環(huán)境空氣中懸浮顆粒物濃度的測(cè)定重量法

1、實(shí)驗(yàn)一 環(huán)境空氣中懸浮顆粒物濃度的測(cè)定重量法（一）實(shí)驗(yàn)意義及目的環(huán)境空氣中懸浮顆粒物（如TSP、PM10、PM2.5等）是一種常規(guī)的污染物，目前我國(guó)許多城市的大氣首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），它們對(duì)人體健康、植被生態(tài)和能見(jiàn)度等都有著非常重要的直接和間接影響。因此，對(duì)這類污染物的濃度進(jìn)行測(cè)定是大氣環(huán)境污染研究中一項(xiàng)重要的工作。本實(shí)驗(yàn)在校園中以及附近的工作區(qū)、公路旁進(jìn)行采樣分析。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，達(dá)到掌握重量法測(cè)定大氣中懸浮顆粒物（如TSP、PM10）濃度的目的。（二）實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)具有一定切割特性的采樣器，以恒速抽取一定體積的空氣，空氣中某一粒徑范圍的懸浮顆粒物被截留在已恒重的濾膜上。根據(jù)采樣前

2、、后濾膜質(zhì)量之差及采樣體積，計(jì)算總懸浮顆粒物的濃度。濾膜經(jīng)處理后，可再進(jìn)行組分分析。本方法適合于大流量或中流量懸浮顆粒物的測(cè)定。方法的檢測(cè)限為0.001mg/m3。懸浮顆粒物含量過(guò)高或霧天采樣使濾膜阻力大于10KPa時(shí)，本方法不適用。（三）實(shí)驗(yàn)儀器和材料（1）大流量或中流量采樣器：1臺(tái)，應(yīng)按HYQ1.189，總懸浮顆粒物采樣器技術(shù)要求（暫行）的規(guī)定。（2）大流量孔口流量計(jì)：1個(gè)，量程0.71.4m3/min，流量分辨率0.01m3/min，精度優(yōu)于±2。（3）中流量孔口流量計(jì)：1個(gè)，量程70160L/min,流量分辨率1L/min，精度優(yōu)于±2。 （4）U形管壓差計(jì)：1個(gè)，

3、最小刻度0.1hPa（5）X光看片機(jī)：1臺(tái)，用于檢查濾膜有無(wú)缺損。（6）打號(hào)機(jī)：1臺(tái)，用于在濾膜及濾膜袋上打號(hào)。（7）鑷子：1個(gè)，用于夾取濾膜。（8）超細(xì)玻璃纖維濾膜：10片，對(duì)0.3m標(biāo)準(zhǔn)粒子的截留不低于99，在氣流速度為0.45m/s時(shí)，單張濾膜阻力不大于3.5KPa,在同樣氣流速度下，抽取經(jīng)高效過(guò)濾器凈化的空氣5 h,1cm2濾摸失重不大于0.012mg。 （9）濾膜袋：10個(gè)，用于存放采樣后對(duì)折的采塵濾膜，袋面印有編號(hào)、采樣日期、采樣地點(diǎn)、采樣人等項(xiàng)欄目。 （10）濾膜保存盒：1個(gè)，用于保存、運(yùn)送濾膜，保證濾膜在采樣前出于平展不受折狀態(tài)。（11）恒溫恒濕箱：1臺(tái)，箱內(nèi)空氣溫度要求在15

4、30范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，控溫精度±1；箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度應(yīng)控制在（50±5），恒溫恒濕箱可連續(xù)工作。（12）懸浮顆粒物大盤天平：1臺(tái)，用于大流量采樣濾膜稱量，稱量范圍10g，感量1mg, 標(biāo)準(zhǔn)差2mg。（13）分析天平：1臺(tái)，用于中流量采樣濾膜稱量，稱量范圍10g，感量0.1mg,標(biāo)準(zhǔn)差0.2mg。（四）實(shí)驗(yàn)方法和步驟1. 采樣器的流量校準(zhǔn)新購(gòu)置或維修后的采樣器在啟動(dòng)前，須進(jìn)行流量校準(zhǔn)。正常使用的采樣器每月也要進(jìn)行一次流量校準(zhǔn)。流量校準(zhǔn)步驟如下：（1）計(jì)算采樣器工作點(diǎn)的流量：采樣器應(yīng)工作在規(guī)定的采氣流量下，該流量成為采樣器的工作點(diǎn)。在正式采樣前，應(yīng)調(diào)整采樣器，使其工作在正確的工作

