مراقب المعادن الثقيلة في الغلاف الجوي عبر الإنترنت
جهاز مراقبة المعادن الثقيلة في الغلاف الجوي عبر الإنترنت هو حل متطور لمراقبة جودة الهواء، مصمم لقياس الجسيمات العالقة في الهواء ومحتوى المعادن الثقيلة فيه بشكل مستمر وموثوق. يدمج الجهاز تقنية التألق بالأشعة السينية (XRF) الانصهارية، وكشف امتصاص أشعة بيتا، ونظام إثراء تلقائي للجسيمات الهوائية، مما يوفر نتائج قياس مستقرة وقابلة للتكرار ودقيقة. صُمم هذا النظام خصيصًا للمراقبة البيئية طويلة الأمد، ويتوافق مع معيار وكالة حماية البيئة الأمريكية IO-3.3، مما يجعله مناسبًا لبرامج المراقبة التنظيمية، والمؤسسات البحثية، وتطبيقات التقييم البيئي.
يُوفر هذا المُحلل قياسًا دقيقًا لتركيز كتلة الجسيمات العالقة في الهواء، مع تحديد التركيب العنصري لهذه الجسيمات في الوقت نفسه. وهو قادر على الكشف عن آثار المعادن الثقيلة مثل الرصاص والكادميوم والكروم والزرنيخ، بالإضافة إلى دعمه لرصد تركيز الجسيمات الدقيقة. صُمم النظام لضمان الكفاءة التشغيلية والاستقرار، ويدعم التشغيل الآلي الكامل دون الحاجة إلى تدخل بشري، مما يُتيح جمع البيانات باستمرار على مدى فترات رصد طويلة بأقل قدر من التدخل اليدوي.
ويبرز الرئيسية
- الرصد المستمر عبر الإنترنت للمعادن الثقيلة والجسيمات العالقة في الغلاف الجوي
- تحليل تركيز كتلة الجسيمات الدقيقة وتحليل العناصر في نظام واحد
- حساسية عالية للكشف عن آثار المعادن الثقيلة
- مصمم للتشغيل طويل الأمد والمستقر وبدون مراقبة
- مناسب لمحطات المراقبة الثابتة وعمليات المراقبة المتنقلة
تطبيق
- المراقبة عبر الإنترنت للمعادن الثقيلة PM2.5
- المراقبة عبر الإنترنت للمعادن الثقيلة في غازات المداخن
- الاستجابة الطارئة لحوادث التلوث الدخاني
- فحص عشوائي لانبعاثات غازات المداخن من المؤسسات
- مراقبة الإشعاع النووي عبر الإنترنت في محطات مراقبة الإشعاع
- الكشف عن المعادن الثقيلة بعد حرق النفايات الصلبة أو النفايات
- الكشف السريع عن المعادن الثقيلة في عوادم السيارات
- التقييم البيئي والترخيص
- تحديد مصدر التلوث وتتبعه، والتنبؤ بالتلوث، والإنذار المبكر
- اكتشاف التجارب الميدانية وإنفاذ القانون
شرح عملية الفلورسنت بالأشعة السينية
عندما يتم قصف عينة بالأشعة السينية، فإن الطاقة تثير الذرات الموجودة داخلها، مما ينتج عنه فلورسنت الأشعة السينية. يحدث هذا عندما تطرد الأشعة السينية الإلكترونات الداخلية من غلافي K وL للذرة. يتم ملء الفراغات الناتجة عن ذلك بواسطة الإلكترونات الخارجية ذات الطاقة الأعلى، والتي تطلق الطاقة الزائدة على شكل فلورسنت الأشعة السينية عند الانتقال إلى مدارات ذات طاقة أقل.
تعمل خطوط الأشعة السينية المنبعثة هذه كتوقيعات فريدة للعناصر، مثل بصمات الأصابع، ولا تتأثر بالتكافؤ الكيميائي للذرة. ترتبط شدة الإشعاع المنبعث بشكل مباشر بتركيز العنصر المحدد في العينة.
