如何测定可吸入颗粒物-环境监测

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：可吸入颗粒物主要是指透过人的咽喉进入肺部的气管、支气管和肺泡的那部分颗粒物，具有d50＝10μm和上截止点30μm的粒径范围，常用PM10符号表示。PM10对人体健康影响大，是室内外环境空气质量的重要监测指标。气样经大粒子切割器剔除大颗粒物，PM10进入测量气室。为保证测量准确度，应定期清洗石英谐振器，已有采用程序控制自动清洗的连续自动石英晶体PM10测定仪。

可吸入颗粒物（PM10）主要是指透过人的咽喉进入肺部的气管、支气管和肺泡的那部分颗粒物，具有d50（质量中值直径）＝10μm和上截止点30μm的粒径范围，常用PM10符号表示。PM10对人体健康影响大，是室内外环境空气质量的重要监测指标。

测定PM10的方法是：首先用切割粒径d＝（10±1）μm、sg（几何标准偏差）＝（1.5±0.1）的切割器将大颗粒物分离，然后用重量法或β射线吸收法、压电晶体差频法、光散射法测定。其中，β射线吸收法将在第九章介绍。

（一）重量法

根据采样流量不同，采样分为大流量采样-重量法、中流量采样-重量法和小流量采样-重量法。

大流量采样-重量法使用安装有大粒子切割器的大流量采样器采样（见本章第三节），将PM10收集在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜质量之差及采气体积，即可计算出PM10的质量浓度。采样时，必须将采样头及入口各部件旋紧，防止空气从旁侧进入采样器而导致测定误差；采样后的滤膜需置于干燥器中平衡24h，再称量至恒重。

中流量采样-重量法使用装有大粒子切割器的中流量采样器采样（见本章第三节），测定方法同大流量采样-重量法。

小流量采样-重量法使用小流量采样，如我国推荐的13L/min采样；采样器流量计一般用皂膜流量计校准；其他同大流量采样-重量法。

（二）压电晶体差频法

这种方法以石英谐振器为测定PM10的传感器，其工作原理示于图3-34。气样经大粒子切割器剔除大颗粒物，PM10进入测量气室。测量气室是由高压放电针、石英谐振器及电极构成的静电采样器，气样中的PM10因高压电晕放电作用而带上负电荷，随后在带正电荷的石英谐振器电极表面放电并沉积，除尘后的气样流经参比室内的参比石英谐振器排出。因参比石英谐振器没有集尘作用，当没有气样进入仪器时，两谐振器固有振荡频率相同（fⅠ＝fⅡ），其差值Δf＝fⅠ-fⅡ＝0，无信号送入电子处理系统，显示器数显屏幕上显示零。当有气样进入仪器时，则测量石英谐振器因集尘而质量增加，使其振荡频率（f1）降低，两振荡器频率之差（Δf）经信号处理系统转换成PM10质量浓度，并在数显屏幕上显示。测量石英谐振器集尘越多，振荡频率（fⅡ）降低也越多，二者之间有线性关系，即

式中：K——由石英晶体特性和温度等因素决定的常数；

Δm——测量石英谐振器的质量增值，即采集的PM10质量，mg。

图3-34 石英晶体PM10测定仪工作原理(www.chuimin.cn)

1.大粒子切割器；2.高压放电针；3.测量石英谐振器；4.参比石英谐振器；5.流量计；6.抽气泵；7.浓度计算器；8.显示器

设空气中PM10质量浓度为ρ（mg/m3），采气流量为q V（m3/min），采样时间为t（min），则：

代入上式得：

因实际测量时q V、t均已固定，并以A表示常数项，故可改写为：

可见，通过测量采样后两石英谐振器频率之差（Δf），即可得知PM10质量浓度。当用标准PM10气样校正仪器后，即可在数显屏幕上直接显示被测气样的PM10质量浓度。

为保证测量准确度，应定期清洗石英谐振器，已有采用程序控制自动清洗的连续自动石英晶体PM10测定仪。

（三）光散射法

该方法测定原理基于：悬浮颗粒物对光的散射作用，其散射光强度与颗粒物浓度成正比。图3-35为一种光散射法PM10监测仪的工作原理。由抽气风机以一定流量将空气经入口大粒子切割器抽入暗室，空气中PM10在暗室中检测器的灵敏区（图中斜线部分）与由光源经透镜射出的平行光作用，产生散射光，被与入射光成直角方向的光电转换器接收，经积分、放大后，转换成每分钟脉冲数，再用标准方法校正成质量浓度显示和记录。

图3-35 光散射法PM10监测仪的工作原理

1.光源；2.透镜；3.光电转换器；4.积分电路；5.计数显示器；6.抽气风机；7.切换控制板；8.标准散射板

如何测定可吸入颗粒物-环境监测

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