利用光散射法监测空气污染

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利用光散射法监测空气污染
光散射法是目前检测小颗粒物的方法中运用非常广泛的一种。首先我们需要知道什么是光散射。光散射是指光线通过不均匀的介质而偏离其原来的传播方向，散幵到所有方 向的现象。在均匀介质中，光线将沿原有的方向传播而不发生散射现象，当光线 从一均匀介质进入另一均匀介质时，根据麦克斯韦电磁场理论，它只能沿着折射 光线的方向传播，这是由于均匀介质中偶极子发出的次波具有与入射光相同的频 率，并且偶极子发出的次波间有一定的位相关系，它们是相干的，在非折射光的 所有方向上相互抵消，所以均匀介质不发生散射。如果在均匀介质中掺入一些大小为波长数量级且杂乱分布的颗粒物质，它们 的折射率与周围均匀介质的折射率不同，原来均匀介质的光学均匀性遭到破坏， 这些不均匀无规则分布的颗粒物就会引起光的散射。
散射光中，携带了有关散射颗粒物的很多信息，诸如颗粒的大小、粒度分布、浓度等。要想从散射光 中得到这些信息，就必须运用一套光散射理论，对所接收到的散射光进行分析、 处理。光散射法基于光散射原理。当光束入射到颗粒（不管是固体颗粒、液滴或气泡）上时将向空间四周散射，光的各个散射参数则与颗粒的粒径密切相关，这就为颗粒测量提供了一个尺度。可用于确定颗粒粒径的散射参数有：散射光强的空 间分布、散射光能的空间分布、透射光强度相对于入射光的衰减、散射光的偏振度等。通过测量这些与颗粒粒径密切相关的散射参数及其组合，可以得到粒径大小和分布，因此使得光散射式颗粒测量仪的型式多样。
而我所知的四川瞭望的ZS4T扬尘监测系统也运用了此种原理，并且效果也很好。沈阳环境污染曾高达1200ug/m3，市民戴防毒口罩出门，其主要污染源来源于工业粉尘、燃煤、机动车尾气、扬尘等几方面，其中扬尘就占据污染源的28%，是当前大气污染的主要因素之一，工地也是目前PM2.5、PM10、TSP贡献最大的罪魁祸首。扬尘监测系统适用于码头、工地、广场、小区、交通道路，此系统从根本上解决了PM2.5、PM10、TSP无据所查的困难。它可以全天候全自动 24小时365天持续不间断工作，实时监测空气质量，也让人们省了不少心。
光散射法之所以能在很短的时间内获得广泛应用，是因为与其它测量方法相比具有如下显著优点：
1、 适用性广：除了测量固体颗粒（粉末）外，还可以测量液体颗粒（液滴）、 气体颗粒（气泡），这是其它方法无法比拟的。
2、 粒径测量范围宽：从几个纳米（10-3μm)到约103μm甚至更大。可测粒径的响 应范围高达6个数量级，这是其它方法难以做到的。
3、 测量准确、精度高、重复性好，对单分散性高分子聚合物标准粒子的测量误 差和重现性偏差可以限制在1〜2%之内。
4、 测量速度快。由于光电转换的时间十分短促（约10-8sec)，及现代计算机技术 的应用，一次测量（包括数据采集和处理）可以在1分钟、十几秒甚至更短的 时间内完成，实时性好。
5、 所需知道的被测颗粒及分散介质的物理参数量少。多数情况下，只要知道被 测颗粒与分散介质的相对折射率即可> 如采用衍射式激光测粒仪时，可以完 全不需知道待测颗粒和分散介质的任何物理参数，使用中的限制量少。
6、 仪器的自动化和智能化程度高。可以避免或排除测量过程中操作人员主观因素的影响；仪器的操作简单，使用方便，一般人员经两三天培训后即可掌握。
7、在线测量。由于光的透射性，光散射特别适宜于在线测量，无须取样，避免 了由此可能产生的各种偏差，也不会对被测对象或测量环境造成干扰，测量 结果更符合真实情况。
因此光散射法应用非常广泛，并且技术已经比较成熟，测量误差也控制的非常好，是现如今非常可靠的一种方法。