空氣環境中總懸浮顆粒物監測的質量保證

艾克熱木·克熱木

（烏魯木齊市環境監測中心站，新疆 烏魯木齊 830000）

0 前言

隨著社會的不斷發展，對空氣質量的監測問題也得到更多相關人士的廣泛關注。對空氣環境中總懸浮顆粒物的監測，可以通過濾膜采樣稱重法進行監測，在監測過程中要對各類可變性條件進行嚴格防控，旨在對監測的質量加以保證。

1 材料和儀器的準備

通常來說，總懸浮顆粒物指的是其當量直徑不超過100μm 的顆粒物，具體又分為一次和二次顆粒物，已經成為目前全球空氣污染的重要因素。因此，應強化對大氣中的總懸浮顆粒物的監測力度，要想確保監測工作順利進行，應從準備材料和儀器設備開始。本方法的監測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，對于空氣中懸浮顆粒物粒徑不超出100um 的，應在已恒重的濾膜上進行截留。此外，還應以采樣前后的濾膜體積以及重量進行對比，并以此對懸浮物的濃度進行計算。然后，還需對濾膜進行處理，并進行分組分析。

準備材料和儀器時，對于大、中流量的采樣器，應以國家《總懸浮顆粒物采樣器技術要求（暫行）》規定來執行[1]。對于孔口流量計，大流量的孔口流量計精度應優于±2%，流量分辨率應在0.01m3/min，量程則應在0.8-1.3m/min 之間；對于中流量孔口流量計，其精度應優于±2%，流量分辨率在1L/min，其量程在75-155L/min。對于X 光看片機，其作用在于對濾膜的有無缺損進行檢查；對于U型管壓差計，其最小的刻度應在0.1hpa；打號機應確保可以在濾膜及濾膜袋上打號；鑷子應選擇能夠夾取濾膜；濾膜應注意選用超細的玻璃纖維膜，且注意0.3um的標準粒子截留效率應高于99%。氣流速度為0.45m/s 時，單張濾膜的阻力不應超過3.5kpa；對于濾膜袋的使用，由于其作用在于將對折后的采塵濾膜進行存放，因此應在其袋面上印上采樣的日期、地點、人員等內容。對于濾膜保存盒的使用方面，由于其作用在于對濾膜進行運送和保存，因此可以保證采樣前的濾膜具有平展的狀態。

對于恒溫恒濕箱的使用，需要保證箱內空氣在15-30℃之間，±1℃是其精準控溫溫差，對于箱內的空氣來說，其相對濕度應控制在（50±5）%上下，在這種模式下，恒溫恒濕箱可以進行連續性工作；在天平的使用方面，首先，對于大流量采樣濾膜的稱量可選用大盤天平，大盤天平的作用在于能夠稱量大流量采樣濾膜，其稱重范圍應大于10g，標準差應小于2mg，感量在1mg；其次，對于中流量的采樣濾膜稱量應選用分析天平，其稱重范圍要大于10g，標準差應小于0.2mg，感量在0.1mg。

2 采樣器流量的校準

采樣器在有問題維修后或者新進購置時，應在啟用之前先進行校準，日常正常使用的采樣器應保持每個月對流量進行一次校準[2]。具體流量的校準步驟有兩個方面，即工作點流量的計算和校準。

2.1 采樣器的工作點流量計算

在對采樣器的工作點流量進行計算時，應在符合規定的采氣流量狀態下進行工作，這樣的流量即常規下采樣器的工作點。在正式進行采樣前，應對采樣器進行精準調整，以確保其可以在正確的工作點上進行采樣，具體以下列步驟為準開展采樣計算工作：

對于采樣器工作點流量計算，中流量采樣器的工作點流量QM（L/min）=60000W×A，大流量采樣器的工作點流量QH（m3/min）=1.05，在計算這兩種采樣器工作點流量時，都應確保采樣口的抽氣速度W 維持在0.3m/s。在上述數據中，A 代表采樣口的橫截面積即m2，此外還應將QM 或者QH 計算值以標準情況的流量進行換算，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 表示每個月測試現場的平均溫度K；TN 即268K 為標況溫度；PN101.3kpa為標況壓力，h 是對于測試現場海拔高度的表述；P 為現場平均大氣壓的測試表述。其中，將QMN 在算式Y=BQN+A 的算式中代入，對修正項中的Y 進行結果求值，再以算式△H=（Y2pNT）/（PTN）為依據，對△H（pa）的值進行計算。其中，式子中的截距A 和斜率B 分別由標定部門進行給出。

