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煙塵儀是一種用于實時監測空氣中顆粒物濃度的精密儀器，廣泛應用于工業排放監測、環境空氣質量評估、職業健康防護等領域。其測量結果的準確性受多種因素影響，包括環境條件、儀器性能、采樣方式、顆粒物特性及人為操作等。以下從多個維度對煙塵儀的影響因素進行系統分析。
一、環境因素
1. 溫度與濕度
- 溫度影響：高溫環境可能導致揮發性顆粒物(如有機化合物)二次揮發，改變顆粒物粒徑分布；低溫環境則可能使半揮發性物質冷凝，導致測量值偏高。例如，燃煤鍋爐排放的煙氣溫度可達200℃以上，若未對煙塵儀進行溫控處理，傳感器可能因過熱失效。
- 濕度影響：高濕度環境下，顆粒物易吸濕膨脹，導致光散射強度增強，造成測量值偏大；低濕度環境下，靜電作用可能使顆粒物聚集，影響采樣代表性。此外，水分凝結可能堵塞采樣管路或污染光學鏡頭。
2. 氣壓與氣流擾動
- 氣壓變化會影響氣體體積流量，若煙塵儀未配備壓力補償功能，可能導致采樣流量偏差。例如，在高海拔地區，氣壓降低可能使實際采樣量低于標定值。
- 強風或湍流環境可能破壞采樣點的均勻性，導致“短路”效應(未經過濾的氣體直接進入儀器)，或使大顆粒物因慣性沉降而未被捕獲。
二、儀器自身因素
1. 校準與標定
- 煙塵儀的測量原理多基于光散射法、β射線吸收法或微量振蕩天平法，不同方法對校準依賴度高。例如，光散射法需使用標準粒子(如聚丙烯酸鹽)進行校準，若校準周期過長或標準物質失效，可能導致測量誤差。
- β射線法需定期更換放射源(如銫-137)，源衰減會直接影響靈敏度。
2. 傳感器性能與老化
- 光學傳感器(如激光二極管、光電探測器)可能因長期使用導致亮度衰減或靈敏度下降，需定期維護。例如，鏡頭積灰或油污會降低光通量，導致散射信號減弱。
- 電子元件老化(如放大器漂移、ADC轉換誤差)可能引入系統噪聲，影響低濃度測量精度。
3. 量程與分辨率限制
- 煙塵儀的量程通常分為低濃度(0-100 mg/m³)和高濃度(0-2000 mg/m³)檔位，超出量程時可能產生飽和失真。例如，在粉塵暴虐環境下，若未及時切換量程，可能損壞傳感器。
- 分辨率不足時，低濃度微小波動可能被忽略，例如環境背景值(10-20 μg/m³)的監測需要分辨率達1 μg/m³級別。
三、采樣方式與操作規范
1. 采樣位置與布點
- 采樣點選擇需遵循代表性原則。例如，煙囪監測時，若采樣口靠近煙道彎頭或渦流區，可能采集到非典型濃度的顆粒物。
- 多點采樣時，各點流量不均衡可能導致數據偏差，需使用流量分配器或等速采樣裝置。
2. 采樣流量與時間
- 流量過高可能帶走過多小顆粒或導致傳感器過載，流量過低則可能損失大顆粒(如慣性沉降)。例如，光散射法推薦流量為1-2 L/min，β射線法需穩定流量以保證沉積效率。
- 采樣時間過短(如秒級)可能無法反映瞬時波動，過長(如小時級)則可能掩蓋峰值濃度。
3. 濾膜與耗材管理
- 濾膜材質(如PTFE、玻璃纖維)需與顆粒物化學性質匹配，否則可能發生吸附或反應。例如，酸性氣體可能腐蝕金屬濾膜托架。
- 濾膜堵塞或破損會改變氣流阻力，導致流量偏差，需定期更換并檢查密封性。
四、顆粒物特性影響
1. 粒徑分布
- 不同原理的煙塵儀對粒徑敏感度不同。例如，光散射法對0.1-10 μm顆粒敏感，但對超細顆粒(<0.1 μm)或粗顆粒(>10 μm)響應較低；β射線法對全粒徑段響應較均勻，但大顆粒可能因沉積不均勻導致誤差。
2. 化學組成與折射率
- 顆粒物的折射率直接影響光散射強度。例如，碳黑(折射率高)比硫酸鹽(折射率低)產生更強的散射信號，相同質量濃度下可能出現測量值差異。
- 吸光性顆粒(如黑碳)可能吸收激光能量，導致光散射法低估濃度。
3. 形狀與密度
- 非球形顆粒(如纖維狀礦物塵)的散射特性與球形校準顆粒差異顯著，可能引入誤差。
- 高密度顆粒(如金屬氧化物)在相同體積濃度下質量濃度更高，若儀器未校準密度參數，可能導致結果偏差。
五、人為與維護因素
1操作規范性
- 未按規程預熱儀器、錯誤設置參數(如量程、采樣時間)或忽視環境條件(如直接暴露于陽光下)均會導致數據異常。
- 數據記錄不完整(如缺失溫濕度補償參數)可能影響后續分析。
2. 維護與清潔
- 光學鏡頭需定期用無塵布擦拭，避免油污或灰塵積累；采樣管路需防止堵塞，尤其在高濕或高塵環境。
- 長期停用時需斷電并存放于干燥箱，避免傳感器受潮或霉變。
3.干擾物質與交叉污染
- 氣態污染物(如SO?、NO?)可能與顆粒物發生反應(如形成硝酸鹽)，改變粒徑或化學組成。
- 油煙、揮發性有機物(VOCs)可能附著于采樣管路或傳感器，造成假陽性。
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