CN113702252A - 一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其包括：用于阻隔大于2.5微米颗粒和雨滴进入的PM2.5切割头；人字形不锈钢三通管入口端与PM2.5切割头连接，将进入的颗粒物分为两路输出；流量控制器设置在人字形不锈钢三通管的出口端；颗粒物散射仪入口分别经不锈钢管和干燥管与流量控制器连接，用于获得颗粒物散射系数，并传输至智能电子控制终端；粒径谱仪，经不锈钢三通管的分流管与具有干燥管的颗粒物散射仪的出口连接，用于测量颗粒物数谱浓度，并传输至智能电子控制终端；智能电子控制终端分别与流量控制器、颗粒物散射仪连接并控制其工作；根据接收到的颗粒物散射系数、颗粒物数谱浓度计算得到大气颗粒物中总含水量。
Description
技术领域
本发明涉及一种大气环境中颗粒物的含水量的在线测量，特别是关于一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置。
背景技术
大气颗粒物对大气环境质量、气候变化和人体健康具有重要的影响。颗粒物中液态水或结晶水是颗粒物中重要的组成部分，尤其在环境相对湿度大于60％以上时，颗粒物中液态水质量浓度甚至会高于颗粒物中其它化学成分质量浓度之和。颗粒物中的液态水或结晶水不仅会影响颗粒物质量浓度还会影响大气化学过程，尤其是会促进二次颗粒物的液相生成反应。此外，颗粒物中的液态水或结晶水还是导致大气能见度下降和霾天气重要因素。因此，在线实时测量环境大气颗粒物中含水量是快速评估二次颗粒物生成潜势以及颗粒物吸湿性的重要参数。
目前，测量大气颗粒物中含水量的方法主要采用粒径谱仪筛选某一确定粒径的颗粒物，同步测量干燥条件下的颗粒物粒径大小和加湿条件下(可以加湿到环境相对湿度)的颗粒物粒径大小，根据干燥条件下和加湿条件下(某一相对湿度)颗粒物粒径大小比例，可以准确地估算出某一相对湿度条件下某一粒径颗粒物中的含水量。该方法在1小时内只能测量设定几个固定粒径颗粒物中的含水量，且由于粒径谱仪测量范围只能测量粒径为800纳米，加之300纳米的颗粒物加湿后可以长大到800纳米，因此该方法只能测量300纳米以下的颗粒物长大之后的含水量。实际大气环境中颗粒物含水量主要分布在300-800纳米中，因此该方法不能快速有效测量实际大气环境中颗粒物中的总含水量。此外，表面等离激元共振成像技术和近红外光谱技术仅可用于测量纳米颗粒含水量和生物气溶胶含水量，也无法高效地测量实际大气环境中颗粒物的总含水量。总体来讲，上述两种方法均不能较好的用于高效快速地测量实际大气环境中颗粒物的总含水量。因此，如何设计一种具有实时在线的特点，且可测量环境大气颗粒物中总含水量的装置，成为目前亟需解决的技术问题，以应用于研究二次颗粒物的生成机制及霾天气成因。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其能实时观测环境大气颗粒物中总含水量。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其包括：PM2.5切割头，用于阻隔大于2.5微米颗粒和雨滴进入所述测量装置；人字形不锈钢三通管，其入口端与所述PM2.5切割头连接，将进入的颗粒物分为两路输出；流量控制器，分别设置在所述人字形不锈钢三通管的出口端，用于控制进入颗粒物的流量；颗粒物散射仪，其入口分别经不锈钢管和干燥管与所述流量控制器连接，用于获得颗粒物散射系数，并传输至智能电子控制终端；粒径谱仪，经不锈钢三通管的分流管与具有所述干燥管的所述颗粒物散射仪的出口连接，用于测量颗粒物数谱浓度，并传输至所述智能电子控制终端；所述智能电子控制终端，还分别与所述流量控制器、所述颗粒物散射仪连接并控制其工作；根据接收到的所述颗粒物散射系数、所述颗粒物数谱浓度计算得到大气颗粒物中总含水量。