2.2 采樣器工作點流量的校準

對于采樣器流量點的工作量校準問題來說，每個月通過孔口校準器對其進行一次流量校準，還應在校準過程中對采樣操作規程予以嚴格遵循。首先應從采樣頭上將采樣帽取下，將采樣蓋打開，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上密封連接好采樣頭與孔口流量計的接口，并注意將壓差計在孔口流量計的取壓位置接好。

當電源接通后，首先應將采樣器打開，等其進入正常工作狀態后，對采樣器的流量進行調整，中流量采樣器應調節至0.12m3/min，大流量采樣器應調節至1.02m3/min，還應注意在校準過程中，嚴格禁止對其進行流量的調節。此外，在進行流量校準過程中，應對氣路連接的密封性進行確保，進而對孔口流量計壓差值進行計算。在校準流量后，一旦發現有濾膜安裝傾斜、濾膜上塵的邊緣輪廓有模糊的情況，都應及時對其進行校準，以防漏氣現象的發生。對于已經校準合格的采樣器來說，則可以將其應用于采樣環節，但應注意不可對其進行隨意改動，包括對調節器的狀態進行改動。

3 平衡稱量法對懸浮顆粒物進行稱重測試

在利用平衡稱量法對懸浮顆粒物進行稱重時，首先應準備好濾膜，對于每一張濾膜的檢測來說，都應在X 光下對看片機對其進行檢查，杜絕出現針孔或者缺陷問題。其次，選擇好濾膜后應對其兩個光滑表面對角處打印上具體編號，并注意在濾膜袋上將相同的編號也打印上。選擇好的濾膜應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行登記，還應注意平衡溫度應在18-28℃中的任意一點進行選取。然后，以平衡條件下對濾膜進行稱量，中流量的采樣器濾膜的稱量應精準到0.1mg，對于大流量的采樣器濾膜則應精準到1mg，并將濾膜重量進行記錄。濾膜在稱量后，應在濾膜保存盒中進行平展鋪設，沒有進行采樣之前切忌彎曲或者折疊濾膜，這樣能保證其平整度。

進入到濾膜的安放和采樣環節后，首先應將采樣頭的頂蓋打開，然后將濾膜夾取出來，并以清潔的干布將濾膜夾及采樣頭內的灰塵進行清除。然后，在濾膜支持網上放好已經稱過重量并編好序號的濾膜絨面，將其對正并將濾膜夾放好。此外，還應將其擰緊確保不漏氣，再將采樣頭的頂蓋安好，通過采樣器使用說明書的介紹，對采樣時間進行設置，這樣就可以進行正式采樣工作[3]。

采集完樣品后，把采樣頭打開，將濾膜用鑷子輕輕取出，并將采樣面朝里放好后對折濾膜，然后在序號相同的濾膜袋中放好。在濾膜取出環節，一旦出現濾膜安裝傾斜、濾膜邊緣模糊及受損等問題，則需要進行重新采樣。

對于塵膜的稱量以及平衡，應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。在此基礎上對濾膜進行稱重，中流量的采樣器濾膜稱重應精準在0.1mg，大流量的應精準在1mg。在給濾膜重量增加時，中流量濾膜應高于10mg，大流量的應高于100mg。

在對稱量結果進行計算時，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 代表累計采樣的時間。其中，K 通常為常數，所以中流量采樣器常數K 為109×1，大流量采樣器常數K 為106×1。

4 測試方法的再現性

對于測試方法的再現性來說，采樣器安放的位置對檢測結果具有較強的影響性。因此，在放置位置環節，首先應確保采樣器安放在周圍無建筑物遮擋之地，當兩臺總懸浮顆粒物采樣器的位置間距在2-4m 之間時，在相同采樣量測定環境下，兩者總體懸浮顆粒物含量相對偏差應控制在15%內。但應注意一旦監測點位置確定后，則不應輕易對其位置進行變動，這樣可以對監測數據的可比性和連續性起到保障作用。此外，對于懸浮顆粒的濃度存在較大變化的情況下，甚至會影響到數量級的變化，同時還應確保采樣口的高度距離地面±8m 左右為宜。

5 結語

綜上所述，在空氣環境中，要想有效確保總懸浮顆粒物的監測質量，應從材料和儀器的準備、采樣器工作流量的計算與校準、總懸浮顆粒物含量測試等方面對工作進行有序開展，從而確保在實際監測層面的監測質量。