環(huán)境空氣降塵測(cè)定新方法的變化與驗(yàn)證

賈利祥

（安徽省亳州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，安徽 亳州 236800）

引言

研究表明，降塵可以產(chǎn)生更小的顆粒物，成為環(huán)境空氣中各類(lèi)二次反應(yīng)的載體。降塵量也反映城市管理水平，影響百姓生活。要藍(lán)天，要更干凈的好環(huán)境，減少降塵量必不可少。很多地方已對(duì)降塵量開(kāi)展考核，而降塵監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)已使用多年，有很多方面不滿足實(shí)際監(jiān)測(cè)工作的需要，降塵監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)修訂勢(shì)在必行，本文就新修訂的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。

1 新標(biāo)準(zhǔn)方法修訂的必要性

1.1 相關(guān)生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

表1和表2分別為國(guó)內(nèi)部分城市降塵量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和部分國(guó)家和地區(qū)降塵評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)各城市，根據(jù)本地環(huán)境質(zhì)量制定了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其中天津市、青島市和南京市采用的是高于清潔對(duì)照點(diǎn)一定量來(lái)對(duì)城市降塵量進(jìn)行評(píng)價(jià)。除德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)較為寬松外，其他國(guó)家或地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)值均較國(guó)內(nèi)嚴(yán)格。

表1 國(guó)內(nèi)部分城市降塵量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 單位：t/km2·30 d

表2 部分國(guó)家和地區(qū)降塵評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 單位：t/km2·30 d

根據(jù) 2019年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的最新要求，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┙祲m考核。京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原各市平均降塵量不得高于 9 t/km2·30 d ；長(zhǎng)三角地區(qū)不得高于 5 t/ km2·30 d，其中蘇北、皖北不得高于 7 t/km2·30 d 。

1.2 生態(tài)環(huán)境管理工作的需要

大氣降塵量的監(jiān)測(cè)是開(kāi)展較早的大氣污染物例行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，是反映大氣塵粒污染的主要指標(biāo)之一。我國(guó)環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃中提出要“分區(qū)施策改善大氣環(huán)境質(zhì)量”，“實(shí)施大氣環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)管理和限期達(dá)標(biāo)規(guī)劃”。2019年生態(tài)環(huán)境部實(shí)施重點(diǎn)區(qū)域降塵考核。因此，環(huán)境空氣中降塵量的測(cè)定對(duì)于大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，以及評(píng)價(jià)各城市污染狀況，實(shí)施城市大氣環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)管理具有重要意義[1]。

1.3 現(xiàn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施情況和存在的問(wèn)題

降塵是我國(guó)開(kāi)展較早的大氣污染物例行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，1994年頒布的以重量法為基礎(chǔ)的《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（GB/T 15265-94），具有適用范圍廣、簡(jiǎn)便易行等優(yōu)點(diǎn)，一直在我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中起著重要作用?，F(xiàn)行國(guó)標(biāo)經(jīng)過(guò)二十多年的使用，也存在以下問(wèn)題[2]：

（1）采樣過(guò)程與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)存在明顯差異，該方法對(duì)采樣點(diǎn)位的設(shè)定要求不夠細(xì)化，關(guān)于每個(gè)區(qū)域點(diǎn)位布設(shè)原則及注意事項(xiàng)未做要求；

（2）原標(biāo)準(zhǔn)對(duì)集塵缸的外形設(shè)計(jì)和材質(zhì)要求過(guò)于單一。參考相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以上內(nèi)容可以適當(dāng)放寬。

（3）原集塵缸的設(shè)計(jì)未考慮防風(fēng)、防鳥(niǎo)，增大了采樣失敗、樣品廢棄的可能性；

（4）處理樣品時(shí)，手動(dòng)去除干擾物受實(shí)驗(yàn)人員主觀影響比較大，一些較小的干擾物很難肉眼識(shí)別以及人工去除，實(shí)驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)且效果不佳；

（5）實(shí)驗(yàn)工具—淀帚有效面積較小，清理顆粒物不方便；

（6）該方法對(duì)質(zhì)量控制要求不夠細(xì)化，雖然該方法包括精密度和準(zhǔn)確度部分，但應(yīng)如何制備用于質(zhì)量管理的樣品未做說(shuō)明；

（7）實(shí)驗(yàn)記錄信息較少，除已規(guī)定的地點(diǎn)、編號(hào)、時(shí)間、標(biāo)識(shí)等，應(yīng)補(bǔ)充采樣期間的異常天氣說(shuō)明等，有助于最終結(jié)果的解釋與分析。

2 修訂后與原標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比的變化

2.1 適用范圍和質(zhì)量保證的變化

新標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化為“測(cè)定環(huán)境空氣中降塵的重量法”，使測(cè)定方法更突出明了。適用范圍簡(jiǎn)化為“適用于測(cè)定環(huán)境空氣中的降塵”，闡述更直接。新標(biāo)準(zhǔn)增加了質(zhì)量保證和質(zhì)量控制等內(nèi)容。

