進(jìn)入21世紀，人類(lèi)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面都會(huì )產(chǎn)生煙塵，鋼鐵和有色金屬冶煉、火力發(fā)電、水泥和石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，煤礦、采石場(chǎng)等礦山生產(chǎn)中產(chǎn)生的煙塵，車(chē)輛和飛機排放的廢氣，以及垃圾焚燒處理、家庭爐灶、供暖鍋爐排出的煙氣等，都是煙塵污染的主要來(lái)源，其中，以燃料燃燒排出的數量最大，主要成分是未燃燒的碳粒(C)，還含有少量SiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO等。煙塵污染大氣，對人們身體健康有很大的危害，會(huì )引起心臟病患者死亡率的增加。另一方面，隨著(zhù)低碳環(huán)保行動(dòng)的深入，降低生活環(huán)境中C的含量成為環(huán)境保護的重中之重。因此，對排放源煙塵濃度的測量就成為環(huán)境監測的一個(gè)重要方面。

煙塵濃度的在線(xiàn)測量方法應滿(mǎn)足以下要求:

1)采樣速度要足夠快，能進(jìn)行長(cháng)期、實(shí)時(shí)地監測，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中對數據量的要求。

2)數據處理必須實(shí)時(shí)準確，及時(shí)反映出煙塵顆粒物特性的變化。

3)測量系統結構簡(jiǎn)單、可靠，能夠在惡劣條件下長(cháng)期運行，便于維護。

4)測量系統還應具有較好的經(jīng)濟性，價(jià)格合理。

最早在1979年，上海市激光技術(shù)研究所的孫渝生運用后向散射激光多普勒測速原理，對管內微粒懸浮液自由下落的速度進(jìn)行了測量。1997年，復旦大學(xué)的黃興忠和金亞秋，計算了群聚球形粒子和群聚非球形粒子的極化散射場(chǎng)，得出粒子之間的相干使后向散射明顯增強的結果。同年，國家海洋局的夏達英等利用后向散射熒光計對試驗海區內人工投放的粉煤灰懸浮顆粒的濃度進(jìn)行了測量，結果表明:后向散射法優(yōu)于前向法和衰減法。

但下面要介紹的是基于微量天平振蕩法測量煙塵濃度。

微量天平振蕩法

測量原理是基于錐形元件振蕩微量天平原理，核心部件為錐形元件振蕩器。錐形元件振蕩器在其自然頻率下振蕩，振蕩頻率由振蕩器件的物理特性、參加振蕩的濾膜質(zhì)量和沉積在濾膜上的顆粒物質(zhì)量決定。儀器通過(guò)采樣泵和流量計，使環(huán)境空氣以一恒定的流量通過(guò)采樣濾膜，顆粒物則沉積在濾膜上。測量出一定間隔時(shí)間前、后的2個(gè)振蕩頻率，就能計算出在這一段時(shí)間里收集在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再除以流過(guò)濾膜的空氣的總體積，得到這段時(shí)間內空氣中顆粒物的平均濃度。

以本方法為測量機理的代表儀器是美國RP公司的TEOM系列RP—1400 a監測儀，該儀器直接和實(shí)時(shí)測量室內(外)環(huán)境中小于10μm的煙塵質(zhì)量濃度。其技術(shù)特點(diǎn)是高精度，小時(shí)平均質(zhì)量濃度為±1.5μg/m3，24 h平均質(zhì)量濃度為±0.5μg/m3，高分辨率為0.01μg/m3。

微量天平振蕩法適用范圍很廣，現代主要用于空間環(huán)境表面污染(分子污染和顆粒物污染)的監測，又因其高靈敏度、高分辨率及實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、輸出數字化等優(yōu)點(diǎn)在電化學(xué)和生物領(lǐng)域備受關(guān)注。