基于β射线法的PM2.5连续在线监测的相关问题研究

摘要

随着我国在空气质量污染防治方面力度的加大,掌握各地区的环境污染程度显得尤为重要,空气污染指数中PM2.5(细颗粒物)浓度过高造成了严重的危害,因此环境对PM2.5监测的需求是迫切的。本文基于国内外现有的PM2.5监测理论和方法,结合实际需要,搭建了基于β射线吸收法的PM2.5连续在线监测系统,并且有重点地对若干关键问题进行了研究。
　　首先,本论文基于流体动力学理论,介绍了旋风切割器的采样分离原理,利用计算流体动力学的气固两相流模型模拟旋风切割器内部的气流场,计算得到关于速度分布、压强分布的模拟图像,以及跟踪粒子运动的统计结果。通过分析流量对分离效果的影响,总结出PM2.5旋风切割器一般在约16L/min的稳定流量下工作。
　　其次,从射线测量的基本原理出发,介绍了基于β射线吸收定律的检测方法、测量计数值近似服从的正态分布规律以及数据的变量回归分析方法。基于β射线检测原理搭建了实验仪器,描述了主要构成模块和仪器监测的操作步骤,并且简要说明了其中关键器件,给出了搭建完成的实物图。
　　最后,对监测仪器的实验结果进行数据处理,分析了30组“称重法-β射线法”数据对的相关程度,表明两种方法没有显著性差异;采用线性回归加以校正,得到了更加准确且具有现实意义的数据。同时,将实验系统现场测量的数据和环保局三个监测站的数据进行对比,实验结果与华苑产业园监控点的数据趋势基本一致。通过以上对分离和检测两方面的研究,为提高基于β射线法的PM2.5监测系统在外界环境工作的准确性和稳定性奠定了基础。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 PM2.5在线监测技术与方法

1.3β射线吸收法的发展现状和研究意义

1.4 论文研究内容

第二章 基于CFD的采样系统模拟

2.1 旋风切割器的流体动力学基本理论

2.2 计算流体动力学

2.3 结果分析

2.4 本章小结

第三章 基于β射线法的仪器设计

3.1 射线测量的基本理论

3.2 PM2.5监测实验仪器的构成

3.3 本章小结

第四章 实验及系统评价

4.1 实验结果

4.2 现场实验

4.3 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 研究工作总结

5.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