大氣降塵收集方法比較研究

沈文革

摘 要：大氣降塵收集已經(jīng)成為評(píng)價(jià)大氣環(huán)境的有效方法，本文在簡(jiǎn)單了解幾種常見的大氣降塵收集方法之后，對(duì)相關(guān)方法的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析;再通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)集中大氣降塵收集方法進(jìn)行比較，希望為進(jìn)一步提高大氣環(huán)境管理能力提供新思路。

關(guān)鍵詞：大氣降塵;收集方法;二次起塵

前言：大氣降塵是指在空氣環(huán)境下，通過重力的自然沉降至地表的顆粒物。廣義上的大氣沉降是大氣表層地氣系統(tǒng)的物質(zhì)交換形式，降塵過程已經(jīng)成為環(huán)境指征評(píng)價(jià)的重要組成部分。通過了解大氣降塵，可掌握降塵的性質(zhì)、強(qiáng)度，判斷源地、運(yùn)行路徑等，對(duì)于環(huán)境管理的意義重大。

1.大氣降塵收集方法

大氣降塵技術(shù)一般是在自然狀況下，空氣中相關(guān)物質(zhì)的沉降過程，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，大氣降塵收集方法已經(jīng)得到充分發(fā)展，具體可分為濕法收集技術(shù)、干法收集技術(shù)以及玻璃球法收集技術(shù)等，這三種收集裝置的原理基本相同，通常是根據(jù)收集容器內(nèi)所添加的介質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，因此其降塵收集效率存在數(shù)據(jù)差異。降塵收集容器主要可分為塑料桶、玻璃缸、塑料箱等，根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，常見的大氣降塵收集容器的規(guī)格為高300mm、直徑150mm的圓柱體玻璃容器，該容器滿足一個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間的降塵采集要求。

1.1干法收集技術(shù)

干法收集技術(shù)的關(guān)鍵，就是在裝置容器內(nèi)不添加任何介質(zhì)，此時(shí)大氣中的塵土?xí)苯咏德湓谌萜鞯牡撞颗c外壁上。從效果來看，干法收集技術(shù)使最接近于自然環(huán)境下的沉降過程，但是在實(shí)施階段存在諸多不足，例如塵土在進(jìn)入容器內(nèi)之后會(huì)造成“二次起塵”的問題，導(dǎo)致塵土從采集器中“逃逸”，影響測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。除此之外，容器的深度、開口大小都是影響降塵逃逸量的重要因素，所以在使用干法收集技術(shù)時(shí)要盡量不選擇大開口的容器。

1.2濕法收集技術(shù)

與干法收集技術(shù)相比，濕法收集技術(shù)的主要不同之處就是向容器內(nèi)添加了少量液體，這種處理方法能夠使進(jìn)入到容器內(nèi)的塵土物質(zhì)直接融入液體中并沉積在底部，因此可以避免出現(xiàn)“二次起塵”的問題，降低外部因素對(duì)最終檢測(cè)結(jié)果的影響[1]。一般為了能夠提高濕法收集技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度，可向容器內(nèi)添加蒸餾水。但是在使用該方法時(shí)也需要注意的是，在氣候炎熱的情況下，向容器內(nèi)添加蒸餾水可能會(huì)造成細(xì)菌、藻類滋生，并改變降塵的量與成分。所以為了能夠避免上述問題發(fā)生，需要向其中添加可以抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)試劑，包括乙二醇等，加入量為60ml-80ml，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓砑诱麴s水50ml-200ml。

1.3玻璃球法收集技術(shù)

玻璃球法是指在降塵容器中鋪一層玻璃球，這種方法能夠促使大氣降塵直接落到玻璃球的縫隙中，一般玻璃球的直徑為1.2cm-1.5cm左右，成本低且方便使用。這種方法可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足，當(dāng)蒸發(fā)量大或者偏遠(yuǎn)地區(qū)，干法收集技術(shù)與濕法收集技術(shù)存在不便的情況下，可將玻璃球法作為首選技術(shù)。

2.大氣降塵收集方法的比較實(shí)驗(yàn)分析

2.1實(shí)驗(yàn)背景

在本次實(shí)驗(yàn)分析中，分別按照上文介紹的三種技術(shù)，選擇撫順市某開闊位置做大氣降塵采集，采集時(shí)間為30天，時(shí)間跨度為1年。本次樣品采集方法的容器直徑為150mm，高度300mm，其中干法收集技術(shù)對(duì)容器做任何處理，濕法收集技術(shù)則向容器內(nèi)添加一定量的蒸餾水，玻璃球法需要向容器內(nèi)添加一層直徑為1.5cm的玻璃球，并確保玻璃球均勻鋪在底部。將三個(gè)容器裝置分別放在不同地點(diǎn)。期間工作人員不對(duì)大氣降塵收集過程進(jìn)行干預(yù)，在30天期滿之后直接將容器送至實(shí)驗(yàn)室。

