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颗粒物测定分析方法有那些?

2021.12.11

  颗粒物(PM10、PM2.5和TSP)测定

  大气颗粒物是指悬浮在大气中的固态或液态颗粒物,根据其粒径大小,分为总悬浮颗粒物TSP(空气动力学当量直径小于或等于100pm)、可吸入颗粒物PM10(空气动力学当量直径小于或等于10μm)和细颗粒物PM2.5(空气动力学当量直径小于或等于2.5μm)。近年来,随着我国社会经济快速发展,多个地区接连出现以颗粒物(PM10和PM2.5)为特征污染物的灰霾天气,大气颗粒物已成为长期影响我国环境空气质量的首要污染物。一般可将颗粒物排放源分为固定燃烧源、生物质开放燃烧源、工业工艺过程源和移动源。颗粒物是大气污染物中数量最大、成分复杂、性质多样、危害较大的常规监测项目,它本身可以是有毒物质,还可以是其他有毒有害物质在大气中的运载体、催化剂或反应床。在某些情况下,颗粒物质与所吸附的气态或蒸气态物质结合,会产生比单个组分更大的协同毒性作用。因此,对颗粒物质的研究是控制大气污染的一个重要内容。

  大气中颗粒物质的检测项目有可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)和总悬浮颗粒物(TSP)等。

  1.PM10和PM2.5测定

  测定TSP、PM10和PM2.5的手工方法主要为重量法,PM10和PM2.5连续监测系统所配置监测仪器的测量方法一般为微量振荡天平法和β射线法。

  (1)重量法PM2.5和PM10重量法的原理:分别通过具有一定切割特性的采样器,以恒速抽取定量体积的空气,使环境空气中的PM2.5和PM10极截留在已知质量的滤膜上,根据采样前后滤膜的质量差和采样体积,计算出PM2.5和PM10的浓度。

  PM2.5或PM10采样器由采样入口、PM10或PM2.5切割器、滤膜夹、连接杆、流量测量及控制装置、抽气泵等组成。采样器通过流量测量及控制装置控制抽气泵以恒定流量(工作点流量)抽取环境空气,环境空气样品以恒定的流量依次经过采样入口、PM10或PM2.5切割器,颗粒物被捕集在滤膜上,气体经流量计、抽气泵由排气口排出。采样器实时测量流量计计前压力、计前温度、环境大气压、环境温度等参数对采样流量进行控制。

  工作点流量是指采样器在工作环境条件下,采样流量保持定值,并能保证切割器切割特性的流量。对PM10或PM2.5采样器的工作点流量不做必须要求,一般大、中、小流量采样器的工作点流量分别为1.05m3/min、100L/min 、16.67L/min。

  大量白最时PM10切割器和采样系统的技术指标为:切割粒径Da50=(10±0.5)μm;捕集效率的几何标准差为σg=(1.5±0.1)μm。PM2.5切割器和采样系统的技术指标为:切割粒径Da50(2.5±0.2)μm;捕集效率的几何标准差为σg(1.2±0.1)μm。Da50表示50%切割粒径,指切割器对颗粒物的捕集效率为50%时所对应的粒子空气动力学当量直径。捕集效率的几何标准差表述为捕集效率为16%时对应的粒子空气动力学当量直径与捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学当量直径的比值。

  切割器应定期清洗,一般累计采样168h应清洗一次,如遇扬尘、沙尘暴等恶劣天气,应及时清洗。

  (2)连续自动监测法微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管,在其振荡端安装可更换的滤膜,振荡频率取决于锥形管特征和质量。当采样气流通过滤膜,其中的颗粒物沉积在滤膜上,滤膜的质量变化导致振荡频率的变化,通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量,再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段PM10和PM2.5颗粒物的浓度。篮四,去亲设率甲限合面

  (3)β射线法β射线法是利用B射线衰减的原理,环境空气由采样泵吸入采样管,经过滤膜后排出,颗粒物沉积在滤膜上,当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时,β射线的能量衰减,通过对衰减量的测定便可计算出PM10和PM2.5颗粒物的浓度。

  2.总悬浮颗粒物的测定

  总悬浮颗粒物(total suspended particulate matter,TSP)可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的物质,如风扬起的灰尘、燃烧和工业烟尘;二次颗粒物则是通过某些大气化学过程所产生的微粒,如二氧化硫转化生成硫酸盐。具有切割特性的采样器,以恒速抽取定量体积的空气,空气中悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上。根据采样前、后滤膜质量之差及采样体积,计算总悬浮颗粒物的浓度,其计算公式为:

  式中W——截留在滤膜上的悬浮颗粒物总质量,mg;

  t——累计采样时间,min;

  QN一采样器平均抽气流量,m3/min;

  K——常数,大流量采样器K=1×106,中流量采样器K=1×109

  该方法适用于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器(简称采样器)进行空气中总悬浮颗粒物的测定,但不适用于总悬浮颗粒物含量过高或雾天采样使滤膜阻力大于10kPa时情况该方法的检测下限为0.001mg/m3。当对滤膜经选择性预处理后,可进行相关组分分析。

  当两台总悬浮颗粒物采样器安放位置相距不大于4m、不少于2m时,同样采样测定总悬浮颗粒物的含量,相对偏差不大于15%。


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