空氣環(huán)境中總懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)的質(zhì)量保證

艾克熱木·克熱木

（烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，新疆 烏魯木齊 830000）

0 前言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)問(wèn)題也得到更多相關(guān)人士的廣泛關(guān)注。對(duì)空氣環(huán)境中總懸浮顆粒物的監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)濾膜采樣稱(chēng)重法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中要對(duì)各類(lèi)可變性條件進(jìn)行嚴(yán)格防控，旨在對(duì)監(jiān)測(cè)的質(zhì)量加以保證。

1 材料和儀器的準(zhǔn)備

通常來(lái)說(shuō)，總懸浮顆粒物指的是其當(dāng)量直徑不超過(guò)100μm 的顆粒物，具體又分為一次和二次顆粒物，已經(jīng)成為目前全球空氣污染的重要因素。因此，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)大氣中的總懸浮顆粒物的監(jiān)測(cè)力度，要想確保監(jiān)測(cè)工作順利進(jìn)行，應(yīng)從準(zhǔn)備材料和儀器設(shè)備開(kāi)始。本方法的監(jiān)測(cè)原理是利用具有一定切割特性的采樣器，恒速抽取定量體積的空氣，對(duì)于空氣中懸浮顆粒物粒徑不超出100um 的，應(yīng)在已恒重的濾膜上進(jìn)行截留。此外，還應(yīng)以采樣前后的濾膜體積以及重量進(jìn)行對(duì)比，并以此對(duì)懸浮物的濃度進(jìn)行計(jì)算。然后，還需對(duì)濾膜進(jìn)行處理，并進(jìn)行分組分析。

準(zhǔn)備材料和儀器時(shí)，對(duì)于大、中流量的采樣器，應(yīng)以國(guó)家《總懸浮顆粒物采樣器技術(shù)要求（暫行）》規(guī)定來(lái)執(zhí)行[1]。對(duì)于孔口流量計(jì)，大流量的孔口流量計(jì)精度應(yīng)優(yōu)于±2%，流量分辨率應(yīng)在0.01m3/min，量程則應(yīng)在0.8-1.3m/min 之間；對(duì)于中流量孔口流量計(jì)，其精度應(yīng)優(yōu)于±2%，流量分辨率在1L/min，其量程在75-155L/min。對(duì)于X 光看片機(jī)，其作用在于對(duì)濾膜的有無(wú)缺損進(jìn)行檢查；對(duì)于U型管壓差計(jì)，其最小的刻度應(yīng)在0.1hpa；打號(hào)機(jī)應(yīng)確?？梢栽跒V膜及濾膜袋上打號(hào)；鑷子應(yīng)選擇能夠夾取濾膜；濾膜應(yīng)注意選用超細(xì)的玻璃纖維膜，且注意0.3um的標(biāo)準(zhǔn)粒子截留效率應(yīng)高于99%。氣流速度為0.45m/s 時(shí)，單張濾膜的阻力不應(yīng)超過(guò)3.5kpa；對(duì)于濾膜袋的使用，由于其作用在于將對(duì)折后的采塵濾膜進(jìn)行存放，因此應(yīng)在其袋面上印上采樣的日期、地點(diǎn)、人員等內(nèi)容。對(duì)于濾膜保存盒的使用方面，由于其作用在于對(duì)濾膜進(jìn)行運(yùn)送和保存，因此可以保證采樣前的濾膜具有平展的狀態(tài)。

對(duì)于恒溫恒濕箱的使用，需要保證箱內(nèi)空氣在15-30℃之間，±1℃是其精準(zhǔn)控溫溫差，對(duì)于箱內(nèi)的空氣來(lái)說(shuō)，其相對(duì)濕度應(yīng)控制在（50±5）%上下，在這種模式下，恒溫恒濕箱可以進(jìn)行連續(xù)性工作；在天平的使用方面，首先，對(duì)于大流量采樣濾膜的稱(chēng)量可選用大盤(pán)天平，大盤(pán)天平的作用在于能夠稱(chēng)量大流量采樣濾膜，其稱(chēng)重范圍應(yīng)大于10g，標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)小于2mg，感量在1mg；其次，對(duì)于中流量的采樣濾膜稱(chēng)量應(yīng)選用分析天平，其稱(chēng)重范圍要大于10g，標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)小于0.2mg，感量在0.1mg。

2 采樣器流量的校準(zhǔn)

采樣器在有問(wèn)題維修后或者新進(jìn)購(gòu)置時(shí)，應(yīng)在啟用之前先進(jìn)行校準(zhǔn)，日常正常使用的采樣器應(yīng)保持每個(gè)月對(duì)流量進(jìn)行一次校準(zhǔn)[2]。具體流量的校準(zhǔn)步驟有兩個(gè)方面，即工作點(diǎn)流量的計(jì)算和校準(zhǔn)。

