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1簡介
總懸浮顆粒物是大氣質(zhì)量評價(jià)中的一個(gè)通用的重要染指標(biāo)。它主要來源于燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵、生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的粉塵、建筑和交通揚(yáng)塵、風(fēng)沙揚(yáng)塵以及氣態(tài)污染物經(jīng)過復(fù)雜物理化學(xué)反應(yīng)在空氣中生成的相應(yīng)的鹽類顆粒。在我國甘肅、新疆、陜西、山西的大部分地區(qū)，河南、吉林、青海、寧夏、內(nèi)蒙古、山東、四川、河北、遼寧的部分地區(qū)，總懸浮顆粒物污染較為嚴(yán)重。
2分類
總懸浮顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源釋放到大氣中直接造成污染的物質(zhì)，如：風(fēng)揚(yáng)起的灰塵、燃燒和工業(yè)煙塵。二次顆粒物是通過某些大氣化學(xué)過程所產(chǎn)生的微粒，如：二氧化硫轉(zhuǎn)化生成硫酸鹽。
粒徑小于100μm的稱為TSP，即總懸浮物顆粒;粒徑小于10μm的稱為PM10，即可吸入顆粒。TSP和PM10在粒徑上存在著包含關(guān)系，即PM10為TSP的一部分。國內(nèi)外研究結(jié)果表明，PM10/TSP的重量比值為60—80%。在空氣質(zhì)量預(yù)測中，煙塵或粉塵要給出粒徑分布，當(dāng)粒徑大于10μm時(shí)，要考慮沉降;小于10μm時(shí)，與其他氣態(tài)污染物一樣，不考慮沉降。所有煙塵、粉塵聯(lián)合預(yù)測，結(jié)果表達(dá)TSP，僅對小于10微米的煙塵、粉塵預(yù)測，結(jié)果表達(dá)為PM10。
大氣中TSP的組成十分復(fù)雜，而且變化很大。燃煤排放煙塵、工業(yè)廢氣中的粉塵及地面揚(yáng)塵是大氣中總懸浮微粒的重要來源。TSP是大氣環(huán)境中的主要污染物，中國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按不同功能區(qū)分3級，規(guī)定了TSP年平均濃度限值和日平均濃度限值。
空氣中的全部粉塵量為“總懸浮顆粒物”，去掉10微米以上的顆粒物，剩下的就是“可吸入顆粒物”，技術(shù)上標(biāo)為PM10。我們經(jīng)常聽到的“可吸入顆粒物”就是這個(gè)PM10。如果將5μm以上的顆粒物去掉，剩下的“可吸入顆粒物”為PM5。
3標(biāo)準(zhǔn)
以每立方米空氣中總懸浮顆粒物的毫克數(shù)表示，用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器在采樣效率接近100%濾膜上采集已知體積的顆粒物，恒溫恒濕條件下，稱量采樣前后采樣膜質(zhì)量來確定采集到的顆粒物質(zhì)量，再除以采樣體積，得到顆粒物的質(zhì)量濃度。
國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，居住區(qū)日平均濃度低于0.3毫克/立方米，年平均濃度低于0.2毫克/立方米。
4危害
總懸浮顆粒物對人體的危害程度主要決定于自身的粒度大小及化學(xué)組成。TSP中粒徑大于10微米的物質(zhì)，幾乎都可被鼻腔和咽喉所捕集，不進(jìn)入肺泡。對人體危害最大的是10微米以下的浮游狀顆粒物，稱為飄塵(后改稱為可吸入顆粒物，大于2.5微米，小于10微米)。飄塵可經(jīng)過呼吸道沉積于肺泡。慢性呼吸道炎癥、肺氣腫、肺癌的發(fā)病與空氣顆粒物的污染程度明顯相關(guān)，當(dāng)長年接觸顆粒物濃度高于0.2毫克/立方米的空氣時(shí)，其呼吸系統(tǒng)病癥增加。
