环境空气中悬浮颗粒物浓度的测定重量法

实验一环境空气中悬浮颗粒物浓度的测定一一重量法（一）实验意义及目的环境空气中悬浮颗粒物（如 TSP、PM10、PM2.5 等）是一种常规的污染物， 目前我国许多城市的大气首要污染物为可吸入颗粒物（PM10）,它们对人体健康、 植被生态和能见度等都有着非常重要的直接和间接影响。因此，对这类污染物的 浓度进行测定是大气环境污染研究中一项重要的工作。本实验在校园中以及附近的工作区、公路旁进行采样分析。通过本实验，达 到掌握重量法测定大气中悬浮颗粒物（如TSP、PM10）浓度的目的。（二）实验原理 通过具有一定切割特性的采样器，以恒速抽取一定体积的空气，空气中某一粒径范围的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上。根据采样前、后滤膜质量之差 及采样体积，计算总悬浮颗粒物的浓度。滤膜经处理后，可再进行组分分析。本方法适合于大流量或中流量悬浮颗粒物的测定。 方法的检测限为 0.001mg/m3。悬浮颗粒物含量过高或雾天采样使滤膜阻力大于lOKPa时，本方 法不适用。（三）实验仪器和材料（1）大流量或中流量采样器：1台，应按HYQ1.189,总悬浮颗粒物采 样器技术要求（暂行）的规定。（2）大流量孔口流量计：1个，量程0.71.4m3/min,流量分辨率0.01m3/min, 精度优于2。（3）中流量孔口流量计：1个，量程70160L/min,流量分辨率1L/min,精 度优于2。（4）U 形管压差计： 1 个，最小刻度 0.1hPa（ 5） X 光看片机： 1 台，用于检查滤膜有无缺损。（6）打号机： 1 台，用于在滤膜及滤膜袋上打号。（ 7）镊子： 1 个，用于夹取滤膜。(8)超细玻璃纤维滤膜：10片，对0.3 Mm标准粒子的截留不低于99%, 在气流速度为0.45m/s时，单张滤膜阻力不大于3.5KPa,，在同样气流速度下，抽 取经高效过滤器净化的空气5 h,1cm2滤摸失重不大于0.012mg。(9)滤膜袋： 10 个，用于存放采样后对折的采尘滤膜，袋面印有编号、 采样日期、采样地点、采样人等项栏目。( 10)滤膜保存盒： 1 个，用于保存、运送滤膜，保证滤膜在采样前出于 平展不受折状态。(11) 恒温恒湿箱：1台，箱内空气温度要求在1530C范围内连续可调， 控温精度1C；箱内空气相对湿度应控制在(505)%，恒温恒湿箱可连续工 作。(12) 悬浮颗粒物大盘天平：1台，用于大流量采样滤膜称量，称量范围三 10g，感量1mg,标准差W2mg。(13 )分析天平：1台，用于中流量采样滤膜称量，称量范围三10g，感量 0.1mg,标准差W 0.2mg。(四)实验方法和步骤1. 采样器的流量校准新购置或维修后的采样器在启动前，须进行流量校准。正常使用的采样器每 月也要进行一次流量校准。流量校准步骤如下：(1)计算采样器工作点的流量：采样器应工作在规定的采气流量下，该流 量成为采样器的工作点。在正式采样前，应调整采样器，使其工作在正确的工作 点上，按下述步骤进行：采样器采样口的抽气速度u为0.3m/s，大流量采样器的工作点流量QH(m3/mi n)为：QH=1.05(1-1)中流量采样器的工作电流量Qh (m3/min)为：QM = 60000uXA(1-2)式中：A采样器采样口截面积，m3。将Qh和Qm计算值换算成标准状态下的流量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测试现场月平均温度，K；PN标准状态下的压力，IB KPa；TN标准状态下的温度,273 K；p测试现场平均大气压，KPa； h测试现场海拔高度，m.。将式(1-6)中Qn用Qhn或Qmn代入，求出修正项丫，再按式(1-7)计算 H(Pa)：Y=BQN+A(1-6)H=(Y2pNT)/(pTN)(1-7)式中：斜率B和截距A由孔口流量计的标定部门给出(参见附录B)。(2) 采样器工作点流量的校准：打开采样头的采样盖，按正常采样位置， 放一张干净的采样滤膜，将孔口流量计的接口与采样头密封连接，孔口流量计的 取压口接好压差计；接通电源，开启采样器，待工作正常后，调节采样气流量， 使孔口流量计压差值达到式(1-7)计算的AH值(记录表格见附录C)；校准 流量时，要确保气路密封连接，流量校准后，如发现滤膜上尘的边缘轮廓不清楚 或滤膜安装歪斜等情况，可能造成漏气，应重新进行校准；校准合格的采样器 即可用于采样，不得在改动调节器状态。