[发明专利]大气中的沉降颗粒物水平通量的连续式计测装置及计测方法

说明书

技术领域

本发明涉及用来测定大气中的沉降颗粒物的水平通量的装置及方法。

本申请基于2009年4月1日在日本提出申请的特愿2009-089493号主张优先权，这里引用其内容。

背景技术

在以下的关联记述的说明和后述的本发明的说明中，赋予了相同标号的部件的对应关系不是表示结构、功能上的一致，而只不过表示例如在功能上或一般的称谓上的部分性的对应关系。有时在具体的结构及功能不同的情况下也赋予相同的标号。

随着各种生产活动及消费活动而产生的大气中的颗粒物中的、特别是在大气中能够自由下落的大致10μm以上的直径的粗大的颗粒物被称作沉降颗粒物。沉降颗粒物被看作重要的环境污染项目之一，从社会上强烈地要求其实态掌握和对策。为了实态掌握沉降颗粒物，开发并制造正确的沉降颗粒物计测机装置是重要的。特别是，在制定具体的环境对策时，通过特定的气象条件及与之对应的短时间内的沉降颗粒物量测量值的组合来查找问题所在的方法是有效的，为此，需要以至少1分钟到10分钟左右以内的短周期来连续地计测沉降颗粒物。

大气中的颗粒物中的、几乎不自由下落而在大气中悬浮的、直径10μm以下的微小的颗粒物被称作suspended particulate matter(SPM)。由于SPM大致追随于周围的大气流动而移动，所以颗粒物的环境影响评价只要仅将大气中的SPM浓度作为问题就可以。因此，在测量大气中SPM的实态时，例如通过将一定量的大气吸引过滤等来计算该大气中的颗粒物浓度。另一方面，更粗大的粒子的沉降颗粒物不完全追随于周围的大气流动。沉降颗粒物以对应于其粒子的密度及大小的不同的速度在大气中下落而沉落到地面上，并且如果在大气中有障碍物，则沉降颗粒物碰撞、附着在该障碍物上。因此，沉降颗粒物的环境影响主要因沉降颗粒物向特定物的沉落、附着带来的污染而发生。因而，为了评价沉降颗粒物的环境影响，仅单单测量沉降颗粒物的大气中浓度是不够的，需要测量每单位面积、单位时间通过固定在空间中的检查面的沉降颗粒物的量、即沉降颗粒物的通量。

在环境问题中成为对象的沉降颗粒物的通量可以分离为铅垂通量和水平通量。在铅垂通量中，检查面是水平的，它主要用于评价沉降颗粒物向地上的沉落。在水平通量中，检查面是铅垂的，它主要用于评价沉降颗粒物向建筑物的墙壁等垂直面的附着。室外大气的流动、即风在长时间平均中可以看作具有水平面内的矢量。因此，对于铅垂通量没有风速的影响。相对于此，水平通量是风速的函数。更具体地讲，沉降颗粒物的通量可以用以下的式子定义。

[沉降颗粒物的铅垂通量]＝[沉降颗粒物的浓度]×[沉降颗粒物的下落速度]

[沉降颗粒物的水平通量]＝[沉降颗粒物的浓度]×[检查面垂直成分风速]

这样，为了测量沉降颗粒物的水平通量，在测量时需要总是掌握风向及风速。而且，测量装置自身也需要能够总是捕集风向方向的沉降颗粒物流动那样的功能。另一方面，在沉降颗粒物的铅垂通量测量中不需要这样的考虑，能够比沉降颗粒物的水平通量简单地测量。因此，在沉降颗粒物的公共管理中，使用专门测量铅垂通量的装置、例如图1所示的降尘计。在降尘计中，颗粒物采取口1是向上方开口的漏斗状的形状。沉降沉落在颗粒物采取口1的内表面的捕集颗粒物通过雨水或者通过水洗，与水一起流入存在于沉降颗粒物采取口1的下方的捕集容器25，将沉降颗粒物捕集。

此外，沉降颗粒物的水平通量可以用下式从铅垂通量在形式上变换。

[沉降颗粒物的水平通量]

＝[沉降颗粒物的铅垂通量]×[检查面垂直成分风速]/[沉降颗粒物的铅垂方向下落速度]

这里，所谓检查面垂直成分风速，如以下这样定义。首先，在作为问题的地点，铅垂地设定虚拟的检查平面。此时，检查面垂直成分风速是上述地点的风的速度中的、沿着垂直于检查平面的方向的成分。

因此，在将沉降颗粒物的水平通量作为问题的情况下，通常也进行使用铅垂通量的测量结果和上式的简易评价。但是，实际上定量地测量多种、且在时间上变动的沉降颗粒物的下落速度是困难的。因此，如果基于上述的式子计算沉降颗粒物的水平通量，则误差较大。因而，在将水平通量作为问题的情况下，在提高测量精度方面希望直接测量水平通量。

作为用来直接测量沉降颗粒物的水平通量的沉降颗粒物捕集装置，公开了使风自然流通到颗粒物采取口1内，将包含在流入的风中的沉降颗粒物的一部分通过惯性集尘或重力集尘来捕集沉降颗粒物，根据其结果测量沉降颗粒物的水平通量的装置。在非专利文献1中，公开了多种该形式的粒子捕集装置。