2.2大氣降塵的數(shù)據(jù)處理方法

本次實(shí)驗(yàn)中，為保證數(shù)據(jù)處理階段，對(duì)三個(gè)容器的大氣降塵標(biāo)本均采用稱重法做數(shù)據(jù)處理，其中基本技術(shù)路徑包括：在取下沉缸后，并將樣本轉(zhuǎn)移到燒杯中，在將烘干箱溫度設(shè)置在70℃之后，在確定無水分流動(dòng)的情況下將其轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中再烘干1h，并將樣本放在電子天平上做稱重，連續(xù)稱重三次之后，確定誤差值<0.5mg時(shí)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值，并減去蒸發(fā)皿的重量最終得出結(jié)果就是降塵量。其中的計(jì)算公式為：

公式（1）

在公式（1）中，M代表降塵量，單位為“g/㎡·月”;ms 為處理后的蒸發(fā)皿重量，單位為“g”;ma 為蒸發(fā)皿的重量，單位為“g”;mo 為添加的乙二醇等物質(zhì)的重量，單位為“g”;K為實(shí)際采樣時(shí)間，單位為“天”;S為容器口面積，單位為“m2”。

2.3測(cè)試結(jié)果分析

在按照上述方法對(duì)三種大氣降塵收集方法的最終結(jié)果進(jìn)行分析后，最終的測(cè)量結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)圖1的相關(guān)內(nèi)容可知，三種檢測(cè)方法所測(cè)量的塵土總量數(shù)據(jù)差異不顯著，證明上述三種方法均在測(cè)量大氣降塵中發(fā)揮這重要作用。但是相比之下，濕法收集技術(shù)與玻璃球法之間的差異更小，提示相關(guān)人員可將濕法收集技術(shù)或玻璃球法技術(shù)作為首選方法，這樣能夠進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)度。

2.4檢測(cè)中的注意事項(xiàng)

從本次檢測(cè)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，濕法收集技術(shù)與玻璃球法之間的數(shù)據(jù)的檢測(cè)結(jié)果誤差更小，在檢測(cè)期間，為了能夠進(jìn)一步提高檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，相關(guān)人員還需要重點(diǎn)關(guān)注以下問題：（1）無論工作人員在收集大氣降塵期間使用哪種檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)結(jié)果都不可避免的會(huì)受到自然因素與人為因素的影響，因此檢測(cè)結(jié)果難以代表自然界的真實(shí)降塵量，所以工作人員要使用各種方法來盡量降低外部因素對(duì)最終結(jié)果的影響，例如在測(cè)量期間，可將集塵容器分別安放在較高的高度上，如放在風(fēng)卷沙土無法達(dá)到的位置，這樣可避免因?yàn)楦叨葐栴}而影響最終的測(cè)量結(jié)果。所以在測(cè)量期間，可將容器的高度控制在180cm以上，這是一個(gè)可接受的高度，并且可以符合采集地的實(shí)際情況，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)度[2]。（2）在選擇集塵容器期間，不同參數(shù)的容器會(huì)影響最終的檢測(cè)結(jié)果，這是因?yàn)闄z測(cè)容器的光潔度、垂直深度、材質(zhì)等存在明顯的不同，因此對(duì)“二次起塵”的抑制能力也存在明顯的差異。除此之外，相關(guān)地區(qū)需要充分考慮到地域因素對(duì)最終檢測(cè)結(jié)果的影響，例如本次研究中，11月-12月、1月-3月的降塵量顯著增加，考慮其原因與當(dāng)?shù)夭膳嬖陉P(guān)系。除此之外，容器的選擇是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要影響因素，相關(guān)人員需要結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，合理選擇容器。

結(jié)束語：目前在大氣降塵收集方法選擇中，無論是干法收集技術(shù)、濕法收集技術(shù)、玻璃球法等均各具特征，但是整體來看，濕法收集技術(shù)、玻璃球法的結(jié)果精準(zhǔn)度更高，因此相關(guān)人員要合理選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]張桂芹，譚路遙，張懷成，等.濟(jì)南城市主干道降塵重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2020，29（01）：156-164.

[2]游芳，甘定宇，許云海，等.南方某鉛鋅錳冶煉區(qū)周邊大氣降塵重金屬污染水平及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境污染與防治，2019，41（12）：1444-1450.