空氣中的大顆粒粉塵被人的鼻腔阻攔，小顆粒粉塵可能隨氣流進(jìn)入氣管和肺部，這些粉塵被氣管和肺部的“巨噬細(xì)胞”吞食并消化，巨噬細(xì)胞吃不凈的那些細(xì)菌和病毒還會被白血球消滅掉。 人的鼻子的鼻毛、分泌物和黏膜可以將大多數(shù)大于10微米的粉塵過濾掉，只有小于10微米的顆粒物才會隨氣流進(jìn)入氣管和肺部。因此，人們將“可吸入顆粒物”定義為“空氣中≤10微米的顆粒物”。
滯留在上呼吸道中的顆粒物能對粘膜組織產(chǎn)生刺激和腐蝕作用，引起炎癥，進(jìn)而導(dǎo)致慢性鼻咽炎、慢性氣管炎。滯留在細(xì)支氣管和肺泡中的可吸入塵能與直接進(jìn)入肺深部的二氧化氮產(chǎn)生聯(lián)合作用，損傷肺泡和粘膜，引起支氣管和肺部產(chǎn)生炎癥。長期持續(xù)作用，還會誘發(fā)慢性阻塞性肺部疾患，并出現(xiàn)繼發(fā)性感染，最后，導(dǎo)致肺心病的死亡率增高。此外，顆粒物的吸附能力使之成為大氣污染物的“載體”。可吸入塵能吸附有害氣體和液體，并將它們帶入肺臟深部，從而，促進(jìn)疾病的發(fā)生。
5測量儀器
激光粉塵儀具有新世紀(jì)國際先進(jìn)水平的新型內(nèi)置濾膜在線采樣器, 在連續(xù)監(jiān)測粉塵濃度的同時(shí), 可收集到顆粒物,以便對其成份進(jìn)行分析，并求出質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值。可直讀粉塵質(zhì)量濃度(mg/m), 具有PM10、PM5、PM2.5及TSP切割器供選擇. 儀器采用了強(qiáng)力抽氣泵，使其更適合需配備較長采樣管的中央空調(diào)排氣口PM10可吸入顆粒物濃度的檢測。
儀器符合工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GBZ1-2002)、工作場所有害因素接觸限值(GBZ2-2002)標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)生部WS/T206-2001《公共場所空氣中可吸入顆粒物(PM10)測定法-光散射法》標(biāo)準(zhǔn)、勞動(dòng)部LD98-1996《空氣中粉塵濃度的光散射式測定法》標(biāo)準(zhǔn)以及鐵道部TB/T2323-92《鐵路作業(yè)場所空氣中粉塵測定相對質(zhì)量濃度與質(zhì)量濃度的轉(zhuǎn)換方法》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及衛(wèi)生部衛(wèi)法監(jiān)發(fā) [2003] 225號文件發(fā)布的《公共場所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》。根據(jù)《中華人民共和國計(jì)量法》，儀器具有《制造計(jì)量器具許可證》CMC標(biāo)志。
技術(shù)指標(biāo)
1、 配置40mm濾膜在線采樣器;
2、 具有可更換粒子切割器PM10、PM5、PM2.5及TSP供選擇;
3、 直讀粉塵質(zhì)量濃度(mg/m3),1分鐘出結(jié)果;
4、 大屏幕液晶顯示器,漢字菜單提示;
5、 檢測靈敏度：(L) 0.01mg/m3; (H) 0.001mg/m3。
6、 重復(fù)性誤差：±2%
7、 測量精度： ±10%
8、測量范圍： (L) 0.01～100 mg/m; (H) 0.001～10 mg/m。
9、 測定時(shí)間：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為1分鐘，設(shè)有0.1分及手動(dòng)檔(可任意設(shè)定采樣時(shí)間)。
10、 具有公共場所監(jiān)測模式、大氣環(huán)境監(jiān)測模式以及勞動(dòng)衛(wèi)生模式?？捎?jì)算出時(shí)間加權(quán)平均值(TWA)和短時(shí)間接觸允許濃度(STEL) 等。
