Осциллирующие микровесы с коническим элементом
( Осциллирующие микровесы с коническим элементом ТЕОМ ) — это прибор, используемый для обнаружения аэрозольных частиц в реальном времени путем измерения их массовой концентрации. В нем используется небольшая вибрирующая стеклянная трубка, частота колебаний которой меняется при осаждении на нее частиц аэрозоля, увеличивая ее инерцию . Устройства на базе TEOM были одобрены Агентством по охране окружающей среды США для мониторинга качества воздуха в окружающей среде, а также Управлением по безопасности и здоровью шахт США для мониторинга воздействия угольной пыли на шахтеров с целью предотвращения ряда респираторных заболеваний.
Операция
[ редактировать ]
TEOM использует полую стеклянную трубку в качестве микровесов . Поступающие частицы оседают на фильтре на кончике трубки, и добавленная масса вызывает изменение частоты колебаний, которое фиксируется электроникой. Элемент периодически циклически возвращается к своей собственной частоте. Входное отверстие устройства пропускает только частицы желаемого размера. Устройства ТЕОМ работают непрерывно и не требуют частой замены фильтров, как пробоотборники большого объема. [1]
Механический шум и резкие колебания температуры могут помешать работе устройства TEOM. [2] Кроме того, капли воды невозможно отличить от массы частиц, поэтому устройство должно регулировать температуру входящего воздуха, чтобы капли воды испарились. [3] или содержать осушитель или датчик влажности для корректировки показаний. [4] В идеальных условиях TEOM так же точен, как и стандартный эталонный метод, но его чувствительность затрудняет использование для мониторинга окружающей среды в городских районах. [2]
Для корректировки летучего компонента массы можно использовать систему динамического измерения фильтра (FDMS). TEOM имеет низкую чувствительность к полулетучим частицам из-за используемых условий температуры и влажности. Приборы TEOM с FDMS поочередно работают между базовым циклом и эталонным циклом, последний из которых измеряет потерю массы фильтра при прохождении через него чистого воздуха, что позволяет оценить потерю массы во время базового цикла. [4] [5] Важно, чтобы система кондиционирования воздуха не работала в течение того же периода, что и прибор TEOM, поскольку это может привести к искажению сигналов . [4]
Приложения
[ редактировать ]
Приборы, использующие TEOM, были признаны федеральными эквивалентными методами Агентством по охране окружающей среды США для мониторинга качества воздуха в окружающей среде как на крупные, так и на мелкие частицы (PM 10 , PM 2,5 и PMc). [2] Приборы TEOM работают быстрее и устраняют трудности с методами бета-затухания и кварцевого микробаланса (QCM). [6]
TEOM является основой для индивидуального монитора непрерывной пыли (CPDM) угольной пыли в шахтах, предназначенного для защиты рабочих от воздействия угольной пыли, которая приводит к заболеванию черных легких и прогрессирующему массивному фиброзу . До внедрения CPDM частицы пыли, собранные на фильтре, необходимо было анализировать в лаборатории, что приводило к задержке получения результатов на несколько недель. Непрерывный мониторинг позволяет шахтерам принимать корректирующие меры, например, переезжать в другое место или менять свою деятельность, если уровень пыли превышает пределы воздействия. В одном исследовании это привело к сокращению на 90% количества образцов, превышающих предельно допустимый уровень воздействия пыли. [7] [8] США В феврале 2016 года Управление по безопасности и гигиене труда в шахтах (MSHA) обязало использование CPDM на рабочих участках подземных угольных шахт, а также для рабочих, у которых есть признаки развития пневмокониоза . [9] По состоянию на 2017 год единственный инструмент CPDM, одобренный MSHA, использует TEOM. [10] [11]
По состоянию на 2013 год TEOM не считался подходящим для мониторинга наноматериалов на рабочем месте из-за предельные размеры его частиц 10, 2,5 или 1 мкм, а также физического размера инструмента. [12]
История