2.2 設(shè)備和耗材的變化

（1）原標(biāo)準(zhǔn)中集塵缸為玻璃缸，缸底平整即可。本標(biāo)準(zhǔn)要求“集塵缸：內(nèi)徑（15±0.5）cm，高 30 cm 的圓筒形缸，材質(zhì)為有機(jī)玻璃、玻璃或陶瓷，缸底要平整，缸內(nèi)壁光滑，如有磨損，應(yīng)立即更換”；本標(biāo)準(zhǔn)增加了 1 mm（18 目）金屬篩；實(shí)際工作中，集塵缸面積較大，淀帚有效面積較小，改用面積較大、易沖洗的軟質(zhì)硅膠刮刀，提高實(shí)驗(yàn)效率。

（2）烘箱、一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器和設(shè)備。原標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定過(guò)程使用了烘箱和一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器和設(shè)備，但在“儀器”章節(jié)未提及，本標(biāo)準(zhǔn)在“儀器和設(shè)備”章節(jié)進(jìn)行補(bǔ)充。

2.3 采樣點(diǎn)的設(shè)置和樣品采集的變化

（1）參考《環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ 194-2017），增加采樣點(diǎn)周?chē)矫鎽?yīng)保證有270°以上的捕集空間，不能有阻礙空氣流動(dòng)的高大建筑、樹(shù)木或其他障礙物，并避開(kāi)局部污染源等點(diǎn)位布設(shè)要求。

（2）參考《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ 664-2013），并結(jié)合原標(biāo)準(zhǔn)中“如放置在屋頂平臺(tái)上，距平臺(tái) 1 m～1.5 m，避免平臺(tái)上揚(yáng)塵的影響”的規(guī)定，修改為“如放置在屋頂平臺(tái)上，采樣口離建筑物墻壁、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x應(yīng)大于1 m，距平臺(tái) 1 m～1.5 m，避免支撐物及平臺(tái)上揚(yáng)塵的影響”。

（3）集塵缸放置高度。原標(biāo)準(zhǔn)中“集塵缸放置高度應(yīng)距離地面5 m～12 m”，通過(guò)查閱國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，ASTM 標(biāo)準(zhǔn)《降塵的采樣與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)（可沉降顆粒物）》(D1739-98)未對(duì)集塵缸放置高度做出規(guī)定。ISO-DIS 4222-2-80《空氣質(zhì)量 大氣降塵的測(cè)量 水平沉積缸法》要求集塵缸放置高度為（14±2）m。為了考察集塵缸布設(shè)高度對(duì)降塵采集量的影響，在同一采樣點(diǎn)位，間距2 m，采集4 組平行樣品，4組集塵缸放置高度分別為5 m、8 m、12 m、15 m，測(cè)定不同高度下降塵的采集量，確定更為合理的采樣高度[3]。

（4）防鳥(niǎo)裝置。本標(biāo)準(zhǔn)建議在林區(qū)、公園等鳥(niǎo)類(lèi)聚集處布設(shè)點(diǎn)位時(shí)設(shè)置防鳥(niǎo)環(huán)，引用 ISO-DIS 4222-2-80《空氣質(zhì)量 大氣降塵的測(cè)量 水平沉積缸法》中防鳥(niǎo)環(huán)的設(shè)計(jì)。

（5）樣品保存。原標(biāo)準(zhǔn)未提及樣品保存，本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)實(shí)際工作的需要，增加“樣品保存”章節(jié)。

2.4 檢出限的變化

原標(biāo)準(zhǔn)的“方法檢測(cè)限為 0.2 t/km2·30 d”，新標(biāo)準(zhǔn)方法檢出限為 0.3 t/km2·30 d，測(cè)定下限為 1.2 t/km2·30 d。

3 新方法驗(yàn)證

按照《檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)評(píng)審補(bǔ)充要求》（國(guó)市監(jiān)檢測(cè)[2018]245號(hào)），環(huán)境檢測(cè)機(jī)構(gòu)要通過(guò)方法驗(yàn)證來(lái)證明本機(jī)構(gòu)能夠滿足新方法的要求，進(jìn)而通過(guò)資質(zhì)認(rèn)定。

3.1 使用的儀器設(shè)備和試劑耗材

電熱鼓風(fēng)干燥箱，調(diào)壓電熱板，電子天平；乙二醇，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)質(zhì)控樣品。通過(guò)與HJ 1221-2021標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行比對(duì)，電熱鼓風(fēng)干燥箱和調(diào)壓電熱板均滿足方法儀器和設(shè)備的要求。

