環(huán)境空氣中懸浮顆粒物濃度的測定重量法

1、實驗一 環(huán)境空氣中懸浮顆粒物濃度的測定重量法（一）實驗意義及目的環(huán)境空氣中懸浮顆粒物（如TSP、PM10、PM2.5等）是一種常規(guī)的污染物，目前我國許多城市的大氣首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），它們對人體健康、植被生態(tài)和能見度等都有著非常重要的直接和間接影響。因此，對這類污染物的濃度進(jìn)行測定是大氣環(huán)境污染研究中一項重要的工作。本實驗在校園中以及附近的工作區(qū)、公路旁進(jìn)行采樣分析。通過本實驗，達(dá)到掌握重量法測定大氣中懸浮顆粒物（如TSP、PM10）濃度的目的。（二）實驗原理通過具有一定切割特性的采樣器，以恒速抽取一定體積的空氣，空氣中某一粒徑范圍的懸浮顆粒物被截留在已恒重的濾膜上。根據(jù)采樣前

2、、后濾膜質(zhì)量之差及采樣體積，計算總懸浮顆粒物的濃度。濾膜經(jīng)處理后，可再進(jìn)行組分分析。本方法適合于大流量或中流量懸浮顆粒物的測定。方法的檢測限為0.001mg/m3。懸浮顆粒物含量過高或霧天采樣使濾膜阻力大于10KPa時，本方法不適用。（三）實驗儀器和材料（1）大流量或中流量采樣器：1臺，應(yīng)按HYQ1.189，總懸浮顆粒物采樣器技術(shù)要求（暫行）的規(guī)定。（2）大流量孔口流量計：1個，量程0.71.4m3/min，流量分辨率0.01m3/min，精度優(yōu)于±2。（3）中流量孔口流量計：1個，量程70160L/min,流量分辨率1L/min，精度優(yōu)于±2。 （4）U形管壓差計：1個，

3、最小刻度0.1hPa（5）X光看片機(jī)：1臺，用于檢查濾膜有無缺損。（6）打號機(jī)：1臺，用于在濾膜及濾膜袋上打號。（7）鑷子：1個，用于夾取濾膜。（8）超細(xì)玻璃纖維濾膜：10片，對0.3m標(biāo)準(zhǔn)粒子的截留不低于99，在氣流速度為0.45m/s時，單張濾膜阻力不大于3.5KPa,在同樣氣流速度下，抽取經(jīng)高效過濾器凈化的空氣5 h,1cm2濾摸失重不大于0.012mg。 （9）濾膜袋：10個，用于存放采樣后對折的采塵濾膜，袋面印有編號、采樣日期、采樣地點、采樣人等項欄目。 （10）濾膜保存盒：1個，用于保存、運送濾膜，保證濾膜在采樣前出于平展不受折狀態(tài)。（11）恒溫恒濕箱：1臺，箱內(nèi)空氣溫度要求在15

4、30范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，控溫精度±1；箱內(nèi)空氣相對濕度應(yīng)控制在（50±5），恒溫恒濕箱可連續(xù)工作。（12）懸浮顆粒物大盤天平：1臺，用于大流量采樣濾膜稱量，稱量范圍10g，感量1mg, 標(biāo)準(zhǔn)差2mg。（13）分析天平：1臺，用于中流量采樣濾膜稱量，稱量范圍10g，感量0.1mg,標(biāo)準(zhǔn)差0.2mg。（四）實驗方法和步驟1. 采樣器的流量校準(zhǔn)新購置或維修后的采樣器在啟動前，須進(jìn)行流量校準(zhǔn)。正常使用的采樣器每月也要進(jìn)行一次流量校準(zhǔn)。流量校準(zhǔn)步驟如下：（1）計算采樣器工作點的流量：采樣器應(yīng)工作在規(guī)定的采氣流量下，該流量成為采樣器的工作點。在正式采樣前，應(yīng)調(diào)整采樣器，使其工作在正確的工作

5、點上，按下述步驟進(jìn)行：采樣器采樣口的抽氣速度u為0.3m/s，大流量采樣器的工作點流量QH(m3/min)為： QH=1.05 (1-1)中流量采樣器的工作電流量QH（m3/min）為： QM60000u×A (1-2)式中：A采樣器采樣口截面積，m3。將QH和QM計算值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量QHN(m3/min)和QMN(L/min):QHN=(QHpTN)/(TpN) (1-3)QMN=(QMpTN)/(TpN) (1-4)lgp=lg101.3h/18400 (1-5)式中：T測試現(xiàn)場月平均溫度，K； pN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力，101.3 KPa；TN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度,273 K；

6、 p測試現(xiàn)場平均大氣壓，KPa； h測試現(xiàn)場海拔高度，m.。 將式（1-6）中QN用QHN或QMN代入，求出修正項Y，再按式（1-7）計算H(Pa)： Y=BQN+A (1-6) H=(Y2pNT)/(pTN) (1-7)式中：斜率B和截距A由孔口流量計的標(biāo)定部門給出（參見附錄B）。（）采樣器工作點流量的校準(zhǔn)：打開采樣頭的采樣蓋，按正常采樣位置，放一張干凈的采樣濾膜，將孔口流量計的接口與采樣頭密封連接，孔口流量計的取壓口接好壓差計；接通電源，開啟采樣器，待工作正常后，調(diào)節(jié)采樣氣流量，使孔口流量計壓差值達(dá)到式（1-7）計算的H值（記錄表格見附錄C）；校準(zhǔn)流量時，要確保氣路密封連接，流量校準(zhǔn)后，如

