大氣中可吸入顆粒物的測定中如何才樣布點(diǎn)

【專家解說】：大氣中顆粒物質(zhì)的測定項(xiàng)目有：總懸浮顆粒物的測定、可吸入顆粒物（飄塵）濃度及粒度分布的測定、自然降塵量的測定、顆粒物中化學(xué)組分的測定。 一、總懸浮顆粒（TSP）的測定 實(shí)驗(yàn)插圖 綜合采樣器 切割器 測定方法：重量法，GB/T 15432-1995中測定總懸浮顆粒物的方法，適合于大流量或中流量總懸浮顆粒物采樣器進(jìn)行空氣中總懸浮顆粒物的測定。 測定原理:通過具有一定切割特性的采樣器，以恒速抽取一定體積的空氣，則空氣中粒徑小于100μm的懸浮顆粒物被截留在已恒重的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，即可計(jì)算TSP的質(zhì)量濃度。濾膜經(jīng)處理后，可進(jìn)行化學(xué)組分測定。 根據(jù)采樣流量不同，分為大流量采樣法（1.1-1.7m3/min) 大流量采樣器(High Volume Air Sampler)和中流量采樣法(50-150L/min) 低噪聲中流量TSP采樣器(middle Volume Air Sampler )   智能中流量TSP采樣器。一般連續(xù)采樣24h。                    TSP(mg/m3) = W /Qn ×t 注意：所使用的每張玻璃纖維濾膜在使用前均需用X光片機(jī)進(jìn)行光照檢查，不得使用有針孔或任何缺陷的濾膜采樣。 二、可吸入塵（飄塵，IP，PM10）的測定 恒流量可吸入塵采樣器         超細(xì)粒子計(jì)數(shù)器 粒徑小于10μm的顆粒物稱為飄塵。它可長時間漂浮在大氣中，對人、生物及環(huán)境危害較大。 采集飄塵（可吸入塵）廣泛使用大流量采樣器（重量法）。在連續(xù)自動監(jiān)測儀器中，可采用石英壓電晶體振蕩法、靜電捕集法、β射線法或光散射法直接測定飄塵濃度。但都裝有切割器。 分塵器有旋風(fēng)式、向心式、多層薄板式、 撞擊式等多種。 二級旋風(fēng)分塵器的工作原理：氣流以高 速度沿180°漸開線進(jìn)入分塵器的圓筒內(nèi)， 形成旋轉(zhuǎn)氣流，在離心力的作用下，將 顆粒物甩到筒壁上并繼續(xù)向下運(yùn)動，粗 顆粒在不斷與筒壁撞擊中失去前進(jìn)的能 量而落入大顆粒物收集器內(nèi)，細(xì)顆粒隨 氣流沿氣體排出管上升，被過濾器的濾膜捕集，從而將粗、細(xì)顆粒物分開。 三級向心式分塵器原理：氣流從小孔高速 噴出時，因所攜帶的顆粒物大小不同，慣性 也不同，顆粒質(zhì)量越大，慣性越大。不同粒 徑的顆粒各有一定的運(yùn)動軌線，其中，質(zhì)量 較大的顆粒運(yùn)動軌線接近中心軸線，最后進(jìn) 入錐形收集器被底部的濾膜收集；小顆粒物 慣性小，離中心軸線較遠(yuǎn)，偏離錐形收集器 入口，隨氣流進(jìn)入下一級。第二級的噴嘴直 徑和錐形收集器的入口孔徑變小，二者之間 距離縮短，使小一些的顆粒物被收集。第三級的噴嘴直徑和錐形收集器的入口孔徑又 比第二級小，其間距離更短，所收集的顆粒更細(xì)。如此經(jīng)過多級分離，剩下的極細(xì)顆 粒到達(dá)最底部，被夾持的濾膜收集。 撞擊式采樣器原理：含顆粒物氣體以一 定速度由噴嘴噴出后，顆粒獲得一定的 動能并且有一定的慣性。在同一噴射速 度下，粒徑越大，慣性越大，因此，氣 流從第一級噴嘴噴出后，慣性大的大顆 粒難于改變運(yùn)動方向，與第一塊捕集板 碰撞被沉積下來，而慣性較小的顆粒則 隨氣流繞過第一塊捕集板進(jìn)入第二級噴嘴。因第二級噴嘴較第一級小，故噴出顆粒動 能增加，速度增大，其中慣性較大的顆粒與第二塊捕集板碰撞而被沉積，而慣性較小 的顆粒繼續(xù)向下級運(yùn)動。 （一） 重量法 根據(jù)采樣流量不同，分為大流量采樣重量法和小流量采樣重量法。 大流量法使用帶有10μm以上顆粒物切割器(慣性切割器、重力切割器)的大流量采樣器采樣。 