空气中分子态无机污染物检测方案

Scentoscreen便携式CO2红外分析器在室内环境检测中的应用 刘建龙1,2 张国强1 郝俊红1 韩杰1 （1湖南大学土木工程学院 2株洲工学院土木系） 摘 要：红外分析器是检测室内二氧化碳和一氧化碳浓度的常用最好仪器。本文介绍了一种Scentoscreen便携式红外分析器，包括其外形特点，工作原理和使用方法，最后给出了应用实例。。。。。。及其 关键词：便携式红外分析器 二氧化碳 室内空气品质 1 引言 CO2是人体内的代谢废气，一般情况下，成人每小时可呼出CO2为20~30L；儿童每小时呼出量为成人的1/2。当室内空气中CO2体积分数为0.07%时，少数气味敏感者对此已有所感觉；当空气中CO2体积分数达到0.10%时，则有较多人感到不舒服；当空气中CO2体积分数达到2%时，室内空气相当不良。室内居住密度过大和活动频繁时，室内CO2体积分数也明显增加，此时室内细菌总数也较高。CO2体积达3%时，人体呼吸程度加深；达4%时，产生头晕、头痛、耳鸣、眼花、血压上升；达8%~10%时，呼吸困难、脉搏加快、全身无力、肌肉由抽搐至痉挛、神智由兴奋至丧失；达30%时，可出现死亡。可见，空气中室内CO2浓度的高低可以反映出室内有害气体的综合水平，也可反映出室内通风换气的实际效果[1][2]。确定室内空气中CO2的浓度，是研究其对人体影响的必要条件。红外分析法是检测CO2的常用的方法[3][4]。中华人民共和国《室内空气质量标准》GB/T 18883-2002中规定的CO2的检测方法为不分光红外气体分析法。目前，在环境检测机构各部门中普遍使用。本文主要介绍一种使用方便的便携式红外分析器，可用于现场检测室内空气中的CO2。 2 仪器简介 该款国产的便携式红外分析器主要用于进行现场分析，如室内空气品质监测、室内环境保护、环境监测、劳动保护、人防系统及卫生防疫等的CO2监测。便携式红外分析器能迅速的对空气中的CO2浓度进行测定。该仪器可由充电电池供电，在现场使用非常方便。该仪器重量轻，仅有2kg；体积小，长Х宽Х高为：240×185×85mm3，其测量范围大为：0-5000PPM，0-100%，检测人员能够方便地携带到现场（见图1）。其附属设备几乎没有，只要在使用之前充好电就不要带任何设备。充电电池使用时间在20个小时左右。 3工作原理与使用方法 3.1工作原理 该仪器是根据比尔定律和气体对红外线的选择性吸收设计而成的。采用时间双光束系统，气体滤波及半导体检测器。 红外光源发出的红外线能量为I0，它通过一个长度为L的气室之后，能量变为I1（吸收关系如图2所示），如果气室中有吸收红外线能量的气体时，如CO2，则能量I1满足下式： 式中： K——气体的红外线吸收系数； C——被测定气体的浓度； L——气室的长度。 K是气体的一个吸收特性系数，不同的气体，该值不一样。CO2的特征吸收滤长是4.26µm，也就是说CO2对波长为4.26µm的红外线能量有强烈的吸收，选定3.9µm波长为参比波长，因为CO2气体在这一区域不吸收红外线能量。 当气室长度L一定时，从上式看出，I1的大小仅与气体浓度有关，测量出I1的大小就等于测量出气体浓度的变化。 3.2使用方法 该仪器使用简单方便，总的来说分为三个步骤，即启动（预热）、校零点和现场测量。 （1）启动（预热） 仪器在使用前要让仪器预热2~5分钟，按下仪器上的“POWER”开关（见图1），红色指示灯亮，再将“TEST”开关向上扳动，仪器表关指示出电源电压，外接要大于8V，内部充电电池要大于6V，否则不能正常工作。如果电源检查正常，则将“TEST”开关扳下，预热2~5分钟。 （2）校零点 将仪器侧面板上的圆形切换阀旋钮顺时钟方向拧到“零点”位置后，打开“PUMP”开关，黄色指示灯亮并可听到泵的声音，说明泵在工作，约15秒后，若表头指示不时零，旋动前面板“ZERO”电位器，将指示值调为“0”。 （3）现场测量 将取样器接在仪器入口，打开泵开关，便可将被测环境的气体抽入仪器内，从显示器上直接读出被测的CO2气体浓度，测量下一个数据时，不必回零，只要将联样器拉杆指向被测处，即可立刻读出数据。一般情况下，工作 一小时后，应该检查零点。当零点漂移较大时，需旋转零点电位器进行调整，若变化不大，仍可继续工作，而不必进行修正。 