3月3日著名前央视记者柴静发布了关于“雾霾”的纪录片《穹顶之下》。该片通过网络渠道一经发布,就引起了社会各界的高度关注,并引发了新一轮的关于PM2.5的激烈讨论。不论是对她强烈支持和赞许,还是对她的数据以及动机有所怀疑,但有一点是我们都不能否认的,那就是“雾霾”已是一个既成事实,PM2.5正在无孔不入地侵入我们的生活,威胁到我们的健康。
柴静关于“雾霾”的纪录片引人深思
看过《穹顶之下》的人基本上都被科普了一下,也就知道了PM2.5是我们肉眼无法看到的存在,那么问题来了,我们应如何感知危险呢?也许你会说,买一个柴静同款XX牌空气检测器就可以了,这个回答当然是完全正确的,但是非常遗憾,我们在这里并不是来推荐空气检测器品牌的,而是要来说一说,真正“看见”PM2.5的那一双“眼睛”
不论是柴静同款还是某某同款,简单来说,这些尘埃粒子计数器都是测试大气中及室内等浮游粒子浓度的仪器,其使用了光散射及β射线法等测量方法进行测量。图1中的尘埃粒子计数器是应用光散射的仪器。
图1 依据光散射放射尘埃粒子计数器的构造
如果光通过的地方有浮游粒子,光照到浮游粒子上就会产生散射,浮游粒子越多,散射光越强且与浮游粒子的量成比例。浮游粒子如此之小,它所散射出来的光可想而知也是比较微弱的,这个时候,就需要睁开能够“看见”它的“眼睛”了,而这只“眼睛”就能够捕捉到这些微弱的光信号的探测器了。
光电倍增管是其中一种,其具有独特的高灵敏度,在检测PM2.5的仪器中,用光电倍增管来接收该散射光,将此信号积分后变换成脉冲信号,使其输出和浓度相对应。而这种方法对浓度的变化可以立刻进行跟踪,因此适用于要进行连续且长时间变化检测的场合。不过,有时候尽管质量浓度一定,也有因粒子形状、折射率不同等引起散射光量变化,这样会一定程度上影响到测量结果的准确性。为了避免这样的情况,部分仪器则采用了β射线法,β射线在透过物质时,其被吸收的量和物质的质量是成比例的,因此,利用这一方法,可首先让浮游粒子附着在滤纸上,然后通过测量附着前后β线吸收量之差来出求质量。
而为了更方便的使用,模块化的探测器则更受推崇,图2中的探测器则是集成了闪烁体、光电倍增管、分压器、高压模块等原件的β射线计数型闪烁探测器,可直接输出具有固定幅度的脉冲TTL信号,结合配套软件,可快速进行信号的采集和处理。
图二 北京滨松产β射线闪烁探测器CH320-02、CH286-05
以上两种产品在实验室和权威的大气监测站已经大显身手,时刻提供着外部环境空气中PM2.5的含量数据。但是人们如今不仅担心室外的空气,室内的空气质量如何也是令人忧心的一件事,大家都越来越想想知道,此时此刻此地的每一口呼吸都是否是新鲜无害的。因此手持的测量仪器便成为了大众的选择。
可用于PM2.5探测的硅光电二极管滨松S1223-01
手持的测量仪器有一个突出的特点,那就是“小”,因此对内部的原件尺寸也存在着一定的要求。光电倍增管以及模块化探测器的体积普遍偏大,因此难以很好的满足手持级设备的需求。这个时候小尺寸的PIN光电二极管就成为了大家的最爱。采用PIN光电二极管作为探测器的PM2.5探测仪器一般采用激光散射法进行PM2.5的检测,在方法上也和尘埃粒子计数器相似,通过探测打在尘埃粒子上产生的散射光,来进行PM2.5的检测。每一个粒子的散射会产生一次散射光,通过PIN光电二极管测量就会产生一个脉冲信号,而散射光的光强不同又能反应该散射粒子的粒径大小,表现为每个脉冲信号的幅值不同。这样在测量出一系列的脉冲信号后,就可以通过计算机筛选直径小于等于 2.5 微米的颗粒物所产生的信号,计算PM2.5的浓度。这种方法对探测器的要求是要有较高的响应频率,同时有较小的体积。PIN二极管正好符合这样的要求,它较低的成本也满足了家用产品的价格需求,是生产供个人使用的手持式PM2.5测量计的理想选择。
“雾霾”现如今已经成为了一把利刃,刺痛着我们每一次的呼吸。我们不光要用这些探测器去“看见”PM2.5并采取防护措施,还要在意识上真正的“看见”PM2.5,并从我做起,坚持绿色出行、抵制危害大气的行为等等,以实际行动守护住我们的“呼吸”。
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