进一步，所述PM2.5切割头包括：防雨防虫帽、浮尘收集器、除雨器和PM2.5颗粒撞击板；
所述PM2.5颗粒撞击板设置在筒状结构的连接座的顶部，该连接座的底部与所述人字形不锈钢三通管连接；
所述防雨防虫帽设置在所述浮尘收集器的顶部，所述浮尘收集器的底部与所述连接座的顶部连接；位于所述PM2.5颗粒撞击板上方，在所述连接座的顶部侧壁上通过管路与所述除雨器连接。
进一步，所述浮尘收集器内的中底部设置有第一撞击板，所述第一撞击板上均布有至少四个第一气孔柱；所述PM2.5颗粒撞击板的中上部设置有一第二气孔柱；
所述第一气孔柱与所述第二气孔柱交错设置。
进一步，所述第二气孔柱的高度与所述第一气孔柱在所述第一撞击板下部长度之和，与所述PM2.5颗粒撞击板的中上部的长度呈对应设置。
进一步，所述不锈钢管采用内镀Teflon材质的不锈钢钢管；
所述干燥管为Nafion干燥管，包括第一不锈钢接头、Nafion材质内管、不锈钢材质外管和通气管；
所述Nafion材质内管套设在所述不锈钢材质外管的内部，位于所述Nafion材质内管的两端分别设置有一所述第一不锈钢接头，位于所述不锈钢材质外管的两端侧壁分别设置有一所述通气管。
进一步，所述颗粒物散射仪包括第二不锈钢接头、中空光学腔室、光学发射源和光学检测器；
所述中空光学腔室的两端分别设置有一所述第二不锈钢接头，位于所述中空光学腔室的中部两侧分别开设有透明窗口，位于其中一所述透明窗口处设置有所述光学发射源，位于另一所述透明窗口处设置有所述光学检测器，所述光学发射源与所述光学检测器位于同一水平线上；由所述光学发射源发射的光照射所述中空光学腔室中大气颗粒物后，光强衰减信号由所述光学检测器进行检测，获得颗粒物散射系数；所述光学发射源、所述光学检测器均与所述智能电子控制终端连接。
进一步，所述颗粒物散射仪包括高灵敏温湿度传感器；
所述高灵敏温湿度传感器设置在所述第二不锈钢接头上，用于检测所述颗粒物散射仪的入口及出口处的颗粒物温湿度，并传输至所述智能电子控制终端。
进一步，还包括真空泵；分别设置在所述不锈钢三通管的主管处，以及具有所述不锈钢管的出口处。
进一步，所述智能电子控制终端包括主机、输入电源、输出电源、数据显示屏和机械控制键；
所述主机内预置有数据处理程序，将接收到的所述颗粒物散射系数、所述颗粒物数谱浓度经所述数据处理程序进行处理计算后，得到大气颗粒物中总含水量；
所述输入电源用于与外部电源连接，所述输出电源用于为所述颗粒物散射仪供电；
所述数据显示屏与所述主机连接，用于显示接收的数据信息及处理结果；
所述机械控制键与所述主机连接，用于人工调节所述主机的参数。
进一步，所述数据处理程序内采用米散射理论模型进行大气颗粒物中总含水量的计算，包括：
基于干燥条件下实测的颗粒数谱浓度数据，利用米散射理论模型计算出干燥条件下颗粒物散射系数的计算值，并将所述计算值与颗粒物散射仪实测的干燥条件下散射系数的实测值进行数据拟合，订正实测的颗粒物数谱浓度数据；
基于订正后的颗粒物数谱浓度数据，再利用米散射理论模型计算出环境湿度条件下颗粒物散射系数的计算值与颗粒物散射仪实测的干燥条件下散射系数的实测值进行数据不断拟合，获得颗粒物吸湿前后的颗粒物体积比系数；
利用颗粒物吸湿前后的颗粒物体积比系数和干燥条件下测得的粒径和数浓度及其订正系数计算获得颗粒物含水量。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明的顶部为一个进气流量为16.7升/分钟的PM2.5切割头，以阻隔大于2.5微米的颗粒和其他物质(如雨滴、蚊虫等)进入装置管道。
