大氣顆粒物檢測方法與發展淺析

趙伏俊

摘要：大氣環境的顆粒物是空氣的主要污染物之一，由于大氣顆粒物組成復雜和具有吸附功能，威脅著人體的健康。大氣顆粒物對于人們的生活質量和全球氣候狀況都有著十分重大的影響，因此，本文主要研究了大氣顆粒物檢測的方法與發展進行分析判斷大氣環境污染的程度，通過對于大氣顆粒物的檢測分析對大氣環境的治理凈化途徑。

關鍵詞：大氣顆粒物;檢測方法;濾膜稱重

1.大氣顆粒物檢測方法研究的必要性

隨著工業革命的推進，大量的化石燃料被工業機器進行開采使用，化石燃料的使用在推動全球經濟快速發展的同時也對大氣環境造成了嚴重污染。大氣顆粒物是大氣中存在的各種固體和液態顆粒狀物質的總稱，大氣顆粒物可以劃分為一次污染物和二次污染物兩種類型，一次污染物主要是指天然污染源和人為污染源直接釋放到大氣中對于空氣造成的污染顆粒物，包括燃燒煙塵、土壤粒子等多種物質。而二次污染物主要是指氣態污染物或者是氣態污染物和塵粒之間發生化學反應或光化學反應所生成的物質，如氮氧化物、二氧化硫轉化生成硫酸鹽等，相對于一次污染物來說二次污染物的直徑更小。大氣顆粒物是空氣中最重要的污染物之一，大氣顆粒細物是空氣動力學直徑2.5μm以下的細微顆粒物可以吸入肺部與肺部氣體進行交換，鼻毛和呼吸道的絨毛對于這種大氣細顆粒物不能起到阻擋作用，導致大氣顆粒細粒進入肺部，增大哮喘等呼吸道疾病患病概率，大氣顆粒物比表面積大，容易成為一些細菌、病毒的傳播載體，甚至會導致癌癥的發生。大氣顆粒物吸附重金屬在一定條件下容易形成強毒性金屬有機化合物，通過大氣顆粒物從人們的呼吸道進入到人體造成對機體健康的損失。由于大氣顆粒物比較細微極其容易進入人體呼吸道系統對人體的健康造成危害，并且大氣顆粒物的可沉降性差，大多漂浮在大氣環境中隨著氣流發生相對移動造成較大范圍的空氣污染。近些年來，隨著國民經濟的飛速增長人們對于大氣環境越來越重視，我國大氣環境科學領域隨著時代科技進一步發展，大氣顆粒物檢測方法多種多樣，加強人們對于大氣顆粒物的相關認識是非常必要的。

2.大氣顆粒物濃度的檢測方法

2.1大氣顆粒物質量濃度檢測方法

氮氣顆粒物質量濃度檢測方法有濾膜稱重法、微量振蕩天平法、壓電晶體法、β射線衰減法、光散射法等多種監測方法。其中濾膜稱重法是當前最為基本的通用大氣顆粒物檢測方法，通常是利用氣泵對待測樣品氣體進行一定流量的氣體抽取，對于抽取的氣體用特定的濾膜進行濾膜前后質量變化對比。濾膜稱重法由于受到其他因素干擾程度小，測量精度高，通常作為檢測顆粒物測量儀器精準的標定方法，是國家環境空氣質量標準的規定方法，但是因為這種方法的操作較為復雜，將截獲的大氣顆粒物利用天平稱取質量計算顆粒物的質量濃度，通常只用于大氣顆粒物單點，某時段的定期檢測。微量振蕩天平法是具有對大氣顆粒物質量濃度檢測的精確度高實時性較好的檢測方法，這種方法通常是基于錐形元件震蕩微量天平的原理，客觀反映顆粒物的真實濃度是屬于重量法的檢測方法。微量振蕩天平法結構簡單、在維護過程中操作容易、市場價格低等多種特點可以滿足一般檢測的需求，但是對于一些較為特殊的環境檢測地點如潮濕地和污染嚴重的地區此種方法不建議使用。壓電晶體法是利用石英壓電晶體的一些特殊性能，將大氣顆粒物進行沉降，利用產生與顆粒物質量相應的振蕩頻率。壓電晶體的實施振蕩頻率可以計算出通過振蕩頻率得到待測樣品中的大氣顆粒物質量濃度。壓電晶體法對于大氣顆粒物是絕對質量濃度的獲得，因此在結果精確度上較高，但是需要對設備進行及時的清理和維護，對于壓電晶體上的灰塵要進行及時清理否則會對實驗精度的測量結果造成影響。β射線衰減法是利用β射線衰減吸收的原理是將放射源14C發出的β粒子穿過一定厚度的濾紙β粒子被吸收，隨著大氣顆粒物的濃度升高，β粒子強度逐漸減弱。由于β射線衰減吸收法在測量過程中的衰減量值與顆粒物的質量有關，對于顆粒物的顏色，形狀和化學成分等因素的變化不受到影響，因此在測量過程中操作簡便，但是對于顆粒物的大小等一些其他數據參數的反饋無法進行，測量時間較長，再進行采樣環境和顆粒物組分等一些因素干擾較大時無法對于測量的準確度進行提升改善。光散射法是在目前應用最為廣泛的顆粒物檢測方法，這種方法在一定的條件下，光照在空氣的懸浮顆粒物時能夠產生散射光，基于Mie散射理論能夠對于波長和待測物直徑顆粒相似的情況下通過光散射量與待測顆粒的質量成正比關系反映出所測的顆粒物大小。光散射法具有適用性廣泛、檢測速度快等多種優良特點，可實現對大氣顆粒物的在線檢測，是目前對空氣大氣顆粒物質量濃度檢測的主要方法。但監測的結果受大氣顆粒物顏色影響較大，在電氣設備中的通過對于光電采集、控制處理預警顯示和電源這四個板塊兒的數學模型和光路結構優化與完善的多種措施，實現對于大氣顆粒物的實時監測。

