المنتج يتوافق مع معيار جودة الهواء المحيط GB 3095-2012، والمتطلبات الفنية وطرق الاختبار لأجهزة أخذ عينات الجسيمات في الهواء المحيط (PM10 وPM2.5) وفق HJ 93-2013، والمتطلبات الفنية وطرق الاختبار لأنظمة المراقبة المستمرة التلقائية للجسيمات في الهواء المحيط (PM10 وPM2.5) وفق HJ 653-2013، ومعيار Q/WTH 203-2023 لمحلل OC/EC للجسيمات الجوية TH-2015.
مقدمة الجهاز
تُعد المكونات الكربونية في الهباء الجوي، والتي تشمل بشكل رئيسي الكربون العضوي (OC) والكربون العنصري (EC)، من المكونات المهمة للجسيمات الدقيقة في الغلاف الجوي، ولها تأثيرات كبيرة على البيئة الجوية وصحة الإنسان. إن القياس الدقيق لتركيزات OC وEC له أهمية كبيرة في تقييم آليات التأثير الإشعاعي للهباء الكربوني، ودراسة مصادر الملوثات والتفاعلات الكيميائية الجوية. يعتمد محلل TH-2015 على مبدأ التحليل الحراري الضوئي، ويستخدم تقنية معالجات ARM الحديثة للكشف عن الإشارات والتحكم فيها ومعالجة البيانات، بالإضافة إلى تقنيات بصرية وميكانيكية وإلكترونية وكيميائية ومستشعرات حديثة، مما يتيح مراقبة مستمرة لتركيزات OC وEC في الهباء الجوي للهواء المحيط، وهو أحد المنتجات عالية التقنية لشبكات مراقبة مكونات جودة الهواء المحيط.
مبدأ الجهاز
يستخدم محلل الكربون العضوي/الكربون الأولي (OC/EC) عبر الإنترنت للجسيمات الدقيقة في الغلاف الجوي طراز TH-2015 طريقتي TOT وTOR في الوقت نفسه لفصل OC وEC. أولاً، يقوم الجهاز بجمع عينات الهواء بمعدل تدفق يبلغ 8 لتر/دقيقة، حيث تُجمَع الجسيمات على غشاء من ألياف الكوارتز يتميز بثبات حراري عالٍ وقيمة خلفية منخفضة. ثم يُمرَّر غاز الهيليوم (He) إلى النظام، وفي بيئة خالية من الأكسجين يتم تسخين غشاء الكوارتز تدريجياً، مما يؤدي إلى تطاير الكربون العضوي (OC) من العينة.
بعد انتهاء مرحلة OC، يُدخل خليط غاز He/Ox إلى غاز الحامل، وفي بيئة مؤكسِدة يُستمر في التسخين التدريجي لغشاء الكوارتز، حيث يتأكسد الكربون الأولي (EC) ويتحلل وينطلق. وخلال مرحلتي OC وEC، تدخل المركبات العضوية المنطلقة من الغشاء إلى أنبوب فرن الأكسدة، حيث تتحول إلى CO₂ تحت تأثير الأكسدة التحفيزية بواسطة MnO₂، ثم يتم قياسها بواسطة كاشف الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR).
خلال عملية التسخين بالكامل، يصدر الليزر باستمرار شعاعاً بطول موجي قدره 660 نانومتر. وبعد مروره وانعكاسه عبر غشاء الكوارتز، يصل إلى مستقبلَي الليزر (للنفاذية والانعكاس). تنخفض شدة الإشارة المستقبَلة تدريجياً مع تفحّم OC، ثم تبدأ بالارتفاع مع تأكسد EC وانطلاقه. وعندما تعود شدة الضوء النافذ والمنعكس إلى القيم الابتدائية قبل التسخين، يُعتبر ذلك نقطة الفصل بين OC وEC. فجميع المكونات الكربونية المتحللة حرارياً قبل هذه النقطة تُعد OC، وما بعدها يُعد EC.
بعد انتهاء برنامج التسخين، يُمرَّر خليط He/CH₄ إلى حلقة القياس الكمي (Sample Loop). وعند امتلائها، يُحقن هذا الخليط في النظام ليدخل فرن الأكسدة ويتحول إلى CO₂، ثم يتم قياسه كمياً بواسطة كاشف NDIR. وبما أن حجم حلقة القياس ثابت، فإن كمية خليط الميثان المحقونة في كل مرة تكون ثابتة. ومن خلال مقارنة مساحة التكامل لإشارات CO₂ الناتجة عن OC وEC وخليط He/CH₄، يتم تحديد محتوى OC وEC في العينة. ثم تُحسب تراكيز OC وEC في الهواء اعتماداً على زمن ومعدل أخذ العينة.
ميزات الجهاز
إنذار تلقائي للتنبيه.
عرض حالة تشغيل الصمامات والمكونات لتسهيل الصيانة.
نظام كشف مزدوج (نفاذية وانعكاس): يستخدم محلل TH-2015H كلا الطريقتين لفصل OC وEC، مما يتيح المقارنة بين الطرق المختلفة.
التحكم في التدفق باستخدام مقياس تدفق كتلي رقمي، بدقة وثبات عاليين في التيار الثابت.
إمكانية تخزين البيانات والمعلمات لمدة تزيد عن عام.
وظيفة تتبع/تسجيل العمليات.
عرض منحنيات الإشارات الرئيسية في الزمن الحقيقي لتسهيل التحليل.
إمكانية تصدير جميع البيانات التاريخية عبر ذاكرة USB.
كل وحدة تنفيذية مزودة بوظيفة اختبار مستقلة.
جمع بيانات سريع وفعّال: يوفّر الجهاز منافذ اتصال تسلسلي RS-232 وRS-485، ما يسمح بربطه مع أجهزة تحليل أخرى لتشكيل شبكة مراقبة آلية. تُنقل البيانات المجمعة إلى المحطات الفرعية، ثم تقوم المحطة المركزية باسترجاعها عن بُعد عبر الاتصال السلكي أو اللاسلكي، مما يتيح متابعة حالة تلوث الهواء في منطقة معينة بشكل فوري وفعّال.
ترشيح رقمي عالي الدقة: يعتمد الجهاز خوارزميات ترشيح رقمية متقدمة تقوم بتحسين زمن الاستجابة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء وفق معيار الحد الأدنى لمتوسط مربعات الخطأ، مما يعزز أداء النظام بشكل ملحوظ.