2、本发明采用的PM2.5切割头下方配备人字形三通管将气流分成2路(每路流量为8.35升/分钟)，2路分流通道流量由流量控制器控制：一路通过不锈钢管道再连接一台颗粒物散射仪的进气口，颗粒物散射仪的出气口连接一台真空泵；另一路通过Nafion干燥管，再连接一台颗粒物散射仪的进气口，颗粒物散射仪的出气口连接不锈钢三通管，不锈钢三通管一端连接一台真空泵，另一端连接粒径谱仪进气口。两台颗粒物散射仪进出气口设置均设置温湿度传感器，两台颗粒物散射仪实时测量的实际环境湿度下和干燥条件下的颗粒物散射系数和进出口温湿度数据实时传输到智能电子控制终端进行存储。
3、本发明的粒径谱仪实时(观测分辨率为5分钟)测量干燥条件下0.02-2.5微米粒径段颗粒物数谱浓度数据。电脑软件系统实时调用智能电子控制终端和粒径谱仪存储的数据，利用自编米散射模型软件实时计算出大气颗粒物总含水量浓度数据。
4、本发明所采用设备成本低，各测量单元相互独立，测量数据信息量大，便于配合开展各类大气颗粒物理化性质研究。设备易于安装和拆卸运输，易于保养维护，装置运行操作简单，可以在城市、郊区、森林和高山等不同地理和自然条件下使用。
附图说明
图1是本发明一实施例中的环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置结构示意图；
图2是本发明一实施例中的PM2.5采样头结构示意图；
图3是本发明一实施例中的人字形不锈钢三通管结构示意图；
图4是本发明一实施例中的流量控制器结构示意图；
图5是本发明一实施例中的不锈钢管结构示意图；
图6是本发明一实施例中的Nafion干燥管结构示意图；
图7是本发明一实施例中的颗粒物散射仪结构示意图；
图8是本发明一实施例中的真空泵结构示意图；
图9是本发明一实施例中的智能电子控制终端结构示意图；
图10是本发明一实施例中的不锈钢三通管结构示意图；
图11是本发明一实施例中的粒径谱仪结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，该装置的顶部为一支进气流量为16.7升/分钟的PM2.5切割头1，切割头下方接人字形不锈钢三通管2将气流分成两路(每路8.35升/分钟)分别连接不锈钢管4和Nafion干燥管5，再分别连接一台颗粒物散射仪6，同步测量干燥条件下和环境湿度条件下颗粒物干湿散射系数。测量干散射系数的颗粒物散射仪6出气口进一步连接粒径谱仪10，实时测量干燥条件下不同粒径段(0.02-2.5微米)颗粒物数浓度，实现同源同步测量大气颗粒物干湿散射系数和干燥条件下颗粒物数谱浓度。基于上述数据，利用预置在智能电子控制终端8内的米散射模型计算出大气颗粒物中总含水量。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其包括：
PM2.5切割头1，用于阻隔大于2.5微米颗粒和雨滴进入测量装置；
人字形不锈钢三通管2，其入口端与PM2.5切割头1连接，将进入的颗粒物分为两路输出；
流量控制器3，分别设置在人字形不锈钢三通管2的出口端，用于控制进入颗粒物的流量；
颗粒物散射仪6，其入口分别经不锈钢管4和干燥管5与流量控制器3连接，用于获得颗粒物散射系数，并传输至智能电子控制终端8；
粒径谱仪10，经不锈钢三通管9的分流管与具有干燥管5的颗粒物散射仪6的出口连接，用于测量颗粒物数谱浓度，并传输至智能电子控制终端8；
智能电子控制终端8，还分别与流量控制器3、颗粒物散射仪6连接并控制其工作；根据接收到的颗粒物散射系数、颗粒物数谱浓度计算得到大气颗粒物中总含水量。
在一个优选的实施例中，PM2.5切割头1包括防雨防虫帽11、浮尘收集器12、除雨器14和PM2.5颗粒撞击板15；PM2.5颗粒撞击板15设置在筒状结构的连接座的顶部，该连接座的底部与人字形不锈钢三通管2连接。防雨防虫帽11设置在浮尘收集器12的顶部，浮尘收集器12的底部与连接座的顶部连接；位于PM2.5颗粒撞击板15上方，在连接座的顶部侧壁上通过管路与除雨器14连接，以便将进入PM2.5颗粒撞击板15的雨水等去除。
