大气中可吸入颗粒物的测定中如何才样布点

【专家解说】：大气中颗粒物质的测定项目有：总悬浮颗粒物的测定、可吸入颗粒物（飘尘）浓度及粒度分布的测定、自然降尘量的测定、颗粒物中化学组分的测定。 一、总悬浮颗粒（TSP）的测定 实验插图 综合采样器 切割器 测定方法：重量法，GB/T 15432-1995中测定总悬浮颗粒物的方法，适合于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器进行空气中总悬浮颗粒物的测定。 测定原理:通过具有一定切割特性的采样器，以恒速抽取一定体积的空气，则空气中粒径小于100μm的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算TSP的质量浓度。滤膜经处理后，可进行化学组分测定。 根据采样流量不同，分为大流量采样法（1.1-1.7m3/min) 大流量采样器(High Volume Air Sampler)和中流量采样法(50-150L/min) 低噪声中流量TSP采样器(middle Volume Air Sampler )   智能中流量TSP采样器。一般连续采样24h。                    TSP(mg/m3) = W /Qn ×t 注意：所使用的每张玻璃纤维滤膜在使用前均需用X光片机进行光照检查，不得使用有针孔或任何缺陷的滤膜采样。 二、可吸入尘（飘尘，IP，PM10）的测定 恒流量可吸入尘采样器         超细粒子计数器 粒径小于10μm的颗粒物称为飘尘。它可长时间漂浮在大气中，对人、生物及环境危害较大。 采集飘尘（可吸入尘）广泛使用大流量采样器（重量法）。在连续自动监测仪器中，可采用石英压电晶体振荡法、静电捕集法、β射线法或光散射法直接测定飘尘浓度。但都装有切割器。 分尘器有旋风式、向心式、多层薄板式、 撞击式等多种。 二级旋风分尘器的工作原理：气流以高 速度沿180°渐开线进入分尘器的圆筒内， 形成旋转气流，在离心力的作用下，将 颗粒物甩到筒壁上并继续向下运动，粗 颗粒在不断与筒壁撞击中失去前进的能 量而落入大颗粒物收集器内，细颗粒随 气流沿气体排出管上升，被过滤器的滤膜捕集，从而将粗、细颗粒物分开。 三级向心式分尘器原理：气流从小孔高速 喷出时，因所携带的颗粒物大小不同，惯性 也不同，颗粒质量越大，惯性越大。不同粒 径的颗粒各有一定的运动轨线，其中，质量 较大的颗粒运动轨线接近中心轴线，最后进 入锥形收集器被底部的滤膜收集；小颗粒物 惯性小，离中心轴线较远，偏离锥形收集器 入口，随气流进入下一级。第二级的喷嘴直 径和锥形收集器的入口孔径变小，二者之间 距离缩短，使小一些的颗粒物被收集。第三级的喷嘴直径和锥形收集器的入口孔径又 比第二级小，其间距离更短，所收集的颗粒更细。如此经过多级分离，剩下的极细颗 粒到达最底部，被夹持的滤膜收集。 撞击式采样器原理：含颗粒物气体以一 定速度由喷嘴喷出后，颗粒获得一定的 动能并且有一定的惯性。在同一喷射速 度下，粒径越大，惯性越大，因此，气 流从第一级喷嘴喷出后，惯性大的大颗 粒难于改变运动方向，与第一块捕集板 碰撞被沉积下来，而惯性较小的颗粒则 随气流绕过第一块捕集板进入第二级喷嘴。因第二级喷嘴较第一级小，故喷出颗粒动 能增加，速度增大，其中惯性较大的颗粒与第二块捕集板碰撞而被沉积，而惯性较小 的颗粒继续向下级运动。 （一） 重量法 根据采样流量不同，分为大流量采样重量法和小流量采样重量法。 大流量法使用带有10μm以上颗粒物切割器(惯性切割器、重力切割器)的大流量采样器采样。 首先使一定体积的大气通过采样器，将粒径大于10μm的颗粒物分离出去，小于10μm的颗粒物被收集在预先恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算出飘尘的浓度。用该法还能进行有机物、金属离子和无机盐的分析。 注意：1）使用时，应定期清扫切割器内的颗粒物；       2）采样时必须将采样头及入口各部件旋紧，以免空气从旁侧进入采样器造成测定误差。 小流量法使用小流量采样器，如我国推荐使用13L/min。使一定体积的空气通过具有分离和捕集装置的采样器，首先将粒径大于10μm的颗粒物阻留在撞击挡板的入口挡板内，飘尘则通过入口挡板被捕集在预先恒重的滤膜上，根据采样前后的滤膜重量之差及采样体积计算飘尘的浓度。 用此法还可作飘尘中有害物质成分的单项测定。 （二） 压电晶体振荡法 这种方法以石英谐振器为测定飘尘的传感器，通过测量采样后两石英谐振器频率之差（△f），即可得知飘尘浓度。当用标准飘尘浓度气样校准仪器后，即可在显示屏幕上直接显示被测气样的飘尘浓度。 其工作原理见  图 （三） β射线吸收法 该测量方法的原理基于：将β射线通过特定物质后，其强度衰减程度与所透过的物质质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。通过测清洁滤带（未采尘）和采尘滤带（已采尘）对β射线吸收程度的差异来测定采尘量。 