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DustTrak DRX 对不同物质气溶胶的响应
发布时间：
2025-06-04
摘要
结合获取颗粒物粒径尺寸信息和光度计技术，其可同时测量 PM1，PM2.5，PM4，PM10
和 TPM(total PM)。因为其采用光散射原理，响应特性与气溶胶特性有关，如颗粒物形
状、折射率、粒径分布和密度。在本文中，我们报告了四组实验结果：
1. DRX 对于非吸光性物质的光度响应；
2. DRX 与激光粒子计数器（OPC）对于单分散的油性颗粒物的响应测试比对；
3. DRX 与微量振荡天平（TEOM）对于实验室发生器产生的气溶胶响应测试比对；
4. DRX 对于环境气溶胶和发动机排放颗粒物的测量结果。
仪器原理
图1. DRX在一台光学设备中结合了获取光度计信号（所有颗粒物的光散射）和脉冲高度（单个颗粒物的光散射）的测试。通过这两种检测技术相结合来确定不同粒径范围的质量浓度。
测试1：DRX对于非吸光性物质的光度计响应
图2.通过雾化器[(NH4)2SO4, NaCl 和金刚砂油]或流化床[亚利桑那公路尘或 ARD]产生非吸光性气溶胶。一台装有PM2.5粒径切割器用于称重法的滤膜采样器和未安装切割器的DRX同时通过样品混合室进行采样。表1.称重法和DRX检测的PM2.5浓度比对。表中第二行显示了对于各种不同材料测试所得的PM2.5浓度比率。这些值与密度比（测试材料的密度与亚利桑那公路尘的密度2.65g/cm3的比值）是一致的。这表明当测试气溶胶没有吸光性，它的浓度能够通过DRX所测得的PM2.5浓度（ARD校准）乘以密度比近似得到。
测试2：DRX与OPC测试比对
图3.通过CPC、DRX和OPC测得的0.5μm油性颗粒物浓度比对。CPC读数用于浓度校准。然而OPC在低浓度非常准确（<10 μg/m3），在较高浓度由于计数误差会低估实际浓度值。DRX不存在计数误差（光度计），因此在较高浓度比OPC测试更加准确。
测试3：对于A1尘和石油焦DRX 与TEOM测试比对
图4. DustTrak DRX和TEOM1400a对于A1尘和石油焦测试比对。测试尘通过流化床雾化后，两种仪器同时采样。各次测试在TEOM进样口上分别安装有PM2.5或PM10粒径切割器，DRX没有安装任何粒径切割器。DRX分别采用A1尘和石油焦校准。注意对于两种完全不同的气溶胶，DRX和TEOM在很宽的浓度范围内读数都可以高度拟合。
测试4：DRX对于环境气溶胶和发动机排放的测试
图5.通过DRX和TEOM对TSI收/发货区域的环境气溶胶进行测试。PM10 (a) 或 PM2.5 (b)粒径切割器分别被安装在TEOM进样口。在工作日里，当8点钟第一批货运卡车抵达时，气溶胶浓度开始上升。由于收/发货活动，白天始终维持在较高浓度。19点时开门人用吸尘器清扫地板，浓度达到峰值。夜间和周末维持较低浓度。
图6.在重载瞬态联邦测试协议周期（Heavy Duty Transient Federal Test Protocol cycle）的部分说明中，DRX和TSI发动机颗粒物粒径检测仪（EEPS）对于柴油发动机排放的测试比对。两种仪器显示了很好的一致性。
结论
当颗粒物是非吸光性时，DRX光度计质量浓度与颗粒物密度近似成比例。
当测试浓度高时，DRX比OPC有更高的准确度。
如果采用待测颗粒物进行校准，在很宽的量程范围内，DRX与TEOM测试偏差在±15%以内。然而TEOM仅能提供一个粒径通道的数值，DRX可以同时测量5个粒径通道。
对于收/发货区气溶胶浓度在超过一周的测试中发现：DRX和TEOM测试数据有很好的一致性。
在一个瞬态循环过程中柴油发动机排放测试发现：DRX和EEPS测试数据有很好的一致性。
参考
X.L. Wang, G. Chancellor, J. Evenstad, J.E. Farnsworth, A. Hase, G.M. Olson, A.
Sreenath,and J.K. Agarwal (2009) A novel instrument for estimating size segregated
aerosol mass concentration in real time. Aerosol Science and Technology, 43:939-950.
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