优选的，浮尘收集器12内的中底部设置有第一撞击板，第一撞击板上均布有至少四个第一气孔柱13；PM2.5颗粒撞击板15的中上部设置有一第二气孔柱。第一气孔柱13与第二气孔柱交错设置。使用时，颗粒物通过第一孔柱13撞击在PM2.5颗粒撞击板15上，粒径大的颗粒物重量大，无法反弹，截留在PM2.5颗粒撞击板15上；细颗粒物反弹后进入第二气孔柱内，由第二气孔柱进入采样用的人字形不锈钢三通管2内。
如图2所示，防雨防虫帽11与浮尘收集器12、浮尘收集器12与连接座、除雨器14与连接座之间均采用螺纹连接。
优选的，第二气孔柱的高度与第一气孔柱13在第一撞击板下部长度之和，与PM2.5颗粒撞击板15的中上部的长度呈对应设置。
在本实施例中，浮尘收集器12中底部的第一撞击板上设置4个孔直径为0.9厘米，孔长为3厘米的第一气孔柱13(其中浮尘收集器12中底部的第一撞击板上的第一气孔柱13的下部长度为1厘米)，PM2.5颗粒撞击板15上部3厘米处撞击板中心设置1个孔直径为1厘米，凸起的高度为2厘米的第二气孔柱。
在一个优选的实施例中，如图3所示，人字形不锈钢三通管2由一不锈钢管21和一人字形不锈钢分流管22构成；不锈钢管21与人字形不锈钢分流管22为螺纹连接。
在一个优选的实施例中，如图4所示，流量控制器3由一不锈钢管道31、一电磁阀32、一电源33和一电磁阀控制器34构成。通过不锈钢管道31与人字形不锈钢三通管2的人字形不锈钢分流管22、以及不锈钢管4、干燥管5连接。电源33为12V直流电源，用于给电磁阀32和电磁阀控制器34供电。电磁阀控制器34与智能电子控制终端8连接，电磁阀控制器34接收到输入流量信息后，控制电磁阀32的开启程度达到控制流量的目的。
在一个优选的实施例中，如图5所示，不锈钢管4是由一内镀Teflon材质的不锈钢钢管组成。
在一个优选的实施例中，如图6所示，干燥管5为Nafion干燥管，包括第一不锈钢接头51、Nafion材质内管52、不锈钢材质外管53和通气管54。Nafion材质内管52套设在不锈钢材质外管53的内部，位于Nafion材质内管52的两端分别设置有一第一不锈钢接头51，位于不锈钢材质外管53的两端侧壁分别设置有一与通气管54。
在本实施例中，Nafion材质内管52与不锈钢材质外管53之间为圆环空隙。使用时，干燥压缩空气通过通气管54进入圆环空隙，带走由Nafion材质内管52从颗粒物样品中置换出的水汽，从而达到连续干燥颗粒物样品的目的。
在一个优选的实施例中，如图7所示，颗粒物散射仪6包括第二不锈钢接头61、中空光学腔室62、光学发射源63和光学检测器64；中空光学腔室62为圆柱形中空光学腔室。
中空光学腔室62的两端分别设置有一第二不锈钢接头61，位于中空光学腔室62的中部两侧分别开设有透明窗口，位于其中一透明窗口处设置有光学发射源63，位于另一透明窗口处设置有光学检测器64，光学发射源63与光学检测器64位于同一水平线上；由光学发射源63发射的光照射中空光学腔室62中大气颗粒物后，光强衰减信号由光学检测器64进行检测，获得颗粒物散射系数；光学发射源63、光学检测器64均与智能电子控制终端8连接。
在本实施例中，光学发射源63可选370纳米、520纳米或660纳米(不局限于上述波长)等不同波长的光源。
优选的，颗粒物散射仪6还包括高灵敏温湿度传感器65。高灵敏温湿度传感器65设置在第二不锈钢接头61上，用于检测颗粒物散射仪6的入口及出口处的颗粒物温湿度，并传输至智能电子控制终端8。
在一个优选的实施例中，如图1、图8所示，本发明还包括真空泵7。真空泵7分别设置在不锈钢三通管9的主管处，以及具有不锈钢管4的出口处。