7、發(fā)現(xiàn)濾膜上塵的邊緣輪廓不清楚或濾膜安裝歪斜等情況，可能造成漏氣，應(yīng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)；校準(zhǔn)合格的采樣器即可用于采樣，不得在改動調(diào)節(jié)器狀態(tài)。2. 懸浮顆粒物含量測試（1）濾膜準(zhǔn)備：每張濾膜均需用X光看片機(jī)進(jìn)行檢查，不得有針孔或任何缺陷。在選中的濾膜光滑表面的兩個對角上打印編號。濾膜袋上打印同樣編號備用。將濾膜放在恒溫恒濕箱中平衡24小時，平衡溫度取1530中任一點，記錄下平衡溫度與濕度。在上述平衡條件下稱量濾膜，大流量采樣器濾膜稱量精確到1mg。記錄下濾膜質(zhì)量m0(g)。稱量好的濾膜平展的放在濾膜保存盒中，采樣前不得將濾膜彎曲或折疊。（2）安放濾膜及采樣：打開采樣頭頂蓋，取出濾膜夾。用清潔干布擦去采樣

8、頭內(nèi)及濾膜夾的灰塵。將已編號并稱量過的濾膜絨面向上，放在濾膜支持網(wǎng)上。放上濾膜夾，對正，擰緊，使不漏氣。安好采樣頭頂蓋，按照采樣器使用說明，設(shè)置采樣時間，即可啟動采樣。樣品采完后，打開采樣頭，用鑷子輕輕取下濾膜，采樣面向里，將濾膜對折，放入號碼相同的濾膜袋中。取濾膜時，如發(fā)現(xiàn)濾膜損壞，或濾膜上塵的邊緣輪廓不清晰、濾膜安裝歪斜（說明漏氣），則本次采樣作廢，需重新采樣（記錄表格見附錄D）。（3）塵膜的平衡及稱量：塵膜在恒溫恒濕箱中，與干凈濾膜平衡條件相同的溫度、濕度下，平衡24h。在上述平衡條件下稱量濾膜，大流量采樣器濾膜稱量精確到1mg，中流量采樣器濾膜稱量精確到0.1mg。記錄下濾膜質(zhì)量m1(

9、g)（記錄表格見附錄D）濾膜增重，大流量濾膜不小于100mg，中流量采樣器濾膜不小于10mg。（4）計算： (1-8)式中：t累積采樣時間，min； QN采樣器平均抽氣流量，即式（1-3）或式（1-4）QHN或QMN的計算值；K常數(shù)，大流量采樣器K1×106，中流量采樣器K=1×109。 （5）測試方法的再現(xiàn)性：當(dāng)兩臺總懸浮顆粒物采樣器安放位置相距不大于4m、不少于2m時，同樣采樣測定總懸浮顆粒物含量，相對偏差不大于15。附錄A： GH-150C型TSP中流量采樣器（補(bǔ)充件）（1）概述GH-150C型TSP中流量采樣器采樣采用氣體全部通過渦街流量傳感器來檢測出實際流量，用實

10、際流量作為反饋信號來組成一個流量控制閉環(huán)系統(tǒng)，使得儀器的流量精度高，流量穩(wěn)定可靠，避免了因電源電壓波動，濾膜阻力變化所造成采樣器不穩(wěn)定的問題。本儀器體積小，重量輕，使用方便，是環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境質(zhì)量評價的必備儀器。（2）工作原理 比較電路PID調(diào)節(jié)功放電路抽氣泵流量檢測流量傳感器TSP切割器數(shù)字流量計空氣Q給Q流量反饋Q反（3）主要技術(shù)指標(biāo)濾膜有效直徑：80毫米；流量顯示誤差：3；流量相對變化：8%（濾膜阻力和電壓電源變化時）；流量調(diào)節(jié)范圍：80升/分150升/分；連續(xù)采樣時間：> 4 小時；定時精度：0.5%；定時工作時：定時采樣時間從199分鐘之間可調(diào)，間隔時間從10990分鐘之間可調(diào)；

11、工作電源：AC220V±10%，50±1HZ;消耗功率：400W噪聲：700DB(A);工作環(huán)境溫度：2045；重量：5千克；外形尺寸：220×205×200（mm）附錄B:孔口流量計的校準(zhǔn)要求（補(bǔ)充件）在大流量或中流量孔口流量計的量程范圍內(nèi)，均勻取7點，分別由標(biāo)準(zhǔn)羅茲流量計和鐘罩式氣體流量器進(jìn)行標(biāo)定，最后結(jié)果以回歸方程（A1）給出： Y=BQN+A （A1）修正項： （A2）式中：TN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度，273K； T標(biāo)定時環(huán)境溫度，K；H孔口流量計測得壓差，Pa；B斜率；A截距；PN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力，101.325KPa；P標(biāo)定時環(huán)境壓力，KPa；QN折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的流量，大流量孔口流量計以m3/min為單位，中流量孔口流量計以L/min為單位。附錄C:用孔口流量計校準(zhǔn)總懸浮顆粒物采樣器記錄表（參考件） 采樣器編號采樣器工作點流量/(m3·min-1)孔口流量計編號月平均溫度/K平均大氣壓/Pa孔口壓差計