[发明专利]基于由虚拟撞击器浓缩的颗粒的光吸收来量化空气中的矿物粉尘的方法和执行该方法的设备

权利要求书

1.一种量化环境矿物粉尘浓度的方法，所述方法包括以下步骤：

对颗粒大小小于1μm(PM₁)的空气样本进行采样，并对颗粒大小达到10μm的空气样本进行采样；

使用虚拟撞击器(VI)将颗粒大小达到10μm的样本进行浓缩；

测量收集到的样本在370nm至950nm中的至少一个波长的光吸收；

从由所述虚拟撞击器浓缩的样本的所述光吸收中减去颗粒大小小于1μm的样本在一个选定波长的所述光吸收，并将所获得的光吸收除以校准常数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校准常数是根据矿物粉尘颗粒的化学分析的在y轴上的吸收与x轴上的质量浓度之间的线性回归的回归斜率，后者优选地是基于使用例如质量封闭、主成分分析(PCA)或正矩阵因子分解(PMF)或任何其他合适的方法进行的钙浓度测量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校准常数是通过确定大小在1μm至10μm之间的颗粒的平均浓度效率和质量吸收截面(MAC)来获得的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在任何时间点的矿物粉尘浓度的计算为：

其中PP表示矿物粉尘的浓度，b_abs,VI-PM1表示样本中粗颗粒的吸收，而db_abs/dPP表示根据经验获得的回归斜率。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在从UV到IR的波长范围内的至少一个波长，优选从370nm至950nm，最优选在370nm测量所述光吸收。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过任何合适的吸收光度计，优选地使用并行运行地检测黑碳的至少两个黑碳仪，执行不同大小部分的颗粒吸收的采样和测量，所述黑碳仪具有PM₁入口和VI入口。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用等式cBC＝BC/(1-k*ATN)，利用离线补偿来补偿用于过滤器负载效应的数据，其中，cBC表示已补偿过滤器负载效应的黑碳浓度，BC表示未补偿的黑碳浓度，k表示补偿参数，ATN表示颗粒负载过滤器的光学衰减。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在任何时间点或时间点序列上计算矿物粉尘浓度数据，优选地，每分钟或每小时地进行计算。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法由用于采样和测量吸光度的设备执行，或者优选地由连接到测量设备的运行合适的软件的计算机执行，通过安装在服务器或云上的合适的软件来执行，或者任何其他合适的设备执行。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述软件至少执行以下计算：

AE33数据的过滤器负载补偿；

通过从VI增强吸收中减去PM1吸收来计算粗颗粒吸收；以及

通过将粗颗粒吸收除以校准常数来计算矿物粉尘浓度。

11.一种执行根据前述权利要求中的任一项所述的方法的设备。

12.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于采样空气中的颗粒并测量在从370nm到950nm内的任何波长的光吸收的至少两个设备，优选地在370nm，以及用于计算任何时间点或时间点序列中矿物粉尘浓度的计算机，优选地以小时。