紅外線二氧化碳分析儀在室內空氣污染治理中的應用
GXH-3010E型便攜式紅外線二氧化碳分析儀，對空氣中各種污染物進行治理以及開發新型空氣凈化設備這一課題進行了研究。目的是開發一種新型、的空氣凈化設備，對室內空氣中的各種污染物進行凈化。
GXH-3010E型便攜式
紅外線二氧化碳分析儀是根據比爾定律和氣體對紅外線的選擇性吸收原理設計而成的[7]。采用時間雙光束系統，氣體濾波及半導體檢測器。紅外光源發出的紅外線能量為I0，它通過一個長度為L的氣室之后，能量變為I1，當氣室中有CO2存在時，CO2能夠吸收紅外線能量，能量I1滿足下式：
＝I0e－KCL
式中，K是氣體的紅外線吸收系數，C是被測氣體的濃度，L是氣室的長度。
K表示的是氣體吸收特征的一個系數，當氣體的種類一定時，K就確定。CO2的特征吸收波長是4.26 微米，也就是說CO2對4.26微米的紅外線能量有強烈的吸收，選定3.9微米波長為參比波長，因為CO2氣體在這一區域不吸收紅外線能量。當氣室長度L一定時，從上式可以看出，I1的大小僅與氣體濃度有關，測量出I1的大小就等于測量出氣體濃度的變化。
??本儀器的測量范圍為0～10000 PPM CO2，線性度≤±2％ F.S，能夠滿足測量室內空氣中CO2的需要。
2.1 在CO2污染物治理中的應用
CO2是空氣中的主要污染物之一，是導致“溫室效應”的主要氣體，它主要來源于煤、石油、天然氣等燃料的燃燒以及工業廢氣的排放?？諝庵蠧O2的本底濃度為400ppm左右，但近年來，空氣中的CO2含量有逐漸升高的趨勢。據統計，從產業革命初期到20世紀90年代，空氣中的CO2含量增加了25%?？諝庵蠧O2含量的增加對氣候的影響主要是導致氣候變暖。因此，對空氣中的CO2進行治理具有戰略意義。
CO2也是室內空氣中的主要污染物之一，是室內和公共場所重要的檢測指標之一。國家標準[8]規定了室內空氣中CO2的濃度限值為0.10%（小時平均值）。清潔空氣中一般含二氧化碳0.03% ~ 0.04% 。大城市空氣中的二氧化碳可達0.04% ~ 0.05% 。
在人群密集的公共場所，以及相對封閉的居家環境中，CO2濃度往往較高。室內空氣中的CO2主要來源于人體的呼吸、燃料燃燒和生物發酵。室內CO2的濃度水平受人均占有面積、吸煙和燃料燃燒等因素影響。正常情況下，室內CO2的濃度較低（<0.07%），但是由于人群聚集、燃料燃燒等因素，可使室內CO2的濃度增高。在我國北方，由于冬季燃煤、烹飪及分散式取暖，加上通風不良，室內二氧化碳濃度可達2.0%以上[2]。二氧化碳屬于呼吸中樞興奮劑，為生理需要，但二氧化碳濃度超過一定范圍時，可對人體產生危害，二氧化碳對人體的主要危害見表1[3]。
表1 二氧化碳衛生學意義
CO2濃度，% 人體癥狀
0.07 人體感覺良好
0.10 個別敏感者有不舒適感
0.15 不舒適感明顯
0.20 室內衛生狀況明顯惡化
0.30 人們出現明顯頭痛
4 出現頭痛等神經癥狀
> 8 可引起死亡
如果人長期在高濃度的CO2環境下工作、生活會使人精神不振，工作效率低下。因此，對室內環境中的CO2治理顯得十分重要。目前市場上出現了部分空氣凈化器產品，但是大部分采用過濾―吸附原理凈化空氣中的污染物，因而對空氣中的CO2基本上沒有凈化功能。
采用新型空氣凈化技術，能凈化空氣中的CO2、SO2、NO2、H2S等酸性氣體污染物，凈化流程圖如圖1所示[9-10]。 圖1?空氣凈化設備凈化室內空氣中CO2流程圖
1―CO2 氣體鋼瓶; 2―空氣壓縮機; 3―閥;
4―流量計; 5―混合器; 6―紅外線CO2分析儀;
7―凈化單元主體; 8―貯槽; 9―泵 分別在空氣凈化設備的進風口、出風口用便攜式紅外線CO2分析儀測量空氣中CO2的含量，分別為Cin和Cout，則空氣凈化設備對空氣中微量CO2污染物的一次性凈化效率η為
η＝ （Cin－Cout）/ Cin
分別改變空氣凈化設備的結構參數和操作參數，用紅外線CO2分析儀測量各種情況下空氣凈化設備對CO2污染物的一次性凈化效率η，為合理設計空氣凈化設備、優化空氣凈化設備的操作參數提供理論依據。
在室內空氣質量評價體系中的應用
早在19世紀初，美國的Max von Pettenkofer教授就提出了用空氣中CO2的含量來衡量室內空氣質量的好壞[11]。Pettenkofer教授認為，空氣中CO2的濃度限值應保持在1000ppm以下，只有這樣，才能保證人們攝入足夠的新鮮空氣，即每人25 m3/h。這一觀點被廣泛接受并普遍應用于影劇院、報告廳、禮堂、會議室、候車廳等公共場所的室內空氣質量監測。一直到現在，CO2仍被作為評價室內空氣是否清潔的重要判據之一。許多國家也制定了室內空氣中CO2的衛生標準，并以次來判斷室內空氣質量的好壞。
我國的國家標準GB/T 17094－1997規定了室內空氣中CO2的濃度限值為0.10%（小時平均值）[8]。日本制定了詳細的CO2衛生標準，用于評價室內空氣的清潔程度。日本室內環境空氣中CO2的基準見表2 [12]。
??表2?日本室內環境CO2濃度的基準
CO2濃度，% 室內空氣清潔程度
0.07 良
0.07~0.10 可
0.10~0.20 尚可
0.20~0.50 不良
0.50以上 zui不良
1.00以上 危險
美國加熱、制冷及空調工程師協會（ASHRAE）標準62―1989的推薦值為：室內空氣中CO2的濃度等于1571.4 mg/m3 （800ppm），這一標準在美國被普遍采用[13-14]。澳大利亞健康建筑有限公司（HBI）經驗認為：當室內CO2濃度在785.7―1375 mg/m3 （400―700ppm） 時，空氣質量為“好”；當CO2濃度在1571.4―4910.7 mg/m3 （800―2500ppm） 時，空氣質量為“差”[15]。韓國衛生部實施的公共衛生法標準中規定CO2濃度為1964.3 mg/m3 （1000ppm／8h）[16]。
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