其中，真空泵7是由一真空泵主机71、一电源72、一进气管73、一出气管74和两减震底座75构成；真空泵主机71设置在两减震底座75上，电源72位于真空泵主机71上部，用于为真空泵主机71供电；位于真空泵主机71的端部设置有进气管73和出气管74。进气管73和出气管74与真空泵主机71之间采用螺纹连接。
在一个优选的实施例中，如图9所示，智能电子控制终端8包括主机81、输入电源(220V)82、输出电源(12V)83、数据显示屏84和机械控制键85。智能电子控制终端8主要为颗粒物散射仪6提供电源和数据采集存储功能。其中：
主机81内预置有数据处理程序，将接收到的颗粒物散射系数、颗粒物数谱浓度经数据处理程序进行处理计算后，得到大气颗粒物中总含水量；
输入电源82用于与外部电源连接，输出电源83用于为颗粒物散射仪6供电；
数据显示屏84与主机81连接，用于显示接收的数据信息及处理结果；
机械控制键85与主机81连接，用于人工调节主机的参数。
优选的，数据处理程序内采用米散射理论模型进行大气颗粒物中总含水量的计算。包括以下步骤：
步骤1、基于干燥条件下实测的颗粒数谱浓度数据，利用米散射理论模型计算出干燥条件下颗粒物散射系数bsp-dry(为计算值)，并与颗粒物散射仪实测的干燥条件下散射系数b′sp-dry(为实测值)进行数据拟合，进一步订正实测的颗粒物数谱浓度数据(订正系数F)。
步骤2、基于订正后的颗粒物数谱浓度数据，再利用米散射理论模型计算出环境湿度条件下颗粒物散射系数bsp-ambient(为计算值)与颗粒物散射仪实测的干燥条件下散射系数b′sp-ambient(为实测值)进行数据不断拟合，获得颗粒物吸湿前后的颗粒物体积比系数(R)。
步骤3、利用颗粒物吸湿前后的颗粒物体积比系数(R)和干燥条件下测得的粒径Di和数浓度Ni及其订正系数F计算获得颗粒物含水量。
上述步骤1中，基于在干燥条件下测量得到的颗粒物数谱浓度(不同粒径段颗粒物数浓度Ni)，利用米散射理论模型计算获得干燥条件下颗粒物散射系数bsp-dry，计算公式如下：
式中，Ni，Di和mi分别是i粒径段颗粒物数浓度、i粒径段平均粒径和i粒径段平均折射指数(1.55-0.005i)。Qsp为i粒径段单个颗粒物散射效率理论值(由折射指数和粒径的函数即可计算)。λ是散射光的波长，与颗粒物散射仪波长一致(520纳米)。计算获得干燥条件下颗粒物散射系数bsp-dry与颗粒物散射仪实测干燥条件下颗粒物散射系数b′sp-dry进行对比，以实测值b′sp-dry为基准，等比例订正各径段颗粒物数浓度，订正系数为F。
上述步骤2中，当颗粒物吸湿之后各粒径段的颗粒物数浓度、平均粒径和平均折射指数已知时，也可以利用米散射理论模型计算出环境湿度条件下的湿颗粒物散射系数bsp-ambient，计算公式如下：
式中,Nj，Dj，mj分别是颗粒物吸湿之后的j粒径段的颗粒物数浓度、平均粒径和平均折射指数。
假设颗粒物吸湿后，颗粒物数浓度不变，且各粒径含水颗粒物与干颗粒物的体积比一致(即各粒径颗粒物的吸湿性参数一致)，利用体积混合比法则获得吸湿之后(颗粒物与水内混)的气溶胶折射指数mj：
公式(3)中Va、Vd、Vw分别表示含水颗粒物中水的体积、干颗粒体积和含水后的总体积，ma为水的折射指数(1.33-0i)。
因此，合并公式(2)、(3)和(4)可进一步获得湿颗粒物散射系数bsp-ambient(计算值)：
使用迭代的方法，不断改变R值，使得计算值bsp-ambient与颗粒物散射仪实测环境湿度条件下颗粒物散射系数b′sp-ambient(实测值)进行闭合，当两者差小于设定阈值(如<0.1Mm-1)，即可认为对应的R值为该环境下的相对含水量(湿颗粒物与干颗粒物体积比)。
当获得R值后，假设水的密度为1.0g/cm3，即可获得颗粒物中含水量为：
