環(huán)境空氣監(jiān)測中TSP、PM10、PM2.5的監(jiān)測總結(jié)

鄭?？?/p>

(忻州市生態(tài)環(huán)境局東部區(qū)域監(jiān)測技術(shù)保障中心，山西 原平 034100)

引 言

時至今日，我國民眾的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識空前提高，這得益于我國對生態(tài)環(huán)境的高度重視，有關(guān)“青山綠水就是金山銀山”的理念開辟了我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)的新里程。

環(huán)保意識的加強(qiáng)，勢必會將環(huán)境監(jiān)測工作提到更重要的前沿陣地，因為環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的“頂梁柱”和“生命線”。近些年霧霾對環(huán)境的影響，讓人們對PM2.5有了深刻認(rèn)識，因其吸附空氣中存在的細(xì)菌、病毒、金屬等化學(xué)成分，它通過呼吸道進(jìn)入肺泡，沉積而損傷肺泡和黏膜，引起慢性肺心病，加重哮喘病，引起鼻咽、支氣管炎等病變。而監(jiān)測過程中對環(huán)境空氣監(jiān)測中TSP、PM10、PM2.5的手工監(jiān)測流程的精準(zhǔn)把握事關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性、完整性、可比性、準(zhǔn)確性和精密性，是改善環(huán)境空氣質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，更是保護(hù)人民群眾身體健康的重要屏障，所以必須加以認(rèn)真研究[1-2]。

1 精讀相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件

首先，要用心研讀《環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法》及修改單GB/15432-1995；《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》及修改單HJ618-2011。精讀這兩個標(biāo)準(zhǔn)文件，會指導(dǎo)我們?nèi)绾我?guī)范地測定環(huán)境空氣中的總懸浮顆粒物(TSP)、PM10和PM2.5[3-6]。

2 熟悉相關(guān)儀器和設(shè)備

2.1 切割器和采樣系統(tǒng)

TSP、PM10、PM2.5各自切割器的區(qū)別在于50%切割粒徑不同，分別是100 μm、10(±0.5)μm、2.5(±0.2)μm。其他的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《總懸浮顆粒物采樣器技術(shù)要求及檢測方法》HJ/T374-2007；《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)采樣器技術(shù)要求及檢測方法》及修改單HJ93-2013。

2.2 采樣器及流量校準(zhǔn)器

采樣器按孔口流量計的流量不同分為3類，在常規(guī)監(jiān)測中，應(yīng)用最多的是中流量且工作點流量是100 L/min的采樣器；其次是大流量，其工作點流量為1.05 m3/min，如在環(huán)境評價監(jiān)測中用于監(jiān)測空氣質(zhì)量；小流量且工作點流量為16.67 L/min的采樣器，可用于環(huán)境空氣中氟化物的采樣。

流量校準(zhǔn)器也分為3種：校準(zhǔn)流量為60 L/min～125 L/min的稱為中流量校準(zhǔn)器；校準(zhǔn)流量為0.8 m3/min～1.4 m3/min的稱之為大流量校準(zhǔn)器；校準(zhǔn)流量0 L/min～30 L/min的為小流量校準(zhǔn)器。它們的誤差均為≤2%。

注意：采樣前后，要用經(jīng)檢定過的流量校準(zhǔn)器來校準(zhǔn)采樣器的流量，流量誤差應(yīng)<5%。

2.3 濾膜

可以按采樣項目的不同來選擇對應(yīng)的濾膜，如玻璃纖維濾膜和石英濾膜都為無機(jī)濾膜；而聚四氟乙烯膜、聚氯乙烯膜、混合纖維膜、聚丙烯膜則為有機(jī)濾膜。

在常規(guī)、常態(tài)下，實驗室準(zhǔn)備的玻璃纖維濾膜，因其具有吸濕性低、價格便宜、化學(xué)惰性(除強(qiáng)酸、堿外)且鉛含量低的特點，而廣泛應(yīng)用在環(huán)境空氣顆粒物的采樣中；石英濾膜具有流速高、高效過濾、造價低、熱穩(wěn)定性好和有機(jī)物本底值低的特點，常用于低濃度顆粒物采樣，石英濾膜更廣泛應(yīng)用于污染源監(jiān)測中；聚四氟乙烯膜的特點為熱穩(wěn)定性強(qiáng)、惰性及化學(xué)性穩(wěn)定、質(zhì)量輕、無顆粒脫落，常用于空氣顆粒物的化學(xué)分析。