2.2大氣顆粒物個數濃度檢測方法

大氣顆粒物個數濃度檢測方法主要有顯微鏡觀察法、氣溶膠靜電計、凝聚核測量器、法拉第杯法等多種測量方法。顯微鏡觀察法是大氣顆粒物個數濃度最基本的檢測方法，這種方法主要是借助濾膜顯微鏡計算和測量個數濃度，通過捕捉收集濾膜表面的微粒、讓濾膜在顯微鏡下成為透明體、觀察技術等具體應用措施使顯微鏡觀察法的具體應用方式，這種方法在測定過程中需要對特定的濾膜進行氣體采集，對于采集氣體的濾膜進行樣品制作，用顯微鏡對于粒子進行觀察計數完成整個過程。但是顯微鏡觀察法在進行測量過程中，檢測步驟比較復雜，并且測量周期較長，在進行顯微鏡觀察法的測量時人為干預結果的影響對最終數據呈現結果的影響較大，導致最終的精確度往往較低。氣溶膠靜電計是國際公認粒子計數最高的標準，它通常是帶有同種電荷的顆粒在氣流的推動下進入靜電計的法拉第杯室中，在法拉第杯適中形成電流回路，在回路的電流值與顆粒數量濃度關系進行顆粒物的測量，這種方法在檢測過程中一定要確保檢測儀器的準確性，在使用前要做好校準工作，提高檢測效率。凝聚核測量器主要是有飽和段、冷凝段和光學單元構成的一種常見的顆粒物計數裝置，凝聚核測量器是通過飽和蒸汽冷凝使樣品空氣的顆粒物表面附著層蒸汽，增大顆粒物體積后利用光折射方法對于大體積的顆粒物進行個數濃度測量，達到對于細微顆粒物準確測量的方式。

3.大氣顆粒物檢測技術發展趨勢

伴隨著科技進步，信息技術和自動化技術進入飛速發展時期，大氣顆粒物檢測技術受到新時代信息變化更迭的技術影響，未來的發展方向會朝著自動化、智能化的發展方向，利用現代化網絡技術實現對于大氣顆粒物監測技術的智能化信息發展，使大氣顆粒物檢測技術在實際的檢測工作中可以呈現出集成化、高質量的現代系統化特征。大氣顆粒物檢測技術會隨著時代的發展使大氣顆粒物檢測的范圍和檢測的領域擴寬的越來越廣泛，在檢測的過程中不斷結合新時代信息技術降低人力發展成本，優化檢測結構和檢測技術，使大氣顆粒物檢測技術能夠被更為廣泛的應用。

4.總結

大氣顆粒物是導致大氣環境不斷惡化的主要污染物，造成許多地區的霧霾天氣不斷，嚴重影響了人們的生產生活，對人們的生命健康造成威脅。目前，我們可以通過對大氣顆粒物質量濃度檢測或者對大氣顆粒物個數濃度檢測等多種方法間接反應環境污染程度，通過監測的大氣顆粒物含量的參考數據分析對于環境治理提出更為切合實際的治理方法，通過科學決策有效改變大氣污染情況。

參考文獻：

[1] 王穎，湯樺，吳雪，等. 大氣顆粒物中PFOA和PFOS檢測方法的研究進展[J]. 計量技術，2020（9）：34-40.

[2] 王政，張興華，張邐嘉，等. 大氣顆粒物中環境持久性自由基的電子順磁共振檢測方法[J]. 環境化學，2020，39（2）：317-325.