5、點(diǎn)上，按下述步驟進(jìn)行：采樣器采樣口的抽氣速度u為0.3m/s，大流量采樣器的工作點(diǎn)流量QH(m3/min)為： QH=1.05 (1-1)中流量采樣器的工作電流量QH（m3/min）為： QM60000u×A (1-2)式中：A采樣器采樣口截面積，m3。將QH和QM計(jì)算值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量QHN(m3/min)和QMN(L/min):QHN=(QHpTN)/(TpN) (1-3)QMN=(QMpTN)/(TpN) (1-4)lgp=lg101.3h/18400 (1-5)式中：T測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)月平均溫度，K； pN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力，101.3 KPa；TN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度,273 K；

6、 p測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)平均大氣壓，KPa； h測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)海拔高度，m.。 將式（1-6）中QN用QHN或QMN代入，求出修正項(xiàng)Y，再按式（1-7）計(jì)算H(Pa)： Y=BQN+A (1-6) H=(Y2pNT)/(pTN) (1-7)式中：斜率B和截距A由孔口流量計(jì)的標(biāo)定部門給出（參見(jiàn)附錄B）。（）采樣器工作點(diǎn)流量的校準(zhǔn)：打開采樣頭的采樣蓋，按正常采樣位置，放一張干凈的采樣濾膜，將孔口流量計(jì)的接口與采樣頭密封連接，孔口流量計(jì)的取壓口接好壓差計(jì)；接通電源，開啟采樣器，待工作正常后，調(diào)節(jié)采樣氣流量，使孔口流量計(jì)壓差值達(dá)到式（1-7）計(jì)算的H值（記錄表格見(jiàn)附錄C）；校準(zhǔn)流量時(shí)，要確保氣路密封連接，流量校準(zhǔn)后，如

7、發(fā)現(xiàn)濾膜上塵的邊緣輪廓不清楚或?yàn)V膜安裝歪斜等情況，可能造成漏氣，應(yīng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)；校準(zhǔn)合格的采樣器即可用于采樣，不得在改動(dòng)調(diào)節(jié)器狀態(tài)。2. 懸浮顆粒物含量測(cè)試（1）濾膜準(zhǔn)備：每張濾膜均需用X光看片機(jī)進(jìn)行檢查，不得有針孔或任何缺陷。在選中的濾膜光滑表面的兩個(gè)對(duì)角上打印編號(hào)。濾膜袋上打印同樣編號(hào)備用。將濾膜放在恒溫恒濕箱中平衡24小時(shí)，平衡溫度取1530中任一點(diǎn)，記錄下平衡溫度與濕度。在上述平衡條件下稱量濾膜，大流量采樣器濾膜稱量精確到1mg。記錄下濾膜質(zhì)量m0(g)。稱量好的濾膜平展的放在濾膜保存盒中，采樣前不得將濾膜彎曲或折疊。（2）安放濾膜及采樣：打開采樣頭頂蓋，取出濾膜夾。用清潔干布擦去采樣

8、頭內(nèi)及濾膜夾的灰塵。將已編號(hào)并稱量過(guò)的濾膜絨面向上，放在濾膜支持網(wǎng)上。放上濾膜夾，對(duì)正，擰緊，使不漏氣。安好采樣頭頂蓋，按照采樣器使用說(shuō)明，設(shè)置采樣時(shí)間，即可啟動(dòng)采樣。樣品采完后，打開采樣頭，用鑷子輕輕取下濾膜，采樣面向里，將濾膜對(duì)折，放入號(hào)碼相同的濾膜袋中。取濾膜時(shí)，如發(fā)現(xiàn)濾膜損壞，或?yàn)V膜上塵的邊緣輪廓不清晰、濾膜安裝歪斜（說(shuō)明漏氣），則本次采樣作廢，需重新采樣（記錄表格見(jiàn)附錄D）。（3）塵膜的平衡及稱量：塵膜在恒溫恒濕箱中，與干凈濾膜平衡條件相同的溫度、濕度下，平衡24h。在上述平衡條件下稱量濾膜，大流量采樣器濾膜稱量精確到1mg，中流量采樣器濾膜稱量精確到0.1mg。記錄下濾膜質(zhì)量m1(