الاعداد
يتميز جهاز تحليل المعادن الثقيلة الجوي عبر الإنترنت بنظام إثراء الجسيمات الهوائية، ونظام غشاء الملف، ووحدة كشف امتصاص أشعة ألفا، ونظام تحليل XRF، ونظام تحكم حاسوبي. باستثناء قاطع الجسيمات ومضخة أخذ العينات، يُغلّف النظام بالكامل في صندوق واحد مدمج، مما يضمن سهولة النقل وسهولة التركيب.
مبدأ تقني
يستخدم جهاز تحليل المعادن الثقيلة في الغلاف الجوي عبر الإنترنت نظام أخذ عينات دقيق بتدفق ثابت لضمان التحكم الدقيق في حجم الهواء المجمع. يتم إثراء جزيئات الهواء من خلال غشاء مرشح، ويتم استخدام طريقة امتصاص الأشعة بيتا للكشف عن تركيز الجزيئات على غشاء المرشح، مع تحديد تركيز جزيئات الهواء بـ C1 (μg/m³).
ثم يتم تطبيق تقنية الفلورسنت بالأشعة السينية للكشف عن المحتوى العنصري في الجسيمات، مما يوفر تركيز العنصر في الهواء بوحدة C2 (نانوغرام/م³). من خلال الجمع بين قياسات تركيز الجسيمات وتركيز العناصر، يتم حساب تركيز كتلة العناصر في الجسيمات (C3) على النحو التالي:
C3 = (C2 / C1) * 10³ (جزء في المليون)
بالإضافة إلى ذلك، يتم حساب النسبة المئوية لمحتوى العناصر في الجسيمات (P) على النحو التالي:
ص = (C2 / C1) * 10⁻³ * 100%
صورة وظيفية للعمل
ميزة الأداء
- الكشف الدقيق عن المعادن الثقيلة: يقيس هذا الجهاز بدقة محتوى مختلف المعادن الثقيلة، مثل الرصاص والكادميوم والكروم والزرنيخ، مع حد كشف منخفض يصل إلى 0.01 نانوغرام/م³. ويمكن تصميم نماذج عناصر مخصصة لتلبية متطلبات المستخدم.
- الهيكل والتركيب: توجد الوحدة الرئيسية داخل هيكل قياسي دولي مقاس 19 بوصة، مما يسمح بالتثبيت على مركبات المراقبة المتنقلة أو في خزائن قياسية في محطات جوية آلية.
- الموثوقية العالية والاستقرار: تم تصميم الجهاز لتحقيق درجة عالية من الموثوقية والاستقرار التشغيلي، مع قدرات تشخيص الأخطاء الذكية والتصحيح الذاتي.
- وحدة المعايرة المدمجة: يتميز النظام بوحدة معايرة مدمجة تعمل تلقائيًا على معايرة إحداثيات طيف XRF الأفقية والرأسية. يمكن تعديل تردد المعايرة، ويضمن مصدر معياري داخلي معدني محدد التحكم التلقائي في الجودة ووظائف الإنذار.
- التحكم في التدفق والمعايرة: يتم تحقيق التحكم الدقيق في ظروف التدفق المأخوذة من العينات من خلال وحدة تحكم في تدفق الكتلة، وأجهزة استشعار درجة الحرارة والضغط، مع إمكانيات معايرة التدفق التلقائي.
- نقل البيانات والمراقبة عن بعد: يدعم المحلل أوضاع نقل البيانات المتعددة، بما في ذلك RS232/485، وUSB، وGPRS، وADSL، وEthernet، مما يتيح النقل عن بعد، والمراقبة، وتفتيش المعلمات التشغيلية، والحالة، والبيانات.
- الحماية من الإشعاع: يتضمن النظام تدابير احترافية للحماية من الإشعاع، مما يضمن عدم تسرب الإشعاع في جميع الاتجاهات أثناء القياسات.
- اختبار غير مدمر: يقوم النظام بإجراء اختبارات غير مدمرة، ويمكن تخزين عينات فيلم المرشح لمزيد من التحليل.
- أخذ العينات والتحليل القابل للبرمجة: يتيح المحلل إمكانية برمجة أوقات أخذ العينات والتحليل، مما يوفر مرونة في التشغيل.
