顆粒物自動采樣技術在環境空氣污染物監測領域的應用

摘要：對八級空氣撞擊采樣器在環境空氣污染物監測領域的應用進行了研究，并與顆粒物自動監測儀器進行了相應得對比。結果表明，相同條件下八級空氣撞擊采樣器得出的結果與顆粒物自動監測儀器的監測結果相關性均較好；在使用八級空氣撞擊采樣器時應使用預分離器以盡可能避免因發生微粒反彈和被重新帶走而對監測結果造成的誤差；八級空氣撞擊采樣器采樣濾膜可根據需要在實驗室進行顆粒物組成成分的定性和定量分析以得出不同粒徑范圍顆粒物的組成成分。

關鍵詞：撞擊器；顆粒物；自動監測

隨著社會經濟的迅速發展和人們生活水平的提高，環境空氣質量愈來愈受到社會的關注。大氣顆粒物污染監測是環境空氣監測必不可少的組成部分。大氣顆粒物含有多種有毒有害物質，同時也是很多污染物的載體，我國和世界上其他國家對環境空氣中顆粒物污染的研究一直沒有停止過。八級空氣撞擊采樣器作為一種大氣顆粒物自動采樣技術在環境空氣污染物監測領域的應用，將為環境空氣中顆粒物污染物的監測和研究提供了重要的方法和手段。

八級空氣撞擊采樣器又稱八級分級采樣器，它能夠將不同空氣動力學粒徑的氣溶膠粒子根據空氣動力學原理被分離并采集到不同的采樣膜上，適合進行重量和顆粒物成分分析。

此次試驗選用的八級空氣撞擊采樣器是Thermo公司生產的Thermo-Andersen非生物環境撞擊采樣器，它是基于慣性撞擊理論并根據人體呼吸系統的塵采集特性設計的，共分為9級，其中級0～級7是小孔級，用于采集不同空氣動力學直徑范圍的微粒，級8時采集級，用于放置后備濾膜采集未被采集到的次微米級的超細顆粒，各級采集的顆粒空氣動力學直徑范圍見表1。

采樣前，先使用經檢定的流量計校驗八級空氣撞擊采樣器的采樣流量，保證其有適合的采樣流量，經校驗、調節，確定采樣流量為28.322L/min（≈1 CFM）。采樣時間每次不少于24小時，采樣后稱重并與同采樣高度的TSP、PM10、PM2.5（采用級4～級8的和）三臺顆粒物自動監測儀器同時段數據進行比對統計。

結果分析：

在相同條件下八級空氣撞擊采樣器得出的結果與顆粒物自動監測儀器的監測結果相關性較好，但八級空氣撞擊采樣器得出的結果與顆粒物自動監測儀器的監測結果相比偏差較大，分析得出，這主要是由于相比于顆粒物自動監測儀器，八級空氣撞擊采樣器不具有采樣加熱功能，不能將樣氣中的可揮發性顆粒物濾除所致；同時由于試驗用八級空氣撞擊采樣器屬于多級瀑布式撞擊采樣器，如果不使用預分離器，樣氣直接進入錐形入口和瀑布式撞擊層，有可能發生微粒反彈和被重新帶走的現象，使用預分離器后，預分離器在阻止了大于10μm的顆粒物進入采樣器的同時，也一定程度上阻止了微粒反彈和重新帶走現象發生的機率，所以使用預分離器后，八級空氣撞擊采樣器得出的結果相對于未使用預分離器有了一些改善。

八級空氣撞擊采樣器各級測得的結果在總顆粒物濃度中所占的比例和各采樣范圍累計的統計。由統計結果可以看出，在試驗期間環境空氣中顆粒物污染物主要為空氣動力學直徑≤9.0μm的微粒（約占總采樣顆粒物濃度的84%），其中空氣動力學直徑為0.65μm～1.1μm的微粒所占比例最大（約為14%）。

結論和討論：

通過試驗，相同條件下八級空氣撞擊采樣器得出的結果與顆粒物自動監測儀器的監測結果相關性均較好。由于沒有采樣加熱裝置，不能將樣氣中的可揮發性顆粒物濾除，八級空氣撞擊采樣器得出的結果與顆粒物自動監測儀器的監測結果相比偏差較大；

由于八級空氣撞擊采樣器屬于多級瀑布式撞擊采樣器，如果不使用預分離器，樣氣直接進入錐形入口和瀑布式撞擊層，有可能發生微粒反彈和被重新帶走的現象，從而造成監測結果誤差增大，所以在使用八級空氣撞擊采樣器時應使用預分離器。

八級空氣撞擊采樣器可得出不同空氣動力學直徑的微粒濃度在總顆粒物污染濃度中所占的比例和各不同采樣范圍累計的統計，同時八級空氣撞擊采樣器采樣濾膜可根據需要在試驗室進行顆粒物組成成分的定性和定量分析。

所以，八級空氣撞擊采樣器可與環境空氣顆粒物自動監測儀器配合，為環境空氣中顆粒物污染成分的定性和定量分析、源解析、環境空氣中顆粒物污染物對人體健康影響等方面的工作和研究提供技術保證和設備支持。

參考文獻

［1］ 試驗設計與數據處理. 何少華等編著—長沙：國防科技大學出版社 2002.10.

［2］ 空氣和廢氣監測分析方法（第四版）. 國家環境保護總局編著—北京 中國環境科學出版社2003.9.

［3］ 空氣和廢氣監測分析方法指南（上冊）. 《空氣和廢氣監測分析方法指南》編委會編著—北京 中國環境科學出版社2006.9.