在一个优选的实施例中，如图10所示，不锈钢三通管9由不锈钢的主管91和不锈钢的分流管92构成。
在一个优选的实施例中，如图11所示，粒径谱仪10包括电迁移管101、电极102、颗粒物样品导管103、橡胶管104、颗粒物计数器105和粒径谱仪主机106。粒径谱仪主机106依据设定的程序通过控制电极102电压，使得筛选的确定粒径(10-800纳米，分为164段粒径)的颗粒物逐批通过电迁移管101，通过的颗粒物由颗粒物计数器105进行各个粒径段颗粒物计数，并将数据输入粒径谱仪主机106。粒径谱仪主机106为电极102提供电源，并控制电极102电压。粒径谱仪主机106采集的数据再通过UBS数据传输线输送至智能电子控制终端8。
综上，本发明使用时，将本发明的环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置放置在某个实验场所后，通过橡胶软管分别连接好各个部件，再接通电源开始运行。在一台真空泵7产生的负压作用下，大气气流以16.7升/分钟流量先通过PM2.5采切割头1以阻隔大于2.5微米颗粒和雨滴进入测量装置，然后经人字形不锈钢三通管2分流后以8.35升/分钟流量分别进入不锈钢管4和Nafion干燥管5，再分别进入两颗粒物散射仪6，分别测量环境湿度条件和干燥条件下大气散射系数及其对应的样品温湿度，相关测量数据由智能电子控制终端8进行采集。其中经过干燥的大气颗粒物样品通过其中一台颗粒物散射仪6后，由不锈钢三通管9进一步分流。不锈钢三通管9的主管连接真空泵7，分流管连接粒径谱仪10，同步测量颗粒物数谱浓度，实现同源同步测量大气颗粒物干湿散射系数和干燥条件下颗粒物数谱浓度。另外一台真空泵7为Nafion干燥管5提供干燥吹扫气，对通过Nafion干燥管5的大气颗粒物样品进行干燥。粒径谱仪10采集的数据实时传输至智能电子控制终端8内，基于接收到的数据，利用数据处理程序计算出大气颗粒物中总含水量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，包括：
PM2.5切割头，用于阻隔大于2.5微米颗粒和雨滴进入所述测量装置；
人字形不锈钢三通管，其入口端与所述PM2.5切割头连接，将进入的颗粒物分为两路输出；
流量控制器，分别设置在所述人字形不锈钢三通管的出口端，用于控制进入颗粒物的流量；
颗粒物散射仪，其入口分别经不锈钢管和干燥管与所述流量控制器连接，用于获得颗粒物散射系数，并传输至智能电子控制终端；
粒径谱仪，经不锈钢三通管的分流管与具有所述干燥管的所述颗粒物散射仪的出口连接，用于测量颗粒物数谱浓度，并传输至所述智能电子控制终端；
所述智能电子控制终端，还分别与所述流量控制器、所述颗粒物散射仪连接并控制其工作；根据接收到的所述颗粒物散射系数、所述颗粒物数谱浓度计算得到大气颗粒物中总含水量。
2.如权利要求1所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，所述PM2.5切割头包括：防雨防虫帽、浮尘收集器、除雨器和PM2.5颗粒撞击板；
所述PM2.5颗粒撞击板设置在筒状结构的连接座的顶部，该连接座的底部与所述人字形不锈钢三通管连接；
所述防雨防虫帽设置在所述浮尘收集器的顶部，所述浮尘收集器的底部与所述连接座的顶部连接；位于所述PM2.5颗粒撞击板上方，在所述连接座的顶部侧壁上通过管路与所述除雨器连接。
3.如权利要求2所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，所述浮尘收集器内的中底部设置有第一撞击板，所述第一撞击板上均布有至少四个第一气孔柱；所述PM2.5颗粒撞击板的中上部设置有一第二气孔柱；
所述第一气孔柱与所述第二气孔柱交错设置。