3.2 樣品的收集與保存

放缸時(shí)取下保鮮膜，記錄地點(diǎn)、缸號(hào)、放缸時(shí)間。按月定期更換集塵缸，采樣記錄時(shí)間應(yīng)精確到0.1 d。取缸時(shí)應(yīng)核對(duì)地點(diǎn)、缸號(hào)，記錄取缸時(shí)間，用保鮮膜覆蓋缸口做好防塵，帶回實(shí)驗(yàn)室。在夏季多雨及冬季多雪季節(jié)，應(yīng)注意按照標(biāo)準(zhǔn)方法要求采取相應(yīng)的措施。

樣品采集后應(yīng)盡快分析，如不能24 h內(nèi)分析，應(yīng)將樣品按方法要求采取措施7 d內(nèi)測(cè)定。

3.3 樣品的分析過(guò)程

將瓷坩堝洗凈，在烘箱中烘干、稱(chēng)量恒重。按照標(biāo)準(zhǔn)方法要求測(cè)量集塵缸的內(nèi)徑，用鑷子將缸內(nèi)異物取出，并用水將附著在異物上的塵粒沖洗下來(lái)后，將異物棄去。用硅膠刮刀把缸壁刮洗干凈，將缸內(nèi)溶液和塵粒轉(zhuǎn)入燒杯中，用水反復(fù)沖洗截留在篩網(wǎng)上的異物以及軟質(zhì)硅膠刮刀，將附著在上面的塵粒沖洗下來(lái)后，將篩上異物棄掉[4]。

將燒杯中的收集液在電熱板上緩慢加熱蒸發(fā)、濃縮，冷卻后用水沖洗杯壁，將溶液和塵粒全部轉(zhuǎn)移到已恒重的瓷坩堝中，在電熱板上緩慢加熱至近干，然后烘干，稱(chēng)量至恒重。

3.4 空白試驗(yàn)和空白加標(biāo)樣的測(cè)定

將采樣操作和樣品保存時(shí)加入總量相同的同批次乙二醇水溶液，加入燒杯中。按照與樣品測(cè)試相同的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室空白試樣的制備、稱(chēng)量等；稱(chēng)取質(zhì)控樣品、采樣操作和樣品保存時(shí)加入總量相同的同批次乙二醇水溶液加入集塵缸，按照與降塵樣品的測(cè)定相同的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室空白加標(biāo)樣的測(cè)定。

3.5 方法性能指標(biāo)驗(yàn)證

3.5.1 方法檢出限、測(cè)定下限方法檢出限、測(cè)定下限的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 方法檢出限、測(cè)定下限測(cè)試數(shù)據(jù)表 單位：t/km2·30 d

結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的檢出限低于《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（HJ 1221-2021）的方法檢出限0.3 t/km2·30 d，測(cè)定下限為1.2 t/km2·30 d。

3.5.2 方法精密度

本實(shí)驗(yàn)室對(duì)從房頂屋檐上收集的塵土0.100 0 g，0.300 0 g，0.700 0 g，3種模擬降塵樣品各6份進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算其精密度（見(jiàn)表4）。

表4 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)精密度測(cè)試數(shù)據(jù)表 單位：g

結(jié)論：模擬樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差符合《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（HJ 1221-2021）的方法要求。

3.5.3 方法準(zhǔn)確度

用0.100 0 g、0.300 0 g、0.700 0 g模擬樣品測(cè)定空白加標(biāo)回收率，加標(biāo)回收率符合《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（HJ 1221-2021）要求見(jiàn)表5。

表5 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)準(zhǔn)確度測(cè)試數(shù)據(jù)表 單位：g

3.5.4 實(shí)際樣品測(cè)定和驗(yàn)證結(jié)論

采集國(guó)控站點(diǎn)的實(shí)際降塵樣品按照新標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果相關(guān)性均符合標(biāo)準(zhǔn)方法要求。本次實(shí)驗(yàn)完全按照《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（HJ 1221-2021）標(biāo)準(zhǔn)要求的儀器設(shè)備、試劑材料、樣品采集及分析步驟等進(jìn)行方法確認(rèn)。通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，檢出限、測(cè)定下限、精密度及準(zhǔn)確度等均滿足新標(biāo)準(zhǔn)方法的要求。方法具有較好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，方法各項(xiàng)特性指標(biāo)達(dá)到預(yù)期效果[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

以上內(nèi)容分析了《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（HJ 1221-2021）相對(duì)于舊標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（GB/T 15265-94）修訂的必要性、適用范圍的變化、設(shè)備和耗材的變化、采樣點(diǎn)的設(shè)置和樣品采集的變化等。對(duì)《環(huán)境空氣降塵的測(cè)定 重量法》（HJ 1221-2021）標(biāo)準(zhǔn)中檢出限、測(cè)定下限、精密度及準(zhǔn)確度、實(shí)際樣品測(cè)試等進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法的要求，為以后環(huán)境空氣降塵項(xiàng)目的測(cè)定提供了一定的數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)論：模擬樣品測(cè)定空白加標(biāo)回收率范圍率符合《環(huán)境空氣 降塵的測(cè)定 重量法》（HJ 1221-2021）要求。