首先使一定體積的大氣通過采樣器，將粒徑大于10μm的顆粒物分離出去，小于10μm的顆粒物被收集在預(yù)先恒重的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，即可計(jì)算出飄塵的濃度。用該法還能進(jìn)行有機(jī)物、金屬離子和無機(jī)鹽的分析。 注意：1）使用時，應(yīng)定期清掃切割器內(nèi)的顆粒物；       2）采樣時必須將采樣頭及入口各部件旋緊，以免空氣從旁側(cè)進(jìn)入采樣器造成測定誤差。 小流量法使用小流量采樣器，如我國推薦使用13L/min。使一定體積的空氣通過具有分離和捕集裝置的采樣器，首先將粒徑大于10μm的顆粒物阻留在撞擊擋板的入口擋板內(nèi)，飄塵則通過入口擋板被捕集在預(yù)先恒重的濾膜上，根據(jù)采樣前后的濾膜重量之差及采樣體積計(jì)算飄塵的濃度。 用此法還可作飄塵中有害物質(zhì)成分的單項(xiàng)測定。 （二） 壓電晶體振蕩法 這種方法以石英諧振器為測定飄塵的傳感器，通過測量采樣后兩石英諧振器頻率之差（△f），即可得知飄塵濃度。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)飄塵濃度氣樣校準(zhǔn)儀器后，即可在顯示屏幕上直接顯示被測氣樣的飄塵濃度。 其工作原理見  圖 （三） β射線吸收法 該測量方法的原理基于：將β射線通過特定物質(zhì)后，其強(qiáng)度衰減程度與所透過的物質(zhì)質(zhì)量有關(guān)，而與物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)無關(guān)。通過測清潔濾帶（未采塵）和采塵濾帶（已采塵）對β射線吸收程度的差異來測定采塵量。 β射線飄塵測定儀的工作原理如  圖 三、自然降塵的測定 景德鎮(zhèn)自然降塵量曾達(dá)70多噸平方公里·月（工業(yè)）， 大連市區(qū)自然降塵均值是43噸/平方公里·月(沙塵暴)， 丹陽市自然降塵是21.62噸/平方公里·月 桂林市2000年平均值為8.36噸/平方公里·月 自然降塵簡稱降塵，系指大氣中自然降落于地面上的顆粒物，其粒徑多在10μm以上。 雖然灰塵在地面上的自然沉降能力主要決定于其自身重量及粒度大小，但風(fēng)力、降水、地形等自然因素也起著一定的作用，因此，要把自然降塵和非自然降塵區(qū)分開是很困難的。 降塵是大氣污染的參考性指標(biāo)，通過其測定結(jié)果，可觀察大氣污染的范圍和污染程度。 測定大氣中降塵量最常用的方法是重量法。首先按一定原則布點(diǎn)，將一個一定規(guī)格的容器（集塵缸）放置在戶外空曠的地方，加入1500－3000mL水，夏季可加入適量硫酸銅溶液（抑制微生物及藻類生長），大氣中的灰塵自然沉降在集塵缸內(nèi)，按月收集起來。剔除里面的樹葉、小蟲等異物，其余部分定量轉(zhuǎn)移到1000mL燒杯中，加熱蒸發(fā)濃縮至10-20mL后，再轉(zhuǎn)移到已恒重的瓷坩堝中，在電熱板上蒸干后，于105±5℃烘箱內(nèi)烘至恒重。然后按下式計(jì)算降塵量。 自然降塵的計(jì)算公式：     降塵量〔t/km2·月〕=〔（W1-W0-Wa)/S· n〕×30×104 式中： W1-----降塵和瓷坩堝的重量（g）        W2------瓷坩堝的重量（g）        Wa-----加入的硫酸銅溶液經(jīng)蒸發(fā)和烘干后的重量（g）        S-----集塵缸口的面積（cm2）        n-----采樣天數(shù)（精確到0.1d） 2 其他物質(zhì)的測定 水溶性物質(zhì)、非水溶性物質(zhì)、pH值及其他組分的分析過程 示意圖 四、總懸浮顆粒物中主要組分的測定 （一） 某些金屬元素和非金屬化合物的測定 顆粒物中常需測定的金屬元素和非金屬化合物有鈹、鉻、鉛、鐵、銅、鋅、 鎘、鎳、鈷、錳、砷、硒、硫酸根、硝酸根、氯化物等。 