11、 存 貯：可循環(huán)存儲999組數(shù)據(jù)。
12、定時(shí)采樣：可設(shè)定測量時(shí)間(1～9999)秒，關(guān)機(jī)時(shí)間(0～9999)秒，預(yù)熱時(shí)間(0～10)秒及采樣次數(shù)(1～9999)次。
13、 粉塵濃度超標(biāo)報(bào)警閾值設(shè)定：濃度最大閾值: 65mg/m3;測定時(shí)間：(1～9999)秒
14、輸出接口：(1)PC機(jī)通訊串行接口：RS232;(2)微型打印機(jī)輸出接口;(3)模擬量輸出接口：0—1V;(4) 數(shù)字量輸出接口：電平信號。
15、 電源：Ni-MH充電電池組(1.2V x 4)，可連續(xù)使用8小時(shí);附220VAC/12VDC 電源適配器。
16、具有濕度修正功能，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。
17、 重量：2.4kg。
技術(shù)特點(diǎn)
(1)設(shè)計(jì)了可更換的粒子切割器，實(shí)現(xiàn)了PM10、PM5、 PM2. 5 、 TSP多種粒子分離切割器兼容。
(2)設(shè)計(jì)了在線濾膜采樣器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測粉塵濃度與濾膜采樣兼容，可以分析所收集到顆粒物的成份以及求出該場所的質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值。
(3)采用激光光源，質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)不受顆粒物顏色的影響。
(4)設(shè)計(jì)了恒流控制器， 確保采樣流量恒定，切割曲線正確
(5)具有內(nèi)裝光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)散板,確保儀器高穩(wěn)定性。
(6)具有特別的保護(hù)氣幕，避免了粉塵對儀器核心部件—光學(xué)系統(tǒng)的污染，確保儀器高可靠性
(7)儀器設(shè)計(jì)了定時(shí)采樣功能，可根據(jù)設(shè)定時(shí)間定時(shí)采樣，定時(shí)啟動(dòng)及關(guān)閉，所得數(shù)據(jù)可通過微型打印機(jī)記錄或?qū)隤C機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，此功能適合于大氣環(huán)境可吸入顆粒物連續(xù)監(jiān)測。
(8)可設(shè)定粉塵濃度超標(biāo)報(bào)警閾值，粉塵超標(biāo)時(shí)蜂鳴器自動(dòng)報(bào)警
(9)除設(shè)有適合室內(nèi)公共場所粉塵監(jiān)測的一般測量模式和適合大氣環(huán)境監(jiān)測的定時(shí)采樣模式外，新增加了勞動(dòng)衛(wèi)生模式。
6測量方法
大氣中總懸浮顆粒物的測定(重量法)
原理
用重量法測定大氣中總懸浮顆粒物的方法一般分為大流量(1.1—1.7m3/min)和中流量(0.05—0.15m3/min)采樣法。其原理基于：抽取一定體積的空氣，使之通過已恒重的濾膜，則懸浮微粒被阻留在濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜重量之差及采氣體積，即可計(jì)算總懸浮顆粒物的質(zhì)量濃度。
本實(shí)驗(yàn)采用中流量采樣法測定。
儀器
1.中流量采樣器：流量50—150L/min，濾膜直徑8—10cm。
2.流量校準(zhǔn)裝置：經(jīng)過羅茨流量計(jì)校準(zhǔn)的孔口校準(zhǔn)器。
3.氣壓計(jì)。
4.濾膜：超細(xì)玻璃纖維或聚氯乙烯濾膜。
5.濾膜貯存袋及貯存盒。
