大氣中顆粒物的測定

1、大氣中TSP、PM 10和PM 2.5的監(jiān)測、實驗?zāi)康?、了解中流量大氣采樣器和四通道采樣器的基本原理，掌握使用方法。2、學(xué)習(xí)質(zhì)量法在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。3、重點掌握濾膜的稱量、采樣器參數(shù)的設(shè)定與讀取。二、實驗原理采樣原理：采樣頭通過沖擊式切割器實現(xiàn)不同粒徑顆粒物的選擇性分離, 小于2.5卩m小于0卩m勺顆粒隨氣流繞過碰撞器而在下游捕集在濾膜上。測定PM10和PM2.5的方法是基于重力原理制定的，本實驗使用的是國內(nèi)外廣泛采用的濾膜捕集-重量法。原理為選用一定切割特性的采樣器，以恒速抽取一定體積的空氣通過已經(jīng)恒重的濾膜，使環(huán)境空氣中TSP和PM2.5被阻留在濾膜上，根據(jù)采樣前后的濾膜重量之差及

2、采樣體積，即可以算出TSP和PM2.5濃度。濾膜經(jīng)處理后，還可以進行組分分析。三、實驗儀器1、PM2.5四通道采樣器2、TSP-中流量采樣3、8cm濾膜:提前一天恒溫稱重好放入烘箱;四張小膜供PM2.5用，一張大膜供TSP用4、分析天平感量 O.lmg 或 O.OImg.5、恒溫恒濕箱 6、鑷子手套等;四. 實驗步驟1.準(zhǔn)備工作a.三樓天臺上，安裝兩臺儀器，調(diào)節(jié)采樣器入口距地面高度為2.5m，并確保能正常通電及工作;b .提前一天用潔凈鑷子將濾膜夾入事先準(zhǔn)備好的透明袋中，放入恒溫恒 濕箱進行24h恒重處理;2.米樣過程:a.經(jīng)過24h的恒重處理，稱量濾膜（注意環(huán)境污染），分別平行稱量五次取均值

3、記錄；然后將已稱重的濾膜用鑷子放入潔凈采樣夾內(nèi)的濾網(wǎng)上，濾膜毛面應(yīng)朝進氣方向。將濾膜牢固壓緊至不漏氣。設(shè)置好儀器相關(guān)參數(shù)：24h采樣，流量10L/min ；b .采樣過程中不定時對采樣儀器進行 4-5次檢查。a.經(jīng)過24h的采樣過程，配戴實驗手套用潔凈鑷子將濾膜從儀器切割器上夾入透明帶中（此時應(yīng)對折濾膜，避免樣品損失）；b .將收集好的樣品濾膜立即放入恒溫恒濕箱恒重24h后，進行平行五次稱量濾膜，最終取平均值記錄;4.數(shù)據(jù)計算利用公式計算PM 2.5和PM 10以及TSP的含量:，、人-C（W1-W0） ?10人9Q?t濃度含量（卩g/m 3）=其中:W1采樣后濾膜重量gW2 采樣前空白濾膜重

4、量 gQ 采樣一起平均采樣流量 L/mint采樣時間 1440min五、數(shù)據(jù)分析1、PM2.5表12014.9.16 大氣中PM2.5采樣數(shù)據(jù)通道CH1CH2CH3CH4流量L/min17.316.217.217W0采樣前重量/g0.0910.14760.09020.453W1采樣后重量/g0.09190.1480.0920.092(W1-W0)差值 /g0.000900.00040.00180.001424h大氣中PM2.5濃度含36.12717.14772.67457.190量本小組是在2014.9.26 日17 : 00 次日17 : 00進行PM2.5采樣。其中監(jiān)測數(shù)據(jù)是來源于 北京市

5、環(huán)境監(jiān)測官方微博發(fā)布的實時濃度數(shù)據(jù)，選擇城六 區(qū)（包括海淀區(qū)）數(shù)據(jù):11111期號STEM廿FKIbB-43.1/MiTTr-i199J7-14： M3.i74a: 00MS： M5.27-12 : 00時何庖圖19.26采樣所測PM2.5的實驗數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)討論分析如下:a.從圖中可以看出，小組實驗測得數(shù)據(jù)與監(jiān)測日均濃度幾乎吻合，稍有偏高;b 根據(jù)小組成員記錄和收集到的氣象條件顯示，由于26晚間本市有雷陣雨,地面轉(zhuǎn)偏北風(fēng)，天氣條件有利于污染顆粒物的擴散；到 27日白天，氣象條件依然適合污染物的擴散。因此在實驗匯報上標(biāo)明我們與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)有較大出 入，是因為第一小組取26日當(dāng)天的日均濃度作為日

6、均濃度且 26日當(dāng)天大氣污染嚴(yán)重，PM2.5含量極高并沒有考慮采樣時間上的不同。C.導(dǎo)致實測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的原因主要有：稱重前后的濾膜時所使用不是同一臺天枰（由于原先實驗室天枰數(shù)字跳動變化大我們換到1317進行稱量），導(dǎo)致膜的重量數(shù)據(jù)稍有誤差；在采樣完后將濾膜從采樣器取出后由于操作不熟練導(dǎo)致膜 上的顆粒物有少量損失；由于小組人員之間協(xié)調(diào)和記錄問題，實際采樣時間應(yīng) 小于24h導(dǎo)致結(jié)果偏高;為了對本次實驗的準(zhǔn)確性進行說明，本小組又收集了本組實驗前后兩個小組的實驗數(shù)據(jù)（即從9.25-17 : 00到9.28-17 : 00），與從環(huán)境保護監(jiān)測站收集到的數(shù)據(jù)進行對比整理得到如下圖.T4Dlao1601*01