它們中多數(shù)含量很低，需選擇靈敏度高的方法測定。 1、樣品預(yù)處理方法 預(yù)處理方法因組分不同而異，常用的方法有： （1） 濕式分解法：即用酸溶解樣品，或?qū)⒍吖矡嵯鈽悠贰? 常用的酸有：鹽酸（HCl）、硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸等。消解試樣常用 混合酸。 （2）干式灰化法：將樣品放在坩堝中，置于馬福爐內(nèi)，在400--800℃下分 解樣品，然后用酸溶解灰分,測定金屬或非金屬元素。為防止高溫灰化法導(dǎo) 致某些元素的損失，可使用低溫灰化法，如高頻感應(yīng)激發(fā)氧灰化法等。 （3）水浸取法：用于硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物、六價鉻等水溶性物質(zhì)的測 定。 2 測定方法 原子吸收分光光度計(jì)1   2   3   4   5  6  （1）鈹：可用原子吸收分光光度法或桑色素?zé)晒夥止夤舛确y定。 （2）六價鉻：空氣中的六價鉻主要呈氣溶膠態(tài)存在,可用二苯碳酰二肼分光光度法 測定。 （3）鐵：用過氯乙烯濾膜采樣，經(jīng)干灰化或酸消解分解樣品并制備成樣品溶液,再 用分光光度法或原子分光光度法測定。 （4）砷：測定砷化物常用氨基甲酸銀分光光度法，新銀鹽分光光度法和原子吸收 分光光度法。 （5）硒：測定方法有紫外分光光度法、熒光分光光度法等。前一方法便于推廣 使用，適合含硒量較高的樣品；后一方法靈敏度高，適合含硒量低的樣品。 （6）鉛：一般用原子吸收分光光度法或雙硫腙分光光度法測定。 （7）銅、鋅、鎘、鉻、錳、鎳：將采集在過氯乙烯濾膜上的顆粒物用硫酸-灰化 法消解，制備成樣品溶液，然后用火焰原子化法或石墨原子化法分別測定各元素 的濃度。 （二） 有機(jī)化合物的測定 顆粒中的有機(jī)組分很復(fù)雜，但受到普遍 重視的是多環(huán)芳烴，如：蒽、菲、芘 等，其中不少物質(zhì)具有致癌作用。 例如，3，4-苯并芘（簡稱苯并(a)芘 或BaP）就是環(huán)境中普遍存在的一種強(qiáng) 致癌物質(zhì)，為目前顆粒物中主要測定的 有機(jī)化合物。這里以它為例，介紹測定 方法。 BaP主要來自含碳燃料及有機(jī)物熱解過 程。煤炭、石油等在無氧加熱裂解過程中，產(chǎn)生的烷烴、烯烴等經(jīng)過脫氫、聚合， 可產(chǎn)生一定數(shù)量的苯并(a)芘，并吸附在煙氣飄塵上散布于大氣中；香煙煙霧中也含 3，4—苯并芘。 測定苯并(a)芘的主要方法有熒光分光光度法、高壓液相色譜法、紫外分光光度法 等。在測定之前，需要先進(jìn)行提取和分離。 1、提?。河铆h(huán)己烷為提取劑，將索式提取器置于98±1℃的水浴鍋中連續(xù)回流提 取8h，之后，濃縮至近干。 2、分離（紙層析法）：先將苯、乙酸酐和濃硫酸按一定比例配成混合溶液，用 其浸漬紙條后，將紙條用水漂洗、晾干，再用無水乙醇浸漬、晾干、壓平，制成 乙?；癁V紙。將提取濃縮后的樣品溶液點(diǎn)在離濾紙下沿3cm處，用冷風(fēng)吹干，掛在 層析缸中，沿插至缸底的玻璃棒加入甲醇、乙醚和蒸餾水（體積比為4∶4∶1）配 制的展開劑，至濾紙下沿浸入1cm為止。加蓋密封層析缸，放于暗室中進(jìn)行層析。 在此，乙?；噭楣潭ㄏ啵归_劑為流動相，試樣中的各組分經(jīng)在兩相中進(jìn)行 反復(fù)多次分配，按其分配系數(shù)大小依次被分開，在濾紙條的不同高度處留下不同 組分的斑點(diǎn)，取出濾紙條，晾干，將各斑點(diǎn)剪下，分別用適當(dāng)溶劑溶解各組分， 即得到樣品溶液。 3、測定：經(jīng)層析分離所得到的BaP斑點(diǎn)，用丙酮洗脫，以熒光分光光度法測定。 當(dāng)采氣體積為40m3時，該方法最低檢出濃度為0.002μg/100m3