[ редактировать ]TEOM — это запатентованная технология, разработанная компанией Rupprecht and Patashnick Co., Inc. из Олбани, штат Нью-Йорк , чьей компанией-преемником (по состоянию на 2005 год) является Thermo Fisher Scientific . [7] «ТЕОМ» является зарегистрированной торговой маркой. [2] Первоначально он был разработан как стационарный монитор массы твердых частиц в окружающей среде, [7] и детекторы аэрозолей TEOM были доступны в 1981 году. [6]
Разработка непрерывного индивидуального монитора пыли была первоначально осуществлена компанией Rupprecht and Patashnick Co., Inc. и продолжена компанией Thermo Fisher по контракту с Национальным институтом безопасности и гигиены труда США при участии других правительственных, трудовых и отраслевых организаций. [8] [11] Монтируемые на машинах непрерывные мониторы пыли доступны с 1997 года. [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Конический элемент колеблющихся микровесов» . Департамент окружающей среды и охраны наследия Квинсленда . 27 марта 2017 г. Проверено 28 июня 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Гиллиам, Джозеф Х.; Холл, Эрик С. (13 июля 2016 г.). «Эталонные и эквивалентные методы, используемые для измерения загрязнителей воздуха по критериям национальных стандартов качества окружающего воздуха (NAAQS) – Том I» . США Агентство по охране окружающей среды . стр. 10, 24, 32 . Проверено 28 июня 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Монтажный непрерывный монитор вдыхаемой пыли» . Новости технологий NIOSH . США Национальный институт охраны труда . Июль 1997 года . Проверено 28 июня 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Рэй, Элисон Э.; Вон, Дэвид Л. (1 сентября 2009 г.). «Стандартная рабочая процедура непрерывного измерения твердых частиц» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . стр. 1–1, 3-1–3-2, 6-1–6-2 . Проверено 28 июня 2017 г.
- ^ Стивенсон, Джон Александр; Лафлин, Сьюзен К.; Шрифт, Анна; Фуллер, Гэри В.; Маклауд, Элисон; Оливер, Ян В.; Джексон, Бен; Хорвелл, Клэр Дж .; Тордарсон, Тор (24 мая 2013 г.). «Великобританский мониторинг и отложение тефры в результате извержения Гримсвотн в мае 2011 года, Исландия» . Журнал прикладной вулканологии . 2 (1). Дополнительный файл 3: Подробная методология мониторинга качества воздуха. Бибкод : 2013JApV....2....3S . дои : 10.1186/2191-5040-2-3 . hdl : 20.500.11820/829fa08c-ed1f-40a0-8e76-81b7b4476448 . ISSN 2191-5040 .
- ^ Перейти обратно: а б Льюис, Чарльз В. (октябрь 1981 г.). «Осциллирующие микровесы с коническим элементом — монитор для кратковременного измерения массовой концентрации мелкодисперсных аэрозолей» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 6 июля 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Мишлер, Стивен; Куганур, Валери (3 февраля 2017 г.). «Непрерывный персональный монитор пыли» . Научный блог NIOSH . Национальный институт охраны труда США . Проверено 28 июня 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б «CPDM помогает угольщикам избегать опасной пыли» . Национальный институт охраны труда США . 30 декабря 2016 г. Проверено 28 июня 2017 г.
- ^ «Непрерывное обучение индивидуальному монитору пыли (CPDM)» . США Управление по безопасности и гигиене труда в шахтах . Проверено 28 июня 2017 г.
- ^ «Булл вопросов для сертификационного экзамена по непрерывным персональным мониторам пыли (CPDM)» (PDF) . Управление по охране труда и технике безопасности в шахтах США . Проверено 29 июня 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Новый персональный монитор пыли, призванный помочь снизить воздействие угольной пыли на шахтеров» . Электронные новости Thermo Fisher Scientific . 06 марта 2015 г. Проверено 29 июня 2017 г.
- ^ «Современные стратегии технического контроля в процессах производства наноматериалов и последующей обработки» . Национальный институт охраны труда США . Ноябрь 2013. С. 49, 57 . Проверено 05 марта 2017 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Паташник, Х.; Мейер, М.; Роджерс, Б. (2002). «Технология колебательных микровесов с коническим элементом» . Шахтная вентиляция . Тейлор и Фрэнсис. стр. 625–631. дои : 10.1201/9781439833742 . ISBN 9789058093875 .