xiàn)有的常規(guī)大氣重金屬監(jiān)測手段還是原始的手工采樣+實驗室分析方法預下達，工作量大且效率低。由于常規(guī)實驗室分析技術重金屬濃度檢測需要樣品預處理消解統籌推進，從樣品稱量到樣品消解完成大約需要花費2個小時方案。而XRF技術無需樣品預處理，每個樣品重金屬濃度檢測可以在10分鐘以內完成保護好，同時還可以實現(xiàn)無人值守組建、24小時實時監(jiān)測大氣中的30種重金屬元素，節(jié)省了大量的人力成本特點，且相對實驗室測量方法而言深刻變革，耗材少價格低，維護量低和諧共生，無二次污染質生產力。
綜上所述，通過大氣重金屬監(jiān)測儀不僅可以準確監(jiān)測大氣顆粒物濃度技術交流，還可以實現(xiàn)大氣顆粒物中重金屬元素濃度的監(jiān)測先進的解決方案，為大氣顆粒物重金屬元素的污染監(jiān)測和控制提供科學依據(jù)。