6.分析天平：感量0.1mg。
測定步驟
1.采樣器的流量校準(zhǔn)：采樣器每月用孔口校準(zhǔn)器進(jìn)行流量校準(zhǔn)。
2.采樣
(1)每張濾膜使用前均需用光照檢查，不得使用有針孔或有任何缺陷的濾膜采樣;
(2)迅速稱重在平衡室內(nèi)已平衡24h的濾膜，讀數(shù)準(zhǔn)確至0.1mg，記下濾膜的編號和重量，將其平展地放在光滑潔凈的紙袋內(nèi)，然后貯存于盒內(nèi)備用。天平放置在平衡室內(nèi)，平衡室溫度在20-25℃之間，溫度變化小于±3℃，相對濕度小于50%，濕度變化小于5%;
(3)將已恒重的濾膜用小鑷子取出，“毛”面向上，平放在采樣夾的網(wǎng)托上，擰緊采樣夾，按照規(guī)定的流量采樣;
(4)采樣5min后和采樣結(jié)束前5min，各記錄一次U型壓力計(jì)壓差值，讀數(shù)準(zhǔn)確至1mm。若有流量記錄器，則可直接記錄流量。測定日平均濃度一般從8：00開始采樣至第二天8：00結(jié)束。若污染嚴(yán)重，可用幾張濾膜分段采樣，合并計(jì)算日平均濃度;
(5)采樣后，用鑷子小心取下濾膜，使采樣“毛”面朝內(nèi)，以采樣有效面積的長邊為中線對疊好，放回表面光滑的紙袋并貯于盒內(nèi)。將有關(guān)參數(shù)及現(xiàn)場溫度、大氣壓力等記錄填寫在表1中。
表1 總懸浮物顆粒物采樣記錄
| 月、日 | 時(shí)間 | 采樣溫度(K) | 采樣氣壓(kPa) | 采樣器 編號 | 濾膜 編號 | 壓差值(cm水柱) | 流量（m/min） | 備注 |
| 開始 | 結(jié)束 | 平均 | Q2 | Qn |
表2 總懸浮顆粒物濃度測定記錄
| 日期 | 時(shí)間 | 濾膜 編號 | 流量Qn (m3/min) | 采樣體積 (m3) | 濾膜重量(g) | 總懸浮顆 粒物濃度 (mg/m3) |
| 采樣前 | 采樣后 | 樣品重 |
計(jì)算
總懸浮顆粒物(TSP,mg/m3)=W/(Qn·t)
式中：W——采樣在濾膜上的總懸浮顆粒物質(zhì)量(mg);
t——采樣時(shí)間(min);
Qn ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣流量(m3/min)，按下式計(jì)算：
Qn= Q2[(T3/T2)·(P2/P3)]1/2(273×P3)÷(101.3×T3)
=Q2[(P2/T2)·(P3/T3)]1/2(273/101.3)
=2.69×Q2[(P2/T2)·(P3/T3)]1/2
式中：Q2——現(xiàn)場采樣流量(m3/min);
P2——采樣器現(xiàn)場校準(zhǔn)時(shí)大氣壓力(kPa);
P3——采樣時(shí)大氣壓力(kPa);
T2——采樣器現(xiàn)場校準(zhǔn)時(shí)空氣溫度(K);
T3——采樣時(shí)的空氣溫度(K)。
若T3、P3與采樣器校準(zhǔn)時(shí)的T2、P2相近，可用T2、P2代之。
注意事項(xiàng)
1.濾膜稱重時(shí)的質(zhì)量控制：取清潔濾膜若干張，在平衡室內(nèi)平衡24h，稱重。每張濾膜稱10次以上，則每張濾膜的平均值為該張濾膜的原始質(zhì)量，此為“標(biāo)準(zhǔn)濾膜”。每次稱清潔或樣品濾膜的同時(shí)，稱量兩張“標(biāo)準(zhǔn)濾膜”，若稱出的重量在原始重量±5mg范圍內(nèi)，則認(rèn)為該批樣品濾膜稱量合格，否則應(yīng)檢查稱量環(huán)境是否符合要求，并重新稱量該批樣品濾膜。
2.要經(jīng)常檢查采樣頭是否漏氣。當(dāng)濾膜上顆粒物與四周白邊之間的界線逐漸模糊，則表明應(yīng)更換面板密封墊。
3.稱量不帶襯紙的聚氯乙烯濾膜時(shí)，在取放濾膜時(shí)，用金屬鑷子觸一下天平盤，以消除靜電的影響。
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