2.1 采樣器的工作點(diǎn)流量計(jì)算

在對(duì)采樣器的工作點(diǎn)流量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)在符合規(guī)定的采氣流量狀態(tài)下進(jìn)行工作，這樣的流量即常規(guī)下采樣器的工作點(diǎn)。在正式進(jìn)行采樣前，應(yīng)對(duì)采樣器進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，以確保其可以在正確的工作點(diǎn)上進(jìn)行采樣，具體以下列步驟為準(zhǔn)開(kāi)展采樣計(jì)算工作：

對(duì)于采樣器工作點(diǎn)流量計(jì)算，中流量采樣器的工作點(diǎn)流量QM（L/min）=60000W×A，大流量采樣器的工作點(diǎn)流量QH（m3/min）=1.05，在計(jì)算這兩種采樣器工作點(diǎn)流量時(shí)，都應(yīng)確保采樣口的抽氣速度W 維持在0.3m/s。在上述數(shù)據(jù)中，A 代表采樣口的橫截面積即m2，此外還應(yīng)將QM 或者QH 計(jì)算值以標(biāo)準(zhǔn)情況的流量進(jìn)行換算，即QMN（L/min）或者QHN（m3/min）。具體換算方式為：QMN=（QMPTN）/（TPN），QHN=（QHPTN）/（TPN），由此可得log10P=log101.3-h/18 400。上述算式中，T 表示每個(gè)月測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的平均溫度K；TN 即268K 為標(biāo)況溫度；PN101.3kpa為標(biāo)況壓力，h 是對(duì)于測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)海拔高度的表述；P 為現(xiàn)場(chǎng)平均大氣壓的測(cè)試表述。其中，將QMN 在算式Y(jié)=BQN+A 的算式中代入，對(duì)修正項(xiàng)中的Y 進(jìn)行結(jié)果求值，再以算式△H=（Y2pNT）/（PTN）為依據(jù)，對(duì)△H（pa）的值進(jìn)行計(jì)算。其中，式子中的截距A 和斜率B 分別由標(biāo)定部門(mén)進(jìn)行給出。

2.2 采樣器工作點(diǎn)流量的校準(zhǔn)

對(duì)于采樣器流量點(diǎn)的工作量校準(zhǔn)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，每個(gè)月通過(guò)孔口校準(zhǔn)器對(duì)其進(jìn)行一次流量校準(zhǔn)，還應(yīng)在校準(zhǔn)過(guò)程中對(duì)采樣操作規(guī)程予以嚴(yán)格遵循。首先應(yīng)從采樣頭上將采樣帽取下，將采樣蓋打開(kāi)，以正常的采樣位置，將一張采樣濾膜放上。其次還要在這一基礎(chǔ)上密封連接好采樣頭與孔口流量計(jì)的接口，并注意將壓差計(jì)在孔口流量計(jì)的取壓位置接好。

當(dāng)電源接通后，首先應(yīng)將采樣器打開(kāi)，等其進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，對(duì)采樣器的流量進(jìn)行調(diào)整，中流量采樣器應(yīng)調(diào)節(jié)至0.12m3/min，大流量采樣器應(yīng)調(diào)節(jié)至1.02m3/min，還應(yīng)注意在校準(zhǔn)過(guò)程中，嚴(yán)格禁止對(duì)其進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)。此外，在進(jìn)行流量校準(zhǔn)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)氣路連接的密封性進(jìn)行確保，進(jìn)而對(duì)孔口流量計(jì)壓差值進(jìn)行計(jì)算。在校準(zhǔn)流量后，一旦發(fā)現(xiàn)有濾膜安裝傾斜、濾膜上塵的邊緣輪廓有模糊的情況，都應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，以防漏氣現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于已經(jīng)校準(zhǔn)合格的采樣器來(lái)說(shuō)，則可以將其應(yīng)用于采樣環(huán)節(jié)，但應(yīng)注意不可對(duì)其進(jìn)行隨意改動(dòng)，包括對(duì)調(diào)節(jié)器的狀態(tài)進(jìn)行改動(dòng)。