4 应用实例 在2003年7~12月份，作者使用便携式红外分析器对长沙、上海、武汉和北京市的一些民用住宅进行了CO2浓度检测，得出到了许多重要的有研究意义的数据。下面介绍该仪器在其中长沙、上海、武汉和北京所测得的数据。使用 时按上述步骤操作，得到了如表1所示数据。 从表1可知，长沙某住宅二的二氧化碳浓度最高达到了6330ppm，为什么超标这么多，这不是仪器的问题，而是当时室内密闭，而且室内温度达到32℃，15平方米的房间内呆了7个人，所以造成了二氧化碳浓度的聚积。其余住宅，室内二氧化碳的浓度都没有超标[5]。 作者在使用这款仪器时，真正感觉到了它的方便，如数据稳定较快且能实时反应测点CO2的浓度水平，使用简单，操作方便。 5 结语 红外分析器在现场使用非常方便，随着人们对室内空气品质研究的不断深入，这种仪器将在室内环境检测中应用越来越广泛。由于空气中室内CO2浓度的高低可以反映出室内有害气体的综合水平，也可反映出室内通风换气的实际效果，所以只有知道的CO2实际浓度才能对室内环境进行进一步地了解与研究。便携式红外分析器由于仪器本身独特的优势，很适合于进行室内环境的现场室内空气质量监测。另外，便携式红外分析器能够得到实时的数据。故便携式红外分析器在室内环境研究中的应用将越来越广泛，所以作者先简单介绍便携式红外分析器在室内环境检测中的一些应用经验。 参考文献 [1] 张国强，喻李葵. 《室内装修-谨防人类健康的杀手》. 北京：中国建筑工业出版社，2003 [2] 刘建龙，胡俊红， 创造舒适的室内空气品质，株洲工学院学报，2002Vol（16）4：89~90 [3] 宋广生.室内环境质量评价及检测手册. 北京：机械工业出版社，2002年. [4] 周中平、赵寿堂、朱立等. 室内空气污染检测与控制. 北京：化学工业出版社，2002年. [5] 《室内空气质量标准》，中华人民共和国国家标准，2002 Applying a handy infrared analytical instrument in indoor environment Liu Jianlong1,2 Zhang Guoqiang1 Hao junhong1 Han Jie1 (1 Hunan University, 2 Zhuzhou Institute of technology) Abstract: Infrared analytical instrument is often used to survey concentration for CO2 of indoor air. This paper introduces a handy infrared analytical instrument including appearance characteristics, working principle and operation method. At the end of the paper, an applying example is presented. Keywords: Handy infrared analytical instrument CO2 Indoor air quality 作者简介：刘建龙（1974~ ），男，在读博士研究生；湖南大学土木工程学院（ 410082）；0731-8821312；E-mail：jlliu7887@sina.comjlliu@chinahvacr.com 基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：50078020）；国家科技攻关计划课题（编号：2002BA806B02）；国家教育部高校青年教师教学科研奖励计划项目 图2 吸收关系示意图 图1 便携式CO2分析仪 表1 名称 CO2(ppm) CO(ppm) 长沙某住宅一 820~960 0.05~2.4 长沙某住宅二 920~6330 1.60~4.40 上海住宅三 400~680 0.225~2.25 武汉住宅四 460~470 ------------- 北京住宅五 500~600 2.5~5.88 北京住宅六 650~940 3.5~3.63