自动测定空气中PM₁₀多采用β射线吸收PM₁₀自动监测仪，也有的用石英晶体振荡天平PM₁₀自动监测仪或光散射PM₁₀自动监测仪。

1.β射线吸收PM10自动监测仪

β射线吸收法的原理基于：物质对β射线的吸收作用。当β射线通过被测物质时，射线强度衰减程度与所透过物质的质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。

β射线吸收PM₁₀自动监测仪的工作原理如图9-13所示。它是通过测定清洁滤带(未采集PM₁₀)和采样滤带(已采集PM₁₀)对β射线吸收程度的差异来测定所采PM₁₀量。因为采集气样的体积是已知的，故可得知空气中PM₁₀浓度。

图9-13β射线吸收PM₁₀自动监测仪的工作原理

1.大粒子切割器；2.射线源；3.滤带；4.滚筒；5.集尘器；6.检测器(脉冲计数管)；7.抽气泵

采集PM₁₀的滤带为玻璃纤维滤纸或聚四氟乙烯滤膜；β射线源可用¹⁴C、¹⁴⁷Pm等低能源；检测器采用脉冲计数管，对β射线脉冲进行计数。

设等强度的β射线穿过清洁滤带和采样滤带后的强度分别为N₀和N(脉冲计数)，二者的关系为：

N＝N0^-k·△m

式中：K—质量吸收系数，cm²/mg;

△m—采样滤带单位面积上PM₁₀的质量，mg/cm³。

上式可写成如下形式：

设采样滤带采集PM₁₀部分的面积为A，采气体积为V，则空气中PM₁₀质量浓度P可用下式表示：

上式说明当仪器工作条件选定后，空气中PM₁₀质量浓度只取决于β射线穿过清洁滤带和采样滤带后的强度，而穿过清洁滤带后的β射线强度是一定的，故PM₁₀质量浓度取决于β射线穿过采样滤带后的强度。

已有研究证明，空气中PM₁₀的粒度分布呈双峰型，即0.1～1 um有一个峰，5um附近有一个峰，据此已制出双质量型β射线吸收PM₁₀自动监测仪，可同时测出细粒区(0.1～1um)和粗粒区(5～10 um) PM₁₀的浓度。

2．石英晶体振荡天平PM10自动监测仪

这种仪器以石英晶体谐振器为传感器。石英晶体谐振器是一个两侧装有励磁线圈，顶端安放可更换滤膜的石英晶体锥形管。励磁线圈为石英晶体谐振器振荡提供激励能量。当含PM₁₀的气样流过滤膜时，PM₁₀沉积在滤膜上，使滤膜质量发生变化，导致石英晶体谐振器的振荡频率降低，二者的关系可用下式表示：

式中：△m—滤膜质量增量，即采集的PM₁₀质量；

K—由石英晶体谐振器特性和温度决定的常数；

f_o—石英晶体谐振器初始振荡频率；

f₁—滤膜沉积PM₁₀后的石英晶体谐振器振荡频率。

将输入信号处理系统，计算出沉积在滤膜上的PM₁₀质量，再根据采样流量、采样时环境温度和大气压计算出标准状况下的PM₁₀质量浓度。

石英晶体谐振器对空气的湿度比较敏感，需要对气样和振荡天平加热，使之保持50℃的恒温。另外，注意及时更换滤膜。

(八)差分吸收光谱(DOAS)自动监测仪

前面介绍的自动监测仪只能检测一种污染物质DOAS自动监测仪可测定空气中多种污染物质，已在空气污染自动监测系统中用于SO₂、NO₂、O₃等的测定，具有监测范围广、周期短、响应快、属非接触式测定等优点。DOAS的测定原理基于被测物质对光的选择性吸收，例如：SO₂和O₃对200～350 nm波长光有很强的吸收，NO₂在440 nm附近差分吸收强烈，CH₂O在340 nm及C₆H₆在250 nm附近吸收也很明显，CO的吸收主要集中在红外线波段。

图9-14是一种差分吸收光谱自动监测仪的工作原理。仪器由光源、发射和接收系统、光导纤维、光谱仪、检测器、A/D转换器和微型计算机等组成。

图9-14差分吸收光谱自动监测仪的工作原理

光源(高压氙灯)发出的光(200～500 nm)被凹面镜反射出一束平行光，通过被测空气到达接收器，再被凹面镜反射聚焦在光导纤维的一端，传输至光谱仪分析。光谱仪内有一个受步进电机控制的光栅，步进电机根据微型计算机的指令选择光栅的位置，使经过光栅分光得到的被测物质的特征吸收光被凹面镜反射聚焦于检测器(光电倍增管)，产生相应的电信号，经A/D转换器转换成数字信号，输送至微型计算机处理后，得到被测物质的浓度。这种仪器的光源和接收器处于相对位置，还有的将光源和接收器安装在同一侧，在对面安装角反射镜，可使光路长度增加一倍。