2. 悬浮颗粒物含量测试(1) 滤膜准备：每张滤膜均需用X光看片机进行检查，不得有针孔或任 何缺陷。在选中的滤膜光滑表面的两个对角上打印编号。滤膜袋上打印同样编号 备用。将滤膜放在恒温恒湿箱中平衡24小时，平衡温度取1530C中任一点， 记录下平衡温度与湿度。在上述平衡条件下称量滤膜，大流量采样器滤膜称量 精确到1mg。记录下滤膜质量m0(g)。称量好的滤膜平展的放在滤膜保存盒中， 采样前不得将滤膜弯曲或折叠。(2) 安放滤膜及采样：打开采样头顶盖，取出滤膜夹。用清洁干布擦去 采样头内及滤膜夹的灰尘。将已编号并称量过的滤膜绒面向上，放在滤膜支持 网上。放上滤膜夹，对正，拧紧，使不漏气。安好采样头顶盖，按照采样器使用 说明，设置采样时间，即可启动采样。样品采完后，打开采样头，用镊子轻轻 取下滤膜，采样面向里，将滤膜对折，放入号码相同的滤膜袋中。取滤膜时，如 发现滤膜损坏，或滤膜上尘的边缘轮廓不清晰、滤膜安装歪斜（说明漏气），则 本次采样作废，需重新采样（记录表格见附录 D）。（3）尘膜的平衡及称量：尘膜在恒温恒湿箱中，与干净滤膜平衡条件相同 的温度、湿度下，平衡24h。在上述平衡条件下称量滤膜，大流量采样器滤膜称 量精确到lmg,中流量采样器滤膜称量精确到O.lmg。记录下滤膜质量mg）（记 录表格见附录D）滤膜增重，大流量滤膜不小于lOOmg,中流量采样器滤膜不小 于 l0mg。（ 4）计算：悬浮颗粒物含量（卩g /m3）= K % （m化）（1-8）Qn X t式中：t累积采样时间，min；QN采样器平均抽气流量，即式（1-3）或式（1-4） Qhn或Qmn的计 算值；K常数，大流量采样器K= 1X106，中流量采样器K=1X109O（5）测试方法的再现性：当两台总悬浮颗粒物采样器安放位置相距不大于 4m、不少于2m时，同样采样测定总悬浮颗粒物含量，相对偏差不大于15%。附录 A：GH-150C 型 TSP 中流量采样器（补充件）（1）概述GH-150C 型 TSP 中流量采样器采样采用气体全部通过涡街流量传感器来检 测出实际流量，用实际流量作为反馈信号来组成一个流量控制闭环系统，使得仪 器的流量精度高，流量稳定可靠，避免了因电源电压波动，滤膜阻力变化所造成 采样器不稳定的问题。本仪器体积小，重量轻，使用方便，是环境监测和环境质 量评价的必备仪器。（2）工作原理流量反馈Q反3）主要技术指标滤膜有效直径：80 毫米； 流量显示误差：才3%；流量相对变化：8%（滤膜阻力和电压电源变化时）；流量调节范围：80升/分150升/分；连续采样时间： 4 小时；定时精度：W0.5%；定时工作时：定时采样时间从 199 分钟之间可调，间隔时间从 10 990 分钟之间可调；工作电源： AC220V10%，501HZ;消耗功率：W400W 噪声：才 700DB（A）;工作环境温度：-2045 C；重量：才5千克；外形尺寸：220X205 X200 （mm）附录 B:孔口流量计的校准要求（补充件）在大流量或中流量孔口流量计的量程范围内，均匀取7 点，分别由标准罗兹流量计和钟A1)( A 2)罩式气体流量器进行标定，最后结果以回归方程（A-1）给出：Y=BQN+A“ iT pAH修正项：Y = N-P TN式中：Tn标准状态温度，273K；T标定时环境温度，K；H孔口流量计测得压差，Pa；B 斜率；A截距；PN标准状态压力，101.325KPa；P标定时环境压力，KPa；QN折算为标准状态时的流量，大流量孔口流量计以m3/min为单位，中流量孔口 流量计以 L/min 为单位。附录 C:用孔口流量计校准总悬浮颗粒物采样器记录表（参考件）采样器编号采样器工作点流量/（m3min-1）孔口流量计编号月平均平均大气孔口压差计温度/K压/Pa算值/Pa校准日期月日校准人签字附录D:悬浮颗粒物现场采样记录（参考件）月日采样器编号滤膜编号米样起始采样终了时间 累积采样时间时间测试人签字附录 E:悬浮颗粒物浓度分析记录（参考件）滤膜采样标准状累计采样累计采样滤膜质量/g总悬浮微态流量粒浓度月日时间/min编号体积/m3空膜尘膜差值(m3min-1)/(|ig.m-3)