يمكن تركيب النظام في مركبة مراقبة متنقلة، مما يجعله مثاليًا للمراقبة الطارئة والفحص السريع لحوادث التلوث البيئي المفاجئة.
نظام إثراء الجسيمات في الهواء
يتكون النظام بشكل أساسي من قاطع الجسيمات، ونظام التدفئة الديناميكي (DHS)، وشريط ورق الترشيح، ومضخة أخذ العينات، مما يضمن الأداء الموثوق والفعال.
قاطع الجسيمات
يتضمن النظام ثلاثة أنواع من قواطع الجسيمات - TSP، وPM10، وPM2.5 - يمكن اختيارها بناءً على متطلبات المستخدم. تتيح هذه القواطع تصنيف وتحليل المعادن الثقيلة في جسيمات بأحجام مختلفة. كما تم تعزيز النظام بمستشعر درجة الحرارة والرطوبة الخارجية، مزود بدرع شبكي وعازل للحماية من الصواعق لضمان تشغيل موثوق في مختلف الظروف.
نظام التدفئة الديناميكي (DHS)
ينظم نظام DHS درجة حرارة الهواء الذي تم أخذ عينة منه بشكل ديناميكي للتحكم في رطوبته، مما يزيل بشكل فعال تأثير الرطوبة على دقة الاختبار.
مضخة أخذ العينات
يتميز النظام بمضخة غشاء عالية الكفاءة مع معدل تدفق أقصى يبلغ 20 لترًا في الدقيقة ومستوى فراغ أدنى يبلغ 0.5 باسكال، مما يضمن أداء أخذ عينات موثوقًا ودقيقًا.
نظام غشاء الملف
يتكون النظام بشكل أساسي من محرك فيلم الشعر، ومحرك استقبال الفيلم، وقضيب توجيه، وغشاء فلتر PTFE، ومكونات أساسية أخرى، مما يضمن التشغيل الفعال.
يستخدم النظام غشاء فلتر PTFE متخصصًا، يختلف عن أغشية الفلتر التقليدية المصنوعة من الكوارتز أو الألياف الزجاجية أو كلوريد البولي فينيل المستخدمة عادةً لقياس الجسيمات. يخلو غشاء الفلتر هذا من المعادن الثقيلة، مما يقلل من خلفية القياس، ويوفر قوة كافية للأداء الموثوق.
وحدة كشف امتصاص أشعة ألفا
يتم تجميع جسيمات PM2.5 على ورق الترشيح، ويتم توجيه شعاع من أشعة بيتا عبر المرشح والجسيمات. ومع مرور الأشعة، يتم تخفيفها عن طريق التشتت، مع كون درجة التخفيف متناسبة بشكل مباشر مع وزن جسيمات PM2.5. من خلال قياس تخفيف الأشعة، يمكن حساب وزن PM2.5 بدقة.
يستخدم النظام مصدرًا مشعًا منخفض الطاقة من الكربون 14، تم اختياره لاستقراره وسلامته ومتانته. يكون مستوى نشاطه عمومًا أقل من القيمة المعفاة، مما يضمن الامتثال لمعايير السلامة الإشعاعية.
نظام التحكم بالكمبيوتر
يتم تجميع جسيمات PM2.5 على ورق الترشيح، ويتم توجيه شعاع من أشعة بيتا عبر المرشح والجسيمات. ومع مرور الأشعة، يتم تخفيفها عن طريق التشتت، مع كون درجة التخفيف متناسبة بشكل مباشر مع وزن جسيمات PM2.5. من خلال قياس تخفيف الأشعة، يمكن حساب وزن PM2.5 بدقة.
يستخدم النظام مصدرًا مشعًا منخفض الطاقة من الكربون 14، تم اختياره لاستقراره وسلامته ومتانته. يكون مستوى نشاطه عمومًا أقل من القيمة المعفاة، مما يضمن الامتثال لمعايير السلامة الإشعاعية.