β射线飘尘测定仪的工作原理如  图 三、自然降尘的测定 景德镇自然降尘量曾达70多吨平方公里·月（工业）， 大连市区自然降尘均值是43吨/平方公里·月(沙尘暴)， 丹阳市自然降尘是21.62吨/平方公里·月 桂林市2000年平均值为8.36吨/平方公里·月 自然降尘简称降尘，系指大气中自然降落于地面上的颗粒物，其粒径多在10μm以上。 虽然灰尘在地面上的自然沉降能力主要决定于其自身重量及粒度大小，但风力、降水、地形等自然因素也起着一定的作用，因此，要把自然降尘和非自然降尘区分开是很困难的。 降尘是大气污染的参考性指标，通过其测定结果，可观察大气污染的范围和污染程度。 测定大气中降尘量最常用的方法是重量法。首先按一定原则布点，将一个一定规格的容器（集尘缸）放置在户外空旷的地方，加入1500－3000mL水，夏季可加入适量硫酸铜溶液（抑制微生物及藻类生长），大气中的灰尘自然沉降在集尘缸内，按月收集起来。剔除里面的树叶、小虫等异物，其余部分定量转移到1000mL烧杯中，加热蒸发浓缩至10-20mL后，再转移到已恒重的瓷坩埚中，在电热板上蒸干后，于105±5℃烘箱内烘至恒重。然后按下式计算降尘量。 自然降尘的计算公式：     降尘量〔t/km2·月〕=〔（W1-W0-Wa)/S· n〕×30×104 式中： W1-----降尘和瓷坩埚的重量（g）        W2------瓷坩埚的重量（g）        Wa-----加入的硫酸铜溶液经蒸发和烘干后的重量（g）        S-----集尘缸口的面积（cm2）        n-----采样天数（精确到0.1d） 2 其他物质的测定 水溶性物质、非水溶性物质、pH值及其他组分的分析过程 示意图 四、总悬浮颗粒物中主要组分的测定 （一） 某些金属元素和非金属化合物的测定 颗粒物中常需测定的金属元素和非金属化合物有铍、铬、铅、铁、铜、锌、 镉、镍、钴、锰、砷、硒、硫酸根、硝酸根、氯化物等。 它们中多数含量很低，需选择灵敏度高的方法测定。 1、样品预处理方法 预处理方法因组分不同而异，常用的方法有： （1） 湿式分解法：即用酸溶解样品，或将二者共热消解样品。 常用的酸有：盐酸（HCl）、硫酸、硝酸、磷酸、高氯酸等。消解试样常用 混合酸。 （2）干式灰化法：将样品放在坩埚中，置于马福炉内，在400--800℃下分 解样品，然后用酸溶解灰分,测定金属或非金属元素。为防止高温灰化法导 致某些元素的损失，可使用低温灰化法，如高频感应激发氧灰化法等。 （3）水浸取法：用于硫酸盐、硝酸盐、氯化物、六价铬等水溶性物质的测 定。 2 测定方法 原子吸收分光光度计1   2   3   4   5  6  （1）铍：可用原子吸收分光光度法或桑色素荧光分光光度法测定。 （2）六价铬：空气中的六价铬主要呈气溶胶态存在,可用二苯碳酰二肼分光光度法 测定。 （3）铁：用过氯乙烯滤膜采样，经干灰化或酸消解分解样品并制备成样品溶液,再 用分光光度法或原子分光光度法测定。 （4）砷：测定砷化物常用氨基甲酸银分光光度法，新银盐分光光度法和原子吸收 分光光度法。 （5）硒：测定方法有紫外分光光度法、荧光分光光度法等。前一方法便于推广 使用，适合含硒量较高的样品；后一方法灵敏度高，适合含硒量低的样品。 （6）铅：一般用原子吸收分光光度法或双硫腙分光光度法测定。 （7）铜、锌、镉、铬、锰、镍：将采集在过氯乙烯滤膜上的颗粒物用硫酸-灰化 法消解，制备成样品溶液，然后用火焰原子化法或石墨原子化法分别测定各元素 的浓度。 （二） 有机化合物的测定 颗粒中的有机组分很复杂，但受到普遍 重视的是多环芳烃，如：蒽、菲、芘 等，其中不少物质具有致癌作用。 例如，3，4-苯并芘（简称苯并(a)芘 或BaP）就是环境中普遍存在的一种强 致癌物质，为目前颗粒物中主要测定的 有机化合物。这里以它为例，介绍测定 方法。 BaP主要来自含碳燃料及有机物热解过 程。煤炭、石油等在无氧加热裂解过程中，产生的烷烃、烯烃等经过脱氢、聚合， 可产生一定数量的苯并(a)芘，并吸附在烟气飘尘上散布于大气中；香烟烟雾中也含 3，4—苯并芘。 测定苯并(a)芘的主要方法有荧光分光光度法、高压液相色谱法、紫外分光光度法 等。在测定之前，需要先进行提取和分离。 1、提取：用环己烷为提取剂，将索式提取器置于98±1℃的水浴锅中连续回流提 取8h，之后，浓缩至近干。 2、分离（纸层析法）：先将苯、乙酸酐和浓硫酸按一定比例配成混合溶液，用 其浸渍纸条后，将纸条用水漂洗、晾干，再用无水乙醇浸渍、晾干、压平，制成 乙酰化滤纸。将提取浓缩后的样品溶液点在离滤纸下沿3cm处，用冷风吹干，挂在 层析缸中，沿插至缸底的玻璃棒加入甲醇、乙醚和蒸馏水（体积比为4∶4∶1）配 制的展开剂，至滤纸下沿浸入1cm为止。加盖密封层析缸，放于暗室中进行层析。 在此，乙酰化试剂为固定相，展开剂为流动相，试样中的各组分经在两相中进行 反复多次分配，按其分配系数大小依次被分开，在滤纸条的不同高度处留下不同 组分的斑点，取出滤纸条，晾干，将各斑点剪下，分别用适当溶剂溶解各组分， 即得到样品溶液。 3、测定：经层析分离所得到的BaP斑点，用丙酮洗脱，以荧光分光光度法测定。 当采气体积为40m3时，该方法最低检出浓度为0.002μg/100m3