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环保仪器的发展与计量

减小 增大 作者:陈东玲 来源:本站原创 发布时间:2015-02-09

潍坊市计量测试所 陈东玲

  在科技工业不断发展的同时,我们常常感叹蓝天为什么越来越灰暗,空气为什么越来越“沉重”,河流为什么越来越浑浊, 土壤为什么原来越“富有”。其实,就是我们的环境已经遭到了严重的破坏。于是,环保口号越来越响亮。那么,何为环保?其实我们可以简单地理解为看得见一片蓝天,呼吸着纯洁的空气,喝得着纯净的水质,用得着一方净土。所以,环保仪器在我们的身边扮演着尤为重要的角色。

  近年来,我国环保类仪器仪表产业虽然取得一定进步,在品种和数量上基本能够满足实际需求,但使用时存在监测频次低、采样误差大、监测数据不准确等问题。这些问题既影响环境管理的科学决策和执法的严肃性,又易挫伤企业治理污染和保护环境的积极性。高质量的分析仪、专用监测仪器和自动监测系统多是国外引进的,国产仪器占的份额很小,虽说目前这种局势正在改变,但在产品结构、研发能力等方面还有很多工作要做。当然,计量工作从来就是所有检测工作的基础,只有计量保证环保仪器的准确有效,才能有效的监测环境,提供绿色的解决方案。

  在我们的计量工作中,已经接触到了大量的环保仪器,不论是环境监测中心,还是企业的环评监测,都用到了大量的仪器。我们常见的有酸度计、电导率仪、浊度计、分光光度计,原子荧光分光光度计、原子吸收分光光度计、化学需氧量检测仪等等,都在环境监测中起到一定的作用。不得不否认,仪器的发展速度已经远远超过了相应计量检定方法的速度。所以环保仪器的计量同样也有着广阔的前景。

  一、大气监测仪器与计量

  我们先了解一下大气监测的环保设备。就近来说,PM2.5在几年前就已经受到了人们的广泛关注。为什么雾霾天气越来越多?为什么空气越来越浑浊?为什么很多小孩子经常咳嗽?很大程度上我们都把PM2.5视为罪魁祸首。一般而言,粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等,而PM2.5则主要来自日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。PM2.5常见的测试方法包括重量法、β射线吸收法、微量震荡天平法、激光检测法、灰尘传感器法、烟雾传感器法。监测PM2.5的仪器的计量还没有相应的规程,那么又该如何校准该类仪器的准确性呢?有的监测机构测量PM2.5采用的方法为称量法和Beta射线法。称量法和Beta射线法都是通过空气流量采样的方式,其实也是相当于运用一个粉尘采样器装置,但是在测量PM2.5的原理上两者有区别。在还没有相应的规程下,有的检测机构检定这些设备的计量标准器名称叫做粉尘采样器检定装置,主标准器有便携式气体、粉尘、烟尘采样仪等。

  在生产、储运和使用气体的多行业中会有多种有毒有害的气体,也在危害着我们的健康。环保监测、疾控中心、交通安全、军工、家装建材、石油、化工、等多部门和行业使用的检测仪,比如常说的TVOC、乙醇、甲醇、甲醛、丙酮、苯、环戊烷、环氧乙烷等一切有机挥发物测试仪、分析仪,它们的检定、校准也非常关键。而这些有机物质,在常温常压下是呈液体状态,比如甲醇、乙醇、乙醚、苯、环戊烷、环氧乙烷、丙酮、TVOC等等。由于它们的化学和物理性质所致,要将这些液态有机物质准确配制成高压钢瓶包装储存的气体标准物质,在国内外技术上均有难度。采用常规的重量配制、高压气瓶包装和储存,容易被瓶体、阀门等吸附,高浓度还不易汽化。所以得不到准确的该类气体标准物质,就造成了开展上述气体分析仪、测试仪的标定和分析方法的评价工作的根本问题。

  随着科技的发展,有种新型的液态有机溶剂动态配气装置可以完成以上的工作,既快速又准确有效,是这类检测检定、仪校准的新装置。这种配气装置将液态有机溶剂自动进行静态配制,接着再进行连续动态稀释,根据需要配出的气体可静态使用,也可动态使用,一次进样,可连续稀释成任何浓度。避免了配一种浓度进一次样的繁琐,减小了用高纯溶剂配制低浓度时,由于取样量小而引起的配气误差。例如,甲醛检测仪的检定规程提及到的校准装置就是动态配气装置。这种新型的液体有机溶剂动态配气装置更加完善,可以检定校准多种有毒气体的分析仪。

  二、水质监测仪器与计量

  水是生命之源。所以水的质量安全更不容易忽视。在我们的常识中,我们可以很轻松的了解水的酸碱度,水的电导率,水的浊度等等,但是水质中,我们更不能忽视余氯/总氯的含量。有时候,我们为了净化水质,会用到一些消毒剂、漂白剂,所以在水质中残留了很多各种状态的氯。氯消毒剂是目前普遍使用的消毒剂,在自来水、游泳池和餐具等的消毒中被广泛使用。但是含氯消毒剂在消毒的同时会产生多种副产物,因此,经氯化消毒的水质安全性日益受到人们的关注。余氯含量是评定水消毒效果的一个重要指标。为抑制水中残留细菌、病毒等微生物的再度繁殖,水经过含氯消毒剂消毒一段时间后,应有适量余氯在水中,以保证持续的杀菌能力。但是当余氯含量过高时,容易引起水质二次污染,常引发致癌物质的产生,引起溶血性贫血等,对人类健康有一定的危害作用。因此,有效地控制和检测余氯含量在供水处理中至关重要。

  目前是众多自来水公司、食品企业、制药企业、水处理工程公司和物业管理公司用于检测和监测日常水中余氯含量,都配有各种各样的余氯/总氯检测仪,这是一种用于快速分析水体中余氯值的小型仪器,多指便携式。原理可以分为电化学方法与分光光度方法,国内市场上的便携式余氯检测仪绝大多数为分光光度方法,整台仪器相当于一台小型的分光光度计,水样经与专门的试剂反应后,通过分光光度方法计算出其余氯值。

  由于便携式余氯检测仪的结构不复杂,很多仪器生产商都可以提供这类产品。一台稳定性良好的余氯检测仪除了仪器本身以外,配套试剂也很关键,其决定了检测的精度。由于这类仪器的计量还没有相应的规程,根据其原理可以设定相应的校准方法,借鉴分光光度计的检定方法制定相应的校准方法。还有一大部分仪器直接读数,测得水质中的氯含量,这类仪器可以用研制的相应的标准物质进行校准。如余氯速测盒已经得到了很好应用。

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