大流量采樣器所用濾膜一般為方形，中、小流量采樣器的濾膜常為圓形。濾膜要根據(jù)采樣項目的不同進(jìn)行相應(yīng)的前處理，并使濾膜邊緣平滑、厚薄均勻且無任何破損。

標(biāo)準(zhǔn)濾膜的稱量：取檢查過的完好的潔凈濾膜數(shù)張，在恒溫恒濕箱內(nèi)(如溫度23 ℃，濕度50%RH的條件下)平衡24 h，稱重，每張濾膜非連續(xù)稱10次以上(10次稱量需要在30 min內(nèi)完成)，記錄質(zhì)量，最后取平均值，作為原始質(zhì)量，以上濾膜稱為標(biāo)準(zhǔn)濾膜。

標(biāo)準(zhǔn)濾膜的應(yīng)用：每次稱量空白濾膜和塵膜時要先稱量兩張標(biāo)準(zhǔn)濾膜，若大流量用標(biāo)準(zhǔn)濾膜稱出的質(zhì)量與原始質(zhì)量誤差為±5 mg，而中、小流量用濾膜誤差為±5 mg，則認(rèn)為此次稱量合格，否則認(rèn)為此次稱量的環(huán)境條件不符合要求，需要檢查并調(diào)整環(huán)境條件，重新稱量該批次濾膜。

2.4 分析天平

采用感量0.1 mg(萬分之一)或0.01 mg(十萬分之一)電子天平，天平室要符合JJG1036的規(guī)定，天平室要避光，有穩(wěn)固的水泥基座，帶穩(wěn)壓器的電源，并用空調(diào)來控制其溫、濕度。每次測量按天平要求提前預(yù)熱30 min以上。

2.5 恒溫恒濕箱

箱內(nèi)溫度可在15 ℃～30 ℃范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，溫度控制精度在±1 ℃，箱內(nèi)空氣相對濕度控制在(50±5)%。恒溫恒濕可以連續(xù)工作。它的作用是保證所有化驗過程中的濾膜的平衡條件都能保持一致。最大程度減少溫、濕度不同帶來的稱量誤差?；炇覒?yīng)該提升恒溫恒濕室(天平放置其中)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

2.6 玻璃干燥器

用于盛放濾膜，放有變色硅膠，若硅膠由藍(lán)色變?yōu)榱朔奂t，則要更換硅膠，硅膠高溫除濕后可重復(fù)使用。

2.7 其他

濾膜袋(盒)、X光看片機(jī)、打號機(jī)、便攜式氣壓計及溫度計、無鋸齒狀的鑷子、乙烯基(實驗室所用)手套等。

3 樣品的采集及保存

采樣時的點位布設(shè)及采樣時間和頻率的要求可查看《環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ194-2017，注意的是，常規(guī)采樣器要避免大風(fēng)、雨雪、雷電天氣，若風(fēng)速大于8 m/s時，大風(fēng)可能讓儀器刮倒或地面顆粒物會受擾動加強(qiáng)且影響顆粒物的捕獲，所以要停止采樣，雨雪會造成采樣器阻力太大若長時間將會燒毀電機(jī)，此外采樣處也要避開污染源及障礙物。

將校準(zhǔn)好的采樣器放在合適的空曠地帶，接好電源，打開三角支架，放在平坦堅硬、水平地面上，此時調(diào)好高度后要擰緊鎖扣，不然會讓支架傾斜摔壞采樣器，采樣器入口距地面高度不得低于1.5 m，應(yīng)為1.5 m～15 m的范圍內(nèi)，距支撐物表面1 m以上。