9、g)（記錄表格見(jiàn)附錄D）濾膜增重，大流量濾膜不小于100mg，中流量采樣器濾膜不小于10mg。（4）計(jì)算： (1-8)式中：t累積采樣時(shí)間，min； QN采樣器平均抽氣流量，即式（1-3）或式（1-4）QHN或QMN的計(jì)算值；K常數(shù)，大流量采樣器K1×106，中流量采樣器K=1×109。 （5）測(cè)試方法的再現(xiàn)性：當(dāng)兩臺(tái)總懸浮顆粒物采樣器安放位置相距不大于4m、不少于2m時(shí)，同樣采樣測(cè)定總懸浮顆粒物含量，相對(duì)偏差不大于15。附錄A： GH-150C型TSP中流量采樣器（補(bǔ)充件）（1）概述GH-150C型TSP中流量采樣器采樣采用氣體全部通過(guò)渦街流量傳感器來(lái)檢測(cè)出實(shí)際流量，用實(shí)

10、際流量作為反饋信號(hào)來(lái)組成一個(gè)流量控制閉環(huán)系統(tǒng)，使得儀器的流量精度高，流量穩(wěn)定可靠，避免了因電源電壓波動(dòng)，濾膜阻力變化所造成采樣器不穩(wěn)定的問(wèn)題。本儀器體積小，重量輕，使用方便，是環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的必備儀器。（2）工作原理 比較電路PID調(diào)節(jié)功放電路抽氣泵流量檢測(cè)流量傳感器TSP切割器數(shù)字流量計(jì)空氣Q給Q流量反饋Q反（3）主要技術(shù)指標(biāo)濾膜有效直徑：80毫米；流量顯示誤差：3；流量相對(duì)變化：8%（濾膜阻力和電壓電源變化時(shí)）；流量調(diào)節(jié)范圍：80升/分150升/分；連續(xù)采樣時(shí)間：> 4 小時(shí)；定時(shí)精度：0.5%；定時(shí)工作時(shí)：定時(shí)采樣時(shí)間從199分鐘之間可調(diào)，間隔時(shí)間從10990分鐘之間可調(diào)；

11、工作電源：AC220V±10%，50±1HZ;消耗功率：400W噪聲：700DB(A);工作環(huán)境溫度：2045；重量：5千克；外形尺寸：220×205×200（mm）附錄B:孔口流量計(jì)的校準(zhǔn)要求（補(bǔ)充件）在大流量或中流量孔口流量計(jì)的量程范圍內(nèi)，均勻取7點(diǎn)，分別由標(biāo)準(zhǔn)羅茲流量計(jì)和鐘罩式氣體流量器進(jìn)行標(biāo)定，最后結(jié)果以回歸方程（A1）給出： Y=BQN+A （A1）修正項(xiàng)： （A2）式中：TN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度，273K； T標(biāo)定時(shí)環(huán)境溫度，K；H孔口流量計(jì)測(cè)得壓差，Pa；B斜率；A截距；PN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力，101.325KPa；P標(biāo)定時(shí)環(huán)境壓力，KPa；QN折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的流量，大流量孔口流量計(jì)以m3/min為單位，中流量孔口流量計(jì)以L/min為單位。附錄C:用孔口流量計(jì)校準(zhǔn)總懸浮顆粒物采樣器記錄表（參考件） 采樣器編號(hào)采樣器工作點(diǎn)流量/(m3·min-1)孔口流量計(jì)編號(hào)月平均溫度/K平均大氣壓/Pa孔口壓差計(jì)