3 平衡稱(chēng)量法對(duì)懸浮顆粒物進(jìn)行稱(chēng)重測(cè)試

在利用平衡稱(chēng)量法對(duì)懸浮顆粒物進(jìn)行稱(chēng)重時(shí)，首先應(yīng)準(zhǔn)備好濾膜，對(duì)于每一張濾膜的檢測(cè)來(lái)說(shuō)，都應(yīng)在X 光下對(duì)看片機(jī)對(duì)其進(jìn)行檢查，杜絕出現(xiàn)針孔或者缺陷問(wèn)題。其次，選擇好濾膜后應(yīng)對(duì)其兩個(gè)光滑表面對(duì)角處打印上具體編號(hào)，并注意在濾膜袋上將相同的編號(hào)也打印上。選擇好的濾膜應(yīng)置于恒濕恒溫箱中首先平衡24h，然后將其平衡的濕度與溫度進(jìn)行登記，還應(yīng)注意平衡溫度應(yīng)在18-28℃中的任意一點(diǎn)進(jìn)行選取。然后，以平衡條件下對(duì)濾膜進(jìn)行稱(chēng)量，中流量的采樣器濾膜的稱(chēng)量應(yīng)精準(zhǔn)到0.1mg，對(duì)于大流量的采樣器濾膜則應(yīng)精準(zhǔn)到1mg，并將濾膜重量進(jìn)行記錄。濾膜在稱(chēng)量后，應(yīng)在濾膜保存盒中進(jìn)行平展鋪設(shè)，沒(méi)有進(jìn)行采樣之前切忌彎曲或者折疊濾膜，這樣能保證其平整度。

進(jìn)入到濾膜的安放和采樣環(huán)節(jié)后，首先應(yīng)將采樣頭的頂蓋打開(kāi)，然后將濾膜夾取出來(lái)，并以清潔的干布將濾膜夾及采樣頭內(nèi)的灰塵進(jìn)行清除。然后，在濾膜支持網(wǎng)上放好已經(jīng)稱(chēng)過(guò)重量并編好序號(hào)的濾膜絨面，將其對(duì)正并將濾膜夾放好。此外，還應(yīng)將其擰緊確保不漏氣，再將采樣頭的頂蓋安好，通過(guò)采樣器使用說(shuō)明書(shū)的介紹，對(duì)采樣時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，這樣就可以進(jìn)行正式采樣工作[3]。

采集完樣品后，把采樣頭打開(kāi)，將濾膜用鑷子輕輕取出，并將采樣面朝里放好后對(duì)折濾膜，然后在序號(hào)相同的濾膜袋中放好。在濾膜取出環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)濾膜安裝傾斜、濾膜邊緣模糊及受損等問(wèn)題，則需要進(jìn)行重新采樣。

對(duì)于塵膜的稱(chēng)量以及平衡，應(yīng)確保在恒濕恒溫箱中干凈濾膜與塵膜的濕度、溫度等條件保持相同一致，且平衡至少要保持24h。在此基礎(chǔ)上對(duì)濾膜進(jìn)行稱(chēng)重，中流量的采樣器濾膜稱(chēng)重應(yīng)精準(zhǔn)在0.1mg，大流量的應(yīng)精準(zhǔn)在1mg。在給濾膜重量增加時(shí)，中流量濾膜應(yīng)高于10mg，大流量的應(yīng)高于100mg。

在對(duì)稱(chēng)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算時(shí)，其中總懸浮顆粒物含量為（μg/m3）為k×（W1-W0）/QN×t，在此式中，QN 代表采樣器的平均抽氣量，t 代表累計(jì)采樣的時(shí)間。其中，K 通常為常數(shù)，所以中流量采樣器常數(shù)K 為109×1，大流量采樣器常數(shù)K 為106×1。

4 測(cè)試方法的再現(xiàn)性

對(duì)于測(cè)試方法的再現(xiàn)性來(lái)說(shuō)，采樣器安放的位置對(duì)檢測(cè)結(jié)果具有較強(qiáng)的影響性。因此，在放置位置環(huán)節(jié)，首先應(yīng)確保采樣器安放在周?chē)鸁o(wú)建筑物遮擋之地，當(dāng)兩臺(tái)總懸浮顆粒物采樣器的位置間距在2-4m 之間時(shí)，在相同采樣量測(cè)定環(huán)境下，兩者總體懸浮顆粒物含量相對(duì)偏差應(yīng)控制在15%內(nèi)。但應(yīng)注意一旦監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置確定后，則不應(yīng)輕易對(duì)其位置進(jìn)行變動(dòng)，這樣可以對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可比性和連續(xù)性起到保障作用。此外，對(duì)于懸浮顆粒的濃度存在較大變化的情況下，甚至?xí)绊懙綌?shù)量級(jí)的變化，同時(shí)還應(yīng)確保采樣口的高度距離地面±8m 左右為宜。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在空氣環(huán)境中，要想有效確保總懸浮顆粒物的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，應(yīng)從材料和儀器的準(zhǔn)備、采樣器工作流量的計(jì)算與校準(zhǔn)、總懸浮顆粒物含量測(cè)試等方面對(duì)工作進(jìn)行有序開(kāi)展，從而確保在實(shí)際監(jiān)測(cè)層面的監(jiān)測(cè)質(zhì)量。