7、5Jkqisa.&661DD(byM吾t(yī)p曲矽#占亭少爐b ?芒茨3屏-淨(jìng)，$ 斗；詡1Sft粘6MC二對3婦禺“n 11IIIS電YEW濯隱一E劉曰均衆(zhòng)e圖2 9.25-9.28連續(xù)三天采樣所測PM2.5的實驗數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)（實時）注：時間統(tǒng)一按24h取，由于時間的取值不同，可能與其他小組所得結(jié)果不一樣，本實驗報告僅作參考;從圖2中可以看出，9.25-9.26白天，PM2.5濃度較高，是中等污染。但經(jīng)過26日晚的雷陣雨，大部分顆粒物被雨除，空氣質(zhì)量顯著提高。到了9.28日白天，PM2.5濃度雖有提升，但平均濃度仍保持在70 pg/m 3以下，屬于級標(biāo)準(zhǔn)。O O O O O0 5 0 52 1

8、13 y卩量含SO2 Mr中氣大9.26-9.279.25-9.269.27-9.28時間監(jiān)測日均濃度實驗日均濃度圖3 9.25-9.28連續(xù)三天采樣所測PM2.5的實驗數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)總結(jié)：對于顆粒物的去除來說，通常有物理和化學(xué)兩種方法，而雨除是一種高效率的去除方法。雨除是指 在云形成過程中，云滴首先與細(xì)顆粒凝結(jié)，再 長大而成為雨滴，降落地面，從而使顆粒物在大氣中去除。2. TSP分析本小組是在10.18-15 : 00開始進行大氣TSP采樣，采樣時間為24h 。地點為民大少醫(yī)天臺。表22014.10.18 大氣中TSP采樣數(shù)據(jù)瞬時流量L/minWo米樣前/gW1采樣后/g(W1-W0)差值2

9、4h大氣中TSP濃度含量mg/m 31000.360.48850.12850.90經(jīng)過小組協(xié)商，統(tǒng)一認(rèn)為所測結(jié)果應(yīng)予實際數(shù)值有較大誤差，原因如下:a.時間。由于取樣時并沒有仔細(xì)的記錄時間，所以導(dǎo)致最后計算時出現(xiàn)模糊不確定的數(shù)值取值;b .稱量問題。因為實驗室儀器總是跳動不穩(wěn)定，所以稱量的誤差大;由于官方監(jiān)測TSP數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上不予公布，因此搜集了當(dāng)天的氣象資料和空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總懸浮顆粒物標(biāo)準(zhǔn)限值，以幫助完成實驗分析:表3 2014.10.18 北京地區(qū)氣象條件時間18日白天18日夜間19日白天大部分地區(qū)污染大部分地區(qū)污染風(fēng)速小濕度大，氣象條件條件等級為4條件等級為4-5污染氣象條件等級，不利于污染

10、級，不利于污染級為4級，不利物的擴散物的擴散于污染物的擴散表4空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總懸浮顆粒物標(biāo)準(zhǔn)限值單位mg/m 3濃度（mg/m 3）一級標(biāo)準(zhǔn)年平均0.08二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)0.20.3000日平均0.120.30.5由表3看可以看出，當(dāng)天北京市整體受均壓場控制，污染物持續(xù)積累，空氣質(zhì)量較差；19日白天，持續(xù)處于均壓場控制中，風(fēng)力不大，不利于污染物擴 散，空氣污染較重;表4空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總懸浮顆粒物標(biāo)準(zhǔn)限值分為三類，北京市屬于二類區(qū)村地區(qū)），應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)，即 TSP日均限值為0.3。但根據(jù)實際所測得數(shù)據(jù)（0.9mg/m 3）顯示當(dāng)日TSP濃度甚至已經(jīng)超越了三級標(biāo)準(zhǔn)（特定工業(yè)區(qū)執(zhí)行）。因此，我們可

11、以得出10.18-10.19日大氣TSP污染嚴(yán)重，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 標(biāo)準(zhǔn)限值。3. PM 10分析本小組是在10.18-21: 30開始進行大氣PM10采樣，采樣時間為24h。地點為理工樓1311實驗室。表52014.10.18-19 大氣中PM10采樣數(shù)據(jù)瞬時流量W0采樣前/gW1采樣后/g（W1-W0）差值24h大氣中TSP濃度含量L/minmg/m 3100.13950.14790.00840.58表6空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總懸浮顆粒物標(biāo)準(zhǔn)限值單位mg/m 3濃度（mg/m 3）一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)年平均0.040.100.15日平均0.050.150.25由表3看可以看出，當(dāng)天晚間（18日）處于高壓地區(qū)，即使沒有機動車尾氣污染，大氣污染水平依然達(dá) 45級。19日白天，持續(xù)處于均壓場控制中,風(fēng)力不大，不利于污染物擴散，空氣污染較重;表6空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總懸浮顆粒物標(biāo)準(zhǔn)限值分為三類，北京市屬于二類區(qū)（城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)），應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)，即PMio日均限值為0.15。但根據(jù)實際所測得