نظام تحليل XRF
يتكون نظام تحليل فلورسنت الأشعة السينية بشكل أساسي من أنبوب أشعة سينية منخفض الطاقة، وجهاز كشف فلورسنت الأشعة السينية، وجهاز تبديل متعدد المرشحات، وجهاز معايرة صفرية أوتوماتيكية، ومحلل رقمي متعدد القنوات، وبرنامج تحليل، مما يضمن تحليلًا دقيقًا وفعالًا للعناصر.
يتميز برنامج التحليل بتصميم معياري هرمي متقدم، يوفر وظائف قوية ومرنة لإعداد البيانات والمعايرة والتخزين والعرض والاستعلام والتحليل والنقل.
منصة ذكية
من خلال تحليل المكونات الرئيسية والارتباطات العنصرية من خلال نظام XRF، توفر العملية أساسًا أكثر دقة لتتبع التلوث وتحليل المصدر.
يتيح النظام مراقبة مستمرة في الوقت الفعلي عبر الإنترنت لتركيز واتجاهات العناصر المعدنية الثقيلة في الجسيمات (PM2.5)، مما يوفر بيانات أساسية لتقييم انبعاثات التلوث وجودة الهواء.
يتيح النظام إجراء اختبار تعاوني متكامل لتركيز الجسيمات المحمولة جواً ومستويات المعادن الثقيلة في الغلاف الجوي، والذي يستخدم غالبًا لتحليل القيمة الخلفية والنشاط البيئي ومصادر المعادن الثقيلة.
امدادات الطاقة العاملة | 220 فولت تيار متردد ± 10%، 50 هرتز ± 1 هرتز (110 فولت متاح أيضًا) |
قياس درجة الحرارة المحيطة | -40 ~ 50 ℃ |
قياس الرطوبة المحيطة | 0٪ RH ~ 90٪ RH |
درجة حرارة تشغيل الوحدة الرئيسية | 0 ℃ ~ 40 ℃ |
رطوبة بيئة تشغيل الوحدة الرئيسية | 30٪ RH ~ 60٪ RH |
المقاس | 435 × 510 × 660 مم （L × W × H） |
طريقة للعمل | المراقبة التلقائية المستمرة. سنة واحدة من التشغيل الخالي من المتاعب ووظيفة الاسترداد الذاتي |
المعايير المعمول بها | HM: الطريقة القياسية لوكالة حماية البيئة الأمريكية IO-3.3 "تحديد المعادن الثقيلة في الجسيمات البيئية باستخدام مطيافية الأشعة السينية الفلورية" PM: HJ653-2013 "المتطلبات الفنية وطرق الكشف عن نظام الرصد المستمر لجسيمات الهواء المحيط (PM10 وPM2.5)" |
وضع التحكم | التحكم بالكمبيوتر مع ميزات التشخيص الذاتي والتكوين ومراقبة الحالة في الوقت الفعلي وتخزين البيانات على المدى الطويل لأكثر من عشر سنوات |
السطح البيني | واجهة شاشة تعمل باللمس باللغة الإنجليزية تعرض تدفق أخذ العينات، ووقت أخذ العينات، وحالة القياس، وتركيز المعادن الثقيلة، ومنحنيات الاتجاه يدعم تركيب الخزانة أو تركيب الشاحنة المتنقلة |
التركيب | 1. تركيز الكتلة TSP/PM10/PM2.5 2. مراقبة متزامنة للرصاص والكادميوم والزئبق والزرنيخ وما يصل إلى 30 عنصرًا (قابلة للتوسيع وفقًا لمتطلبات المستخدم) |
مؤشرات الرصد | HM: 0-100 ميكروغرام/م3 PM: 0-10 ملغ/م3 |
نطاق القياس | HM: 10 بيكوغرام/م3 (وقت أخذ العينات 1 ساعة، معدل التدفق 20 لتر/دقيقة) PM: <0.5 ميكروغرام/م3 (متوسط 24 ساعة) |
حد الكشف | HM: ＜15% (Pb, Cd, As، وقت أخذ العينات 4 ساعات) PM: ±5 ميكروغرام/م3 (في 24 ساعة) |