要及時記錄采樣地點的氣象參數(shù)和天氣狀況，然后連接好采樣系統(tǒng)，將采樣頭清理干凈，檢查濾膜夾保證無污染、無損壞，用鑷子將按要求編號的濾膜(濾膜毛面要向上，不然得重新采樣)平放在濾膜支撐網(wǎng)上，放好濾膜夾，對正、擰好切割器頭以防漏氣，調(diào)好流量、采樣起止時間，開機(jī)、采樣。

采好樣品后，記錄好采樣起止時間、流量、溫度、氣壓、風(fēng)速、主導(dǎo)風(fēng)向、相對濕度等環(huán)境條件，濾膜編號、采樣地點，還要記錄采樣器里存儲的累積采樣體積、累積采樣時間(累積時間達(dá)不到要求時要重新采樣)；取放濾膜時帶上實驗室用手套，用不帶鋸齒鑷子夾取濾膜，避免污染濾膜，若不小心濾膜掉在地上或有風(fēng)刮掉濾膜導(dǎo)致污染濾膜或發(fā)現(xiàn)濾膜上塵的邊緣輪廓不清晰、濾膜上有異物、濾膜安裝歪斜，都得重新采樣。

采好的濾膜要將采樣面向內(nèi)，對折放入對應(yīng)編號的濾膜袋中。應(yīng)該及時平衡稱量，若不能及時稱量，則將濾膜袋放在4 ℃的冷藏柜中或低于采樣環(huán)境溫度中存放，最多可保存30 d。

注意：每批次采樣前空白濾膜和采樣后塵膜及標(biāo)準(zhǔn)濾膜都是在相同的一定的平衡條件下。平衡24 h以上后，稱重，但稱量濾膜的天平室也要保持與平衡時一樣的溫度和濕度。

4 塵膜的平衡和稱重

采樣結(jié)束后，要及時進(jìn)行塵膜的平衡和稱重，要保證塵膜的平衡和穩(wěn)重條件與空白濾膜的平衡及稱重條件一樣。平衡24 h以上后，最好用稱空白濾膜的同一臺天平稱量，記錄濾膜編號、平衡條件和稱下的質(zhì)量。

塵膜(包括空白濾膜)稱量一次后，要在同一條件下平衡1 h后再次稱量，取兩次的均值作為該濾膜的質(zhì)量。但要知道，PM10、PM2.5的塵膜，相同條件下的兩次稱量之差應(yīng)分別小于0.4 mg、0.04 mg。

5 濃度的計算

TSP、PM10、PM2.5質(zhì)量濃度計算公式見式(1)、式(2)。

ρ(TSP)(μg/m3)=(W1-W2)×1000/VN

(1)

式中，W1指塵膜的質(zhì)量，mg；W2指空白膜質(zhì)量，mg；VN指標(biāo)準(zhǔn)狀況下采樣體積，m3；

ρ(PM10、PM2.5)(mg/m3)=(W1-W2)×1 000/V

(2)

式中，W1表示塵膜質(zhì)量，g；W2表示空白膜質(zhì)量，g；V表示實際采樣體積，m3。

6 結(jié)語

環(huán)境空氣中顆粒物(TSP、PM10、PM2.5)的污染，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈上升態(tài)勢，而每年我國都在控制這些大氣污染上下了大力氣，環(huán)境管理、政策調(diào)控、環(huán)境監(jiān)測，無不在為提升環(huán)境質(zhì)量而努力，所以我們環(huán)境監(jiān)測人員也得學(xué)懂學(xué)通理論原理，要學(xué)好、用好監(jiān)測設(shè)備，我國顆粒物監(jiān)測設(shè)備也在不斷適應(yīng)檢測需求，向更方便、更快捷、更穩(wěn)定發(fā)展，相應(yīng)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)文件也在逐步改進(jìn)，在平時的監(jiān)測工作中我們隨時關(guān)注、學(xué)習(xí)新的知識，掌握先進(jìn)儀器的使用，把握好每個細(xì)節(jié)，才會保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。相信通過我們不斷的總結(jié)、探討，我們的監(jiān)測能力將會穩(wěn)步提高，成為一個合格的監(jiān)測人員，向社會、政策提供可靠的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，是我們必須努力的方向。