[实用新型]一种碳气溶胶组分在线分析装置

说明书

本实用新型公开了一种碳气溶胶组分在线分析装置，涉及环境监测技术领域，所述装置包括连续在线式热学法总碳分析单元与连续在线式光学法黑碳分析单元以及两单元之间用于数据通讯的串口。本实用新型一种碳气溶胶组分在线分析装置通过总碳分析单元中的双通道设计，交替切换采样/分析，实现了全在线连续监测；该装置以滤除颗粒物的空气作为分析气，发挥CO₂本底、提供反应用氧气、载气三种作用，避免了热光法仪器中用的大量氦气、氦氧、氢气气路，既降低运行成本又降低安全风险，同时达到与热光法相同的监测准确度。

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，具体涉及一种碳气溶胶组分在线分析装置。

背景技术

目前，对大气气溶胶碳组分的测量有热学法、光学法、热光法三种。

热学法最为传统，是一种膜采样+离线分析的方法，即将滤膜采集到的样品置于放反应器中，依次在氦气、氦氧混合气的条件下升温，有机碳在无氧条件下挥发并经过一系列反应，最终经二氧化锰氧化成二氧化碳，由非分散红外气体传感器检测二氧化碳浓度来计算碳组分浓度，或最终经镍触媒还原成甲烷，由火焰离子化检测器测定甲烷浓度来计算碳组分浓度。无氧条件下的测得的碳组分认为是有机碳，无氧条件下测得的碳组分认为是元素碳。

光学法是一种实时在线监测方法，利用碳气溶胶颗粒中的吸光组分(黑碳)的光吸收特性进行测量，即将气溶胶持续采集到滤膜上，同时滤膜上方的LED光源持续发光，滤膜下方的光学检测器持续测量透过滤膜的光强度，通过光强变化结合滤膜参数、流量等数据计算的到气溶胶黑碳组分的浓度。

热光法由热学法发展而来，有半连续在线监测和离线实验室分析两种。检测原理具体为在热学法的基础上增加位于滤膜上方的激光光源、位于滤膜下方的光学检测器(TOT，光学透射法)或位于上方的检测器(TOR，光学反射法)，在热学法通气、升温的过程中，随着滤膜上气溶胶颗粒物的物理化学变化，光信号会先减弱后上升，恢复到初始值，然后继续上升。光信号恢复到初始值之前检测到的碳组分认为是有机碳，之后的认为是元素碳。半连续在线监测采样方式具体为：在仪器的自动控制下，滤膜采样40分钟、分析约15分钟、等待约5分钟至下一个整小时时开始下次循环。离线实验室仪器，即膜采样完成后将膜收集、保存，陆续用实验室仪器进行离线分析，其时间分辨率一般为24小时。

传统的热学法可以测量样品中的总碳含量、元素碳与有机碳含量及比例，其总碳结果准确，但其缺陷在于元素碳与有机碳难以分离，造成结果误差较大。由于没有成熟标准化的仪器且操作复杂，导致操作条件不同造成不同观测站点、不同实验室的测量结果偏差很大，观测资料不可比，对大气环境治理无实际指导意义。

光学法有成熟的连续在线监测仪器，运行稳定，维护简单，结果准确且具有可比性，但其缺点在于只能得到黑碳这一种组分的浓度。

热光法结果可靠，其离线测量仪器可获得比较准确的有机碳、元素碳组分浓度，但结构复杂、维护工作量大、操作员技术要求高、运行成本高，其在线仪器能自动进行采样与测量分析，但结果误差稍大，有效监测时间约占2/3，另1/3时间进行分析与等待整点，即半连续而非连续监测，不能全面的反应大气环境的变化。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种碳气溶胶组分在线分析装置，以解决现有对大气气溶胶碳组分的测量存在的上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型的第一方面，一种碳气溶胶组分在线分析装置，所述装置包括连续在线式热学法总碳分析单元与连续在线式光学法黑碳分析单元以及两单元之间用于数据通讯的串口。

进一步地，所述总碳分析单元包括机壳，所述机壳上设置有样气进口、样气出口、分析气入口和分析气出口。