4.如权利要求3所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，所述第二气孔柱的高度与所述第一气孔柱在所述第一撞击板下部长度之和，与所述PM2.5颗粒撞击板的中上部的长度呈对应设置。
5.如权利要求1所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，
所述不锈钢管采用内镀Teflon材质的不锈钢钢管；
所述干燥管为Nafion干燥管，包括第一不锈钢接头、Nafion材质内管、不锈钢材质外管和通气管；
所述Nafion材质内管套设在所述不锈钢材质外管的内部，位于所述Nafion材质内管的两端分别设置有一所述第一不锈钢接头，位于所述不锈钢材质外管的两端侧壁分别设置有一所述通气管。
6.如权利要求1所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，所述颗粒物散射仪包括第二不锈钢接头、中空光学腔室、光学发射源和光学检测器；
所述中空光学腔室的两端分别设置有一所述第二不锈钢接头，位于所述中空光学腔室的中部两侧分别开设有透明窗口，位于其中一所述透明窗口处设置有所述光学发射源，位于另一所述透明窗口处设置有所述光学检测器，所述光学发射源与所述光学检测器位于同一水平线上；由所述光学发射源发射的光照射所述中空光学腔室中大气颗粒物后，光强衰减信号由所述光学检测器进行检测，获得颗粒物散射系数；所述光学发射源、所述光学检测器均与所述智能电子控制终端连接。
7.如权利要求6所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，所述颗粒物散射仪包括高灵敏温湿度传感器；
所述高灵敏温湿度传感器设置在所述第二不锈钢接头上，用于检测所述颗粒物散射仪的入口及出口处的颗粒物温湿度，并传输至所述智能电子控制终端。
8.如权利要求1所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，还包括真空泵；分别设置在所述不锈钢三通管的主管处，以及具有所述不锈钢管的出口处。
9.如权利要求1所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，所述智能电子控制终端包括主机、输入电源、输出电源、数据显示屏和机械控制键；
所述主机内预置有数据处理程序，将接收到的所述颗粒物散射系数、所述颗粒物数谱浓度经所述数据处理程序进行处理计算后，得到大气颗粒物中总含水量；
所述输入电源用于与外部电源连接，所述输出电源用于为所述颗粒物散射仪供电；
所述数据显示屏与所述主机连接，用于显示接收的数据信息及处理结果；
所述机械控制键与所述主机连接，用于人工调节所述主机的参数。
10.如权利要求9所述环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其特征在于，所述数据处理程序内采用米散射理论模型进行大气颗粒物中总含水量的计算，包括：
基于干燥条件下实测的颗粒数谱浓度数据，利用米散射理论模型计算出干燥条件下颗粒物散射系数的计算值，并将所述计算值与颗粒物散射仪实测的干燥条件下散射系数的实测值进行数据拟合，订正实测的颗粒物数谱浓度数据；
基于订正后的颗粒物数谱浓度数据，再利用米散射理论模型计算出环境湿度条件下颗粒物散射系数的计算值与颗粒物散射仪实测的干燥条件下散射系数的实测值进行数据不断拟合，获得颗粒物吸湿前后的颗粒物体积比系数；
利用颗粒物吸湿前后的颗粒物体积比系数和干燥条件下测得的粒径和数浓度及其订正系数计算获得颗粒物含水量。
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