簡(jiǎn)單地說(shuō)，“空氣質(zhì)量濃度” 是將空氣中的粒子表示為固定體積空氣中的質(zhì)量的一種方式。例如，世界衛(wèi)生組織的pm2.5空氣質(zhì)量指南是10μg/m3。這個(gè)數(shù)字是一個(gè)質(zhì)量濃度：每立方米空氣中有10微克pm2.5粉塵顆粒物。
空氣質(zhì)量濃度的廣泛使用意味著pm2.5傳感器需要以這種格式提供讀數(shù)，即使這不是用于進(jìn)行原始測(cè)量的格式。這就是事情變得棘手的地方。
如何測(cè)量粒子？
當(dāng)今可用的絕大多數(shù)粉塵顆粒物傳感器，無(wú)論是數(shù)百美元還是一萬(wàn)美元，都是光學(xué)顆粒傳感器。這些設(shè)備通過(guò)計(jì)算空氣中的粒子來(lái)工作。當(dāng)空氣被吸入傳感器時(shí)，氣流中的顆粒穿過(guò)激光束，導(dǎo)致激光的光發(fā)生衍射。該光將落在垂直于激光束放置的傳感器上。根據(jù)該傳感器接收到的光強(qiáng)度的變化，可以對(duì)單個(gè)顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)并確定它們的大小。這些單獨(dú)的粒子根據(jù)它們的大小被分組（稱為垃圾箱）。0.3-0.5微米的顆?？赡鼙环胖迷谝粋€(gè)容器中，而0.5-1.0微米的顆粒將被放置在另一個(gè)容器中。
在潔凈室、過(guò)濾器制造和某些特定行業(yè)的世界中，這些粒子計(jì)數(shù)是最終用戶正在尋找的最終讀數(shù)。有許多關(guān)于醫(yī)院和潔凈室空氣質(zhì)量的國(guó)際和 iso 標(biāo)準(zhǔn)使用粒子計(jì)數(shù)而不是質(zhì)量濃度。例如，進(jìn)行腦部手術(shù)的手術(shù)室要求非常高，可能會(huì)使用粒子計(jì)數(shù)。在這種情況下，即使是空氣中的單個(gè)顆粒也會(huì)造成嚴(yán)重后果。一微克pm2.5可能包含數(shù)千個(gè)顆粒，因此 0μg/m3 的質(zhì)量濃度讀數(shù)可能無(wú)法說(shuō)明全部情況。
那么，激光等光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器如何產(chǎn)生準(zhǔn)確的質(zhì)量濃度讀數(shù)？
乍一看，它似乎相對(duì)簡(jiǎn)單：獲取空氣中粒子的數(shù)量（原始讀數(shù)），根據(jù)它們的大小為它們分配質(zhì)量，然后將它們?nèi)考悠饋?lái)以獲得質(zhì)量濃度。很簡(jiǎn)單，對(duì)吧？
這里的挑戰(zhàn)是并非所有粒子都生而平等。想象一下兩個(gè)大桶，一個(gè)裝滿1000個(gè)高爾夫球，另一個(gè)裝滿1000個(gè)乒乓球。對(duì)于粒子計(jì)數(shù)器，它們看起來(lái)非常相似。有1000個(gè)白球，它們的大小都差不多。粒子計(jì)數(shù)器的輸出將顯示“1,000 個(gè)粒子，所有粒子的大小都相同。”但是，在嘗試計(jì)算這1000個(gè)粒子的重量時(shí)，粒子計(jì)數(shù)器應(yīng)該采用高爾夫球的質(zhì)量還是乒乓球的質(zhì)量？無(wú)論選擇哪一個(gè)，其中一個(gè)桶最終都會(huì)被錯(cuò)誤地計(jì)算。
可以對(duì)粒子的密度和折射率做出假設(shè)，這兩者都會(huì)影響質(zhì)量濃度，而這正是大多數(shù)粒子計(jì)數(shù)器所做的。絕大多數(shù)消費(fèi)級(jí)設(shè)備只是在設(shè)備中內(nèi)置了一個(gè)默認(rèn)的校正因子，無(wú)論您的粒子是高爾夫球還是乒乓球，它都會(huì)一直使用。專業(yè)級(jí)設(shè)備通常允許用戶手動(dòng)輸入這些詳細(xì)信息，但了解您正在測(cè)量的粒子的密度并非易事，通常需要將粒子樣本發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。
在現(xiàn)實(shí)生活中，粒子的密度和光學(xué)特性會(huì)受到地理的嚴(yán)重影響在我們的專題文章中閱讀更多相關(guān)信息。北京空氣中的顆粒物可能主要來(lái)自燃煤，而倫敦空氣中的顆粒物可能主要來(lái)自汽車尾氣排放。這些粒子是極其不同的，在計(jì)算質(zhì)量濃度時(shí)使用錯(cuò)誤的因素會(huì)導(dǎo)致結(jié)果大相徑庭。
同樣，在一個(gè)位置，污染源可能會(huì)隨著季節(jié)（甚至是一天中的時(shí)間！）而變化，從而導(dǎo)致不正確的結(jié)果。簡(jiǎn)單地為所有設(shè)備使用默認(rèn)因子意味著結(jié)果錯(cuò)誤的頻率比正確的要高。