環境空氣降塵測定新方法的變化與驗證

賈利祥

（安徽省亳州生態環境監測中心，安徽 亳州 236800）

引言

研究表明，降塵可以產生更小的顆粒物，成為環境空氣中各類二次反應的載體。降塵量也反映城市管理水平，影響百姓生活。要藍天，要更干凈的好環境，減少降塵量必不可少。很多地方已對降塵量開展考核，而降塵監測的標準已使用多年，有很多方面不滿足實際監測工作的需要，降塵監測的標準修訂勢在必行，本文就新修訂的標準進行了分析和驗證。

1 新標準方法修訂的必要性

1.1 相關生態環境標準

表1和表2分別為國內部分城市降塵量評價標準和部分國家和地區降塵評價標準。國內各城市，根據本地環境質量制定了評價標準，其中天津市、青島市和南京市采用的是高于清潔對照點一定量來對城市降塵量進行評價。除德國標準較為寬松外，其他國家或地區的標準值均較國內嚴格。

表1 國內部分城市降塵量評價標準 單位：t/km2·30 d

表2 部分國家和地區降塵評價標準 單位：t/km2·30 d

根據 2019年生態環境部發布的最新要求，對重點區域實施降塵考核。京津冀及周邊地區、汾渭平原各市平均降塵量不得高于 9 t/km2·30 d ；長三角地區不得高于 5 t/ km2·30 d，其中蘇北、皖北不得高于 7 t/km2·30 d 。

1.2 生態環境管理工作的需要

大氣降塵量的監測是開展較早的大氣污染物例行監測項目，是反映大氣塵粒污染的主要指標之一。我國環境保護“十三五”規劃中提出要“分區施策改善大氣環境質量”，“實施大氣環境質量目標管理和限期達標規劃”。2019年生態環境部實施重點區域降塵考核。因此，環境空氣中降塵量的測定對于大氣環境質量評價，以及評價各城市污染狀況，實施城市大氣環境質量目標管理具有重要意義[1]。

1.3 現行環境監測分析方法標準的實施情況和存在的問題

降塵是我國開展較早的大氣污染物例行監測項目，1994年頒布的以重量法為基礎的《環境空氣 降塵的測定 重量法》（GB/T 15265-94），具有適用范圍廣、簡便易行等優點，一直在我國環境監測工作中起著重要作用。現行國標經過二十多年的使用，也存在以下問題[2]：

（1）采樣過程與國外標準存在明顯差異，該方法對采樣點位的設定要求不夠細化，關于每個區域點位布設原則及注意事項未做要求；

（2）原標準對集塵缸的外形設計和材質要求過于單一。參考相關國際標準以上內容可以適當放寬。

（3）原集塵缸的設計未考慮防風、防鳥，增大了采樣失敗、樣品廢棄的可能性；

（4）處理樣品時，手動去除干擾物受實驗人員主觀影響比較大，一些較小的干擾物很難肉眼識別以及人工去除，實驗過程耗時且效果不佳；

（5）實驗工具—淀帚有效面積較小，清理顆粒物不方便；

（6）該方法對質量控制要求不夠細化，雖然該方法包括精密度和準確度部分，但應如何制備用于質量管理的樣品未做說明；

（7）實驗記錄信息較少，除已規定的地點、編號、時間、標識等，應補充采樣期間的異常天氣說明等，有助于最終結果的解釋與分析。

2 修訂后與原標準對比的變化

2.1 適用范圍和質量保證的變化

新標準簡化為“測定環境空氣中降塵的重量法”，使測定方法更突出明了。適用范圍簡化為“適用于測定環境空氣中的降塵”，闡述更直接。新標準增加了質量保證和質量控制等內容。

2.2 設備和耗材的變化

（1）原標準中集塵缸為玻璃缸，缸底平整即可。本標準要求“集塵缸：內徑（15±0.5）cm，高 30 cm 的圓筒形缸，材質為有機玻璃、玻璃或陶瓷，缸底要平整，缸內壁光滑，如有磨損，應立即更換”；本標準增加了 1 mm（18 目）金屬篩；實際工作中，集塵缸面積較大，淀帚有效面積較小，改用面積較大、易沖洗的軟質硅膠刮刀，提高實驗效率。

（2）烘箱、一般實驗室常用儀器和設備。原標準的測定過程使用了烘箱和一般實驗室常用儀器和設備，但在“儀器”章節未提及，本標準在“儀器和設備”章節進行補充。

2.3 采樣點的設置和樣品采集的變化

（1）參考《環境空氣質量手工監測技術規范》（HJ 194-2017），增加采樣點周圍水平面應保證有270°以上的捕集空間，不能有阻礙空氣流動的高大建筑、樹木或其他障礙物，并避開局部污染源等點位布設要求。

（2）參考《環境空氣質量監測點位布設技術規范（試行）》（HJ 664-2013），并結合原標準中“如放置在屋頂平臺上，距平臺 1 m～1.5 m，避免平臺上揚塵的影響”的規定，修改為“如放置在屋頂平臺上，采樣口離建筑物墻壁、屋頂等支撐物表面的距離應大于1 m，距平臺 1 m～1.5 m，避免支撐物及平臺上揚塵的影響”。

（3）集塵缸放置高度。原標準中“集塵缸放置高度應距離地面5 m～12 m”，通過查閱國外相關標準，ASTM 標準《降塵的采樣與測定標準（可沉降顆粒物）》(D1739-98)未對集塵缸放置高度做出規定。ISO-DIS 4222-2-80《空氣質量 大氣降塵的測量 水平沉積缸法》要求集塵缸放置高度為（14±2）m。為了考察集塵缸布設高度對降塵采集量的影響，在同一采樣點位，間距2 m，采集4 組平行樣品，4組集塵缸放置高度分別為5 m、8 m、12 m、15 m，測定不同高度下降塵的采集量，確定更為合理的采樣高度[3]。

（4）防鳥裝置。本標準建議在林區、公園等鳥類聚集處布設點位時設置防鳥環，引用 ISO-DIS 4222-2-80《空氣質量 大氣降塵的測量 水平沉積缸法》中防鳥環的設計。

（5）樣品保存。原標準未提及樣品保存，本標準根據實際工作的需要，增加“樣品保存”章節。

2.4 檢出限的變化

原標準的“方法檢測限為 0.2 t/km2·30 d”，新標準方法檢出限為 0.3 t/km2·30 d，測定下限為 1.2 t/km2·30 d。

3 新方法驗證

按照《檢驗檢測機構資質認定生態環境監測機構評審補充要求》（國市監檢測[2018]245號），環境檢測機構要通過方法驗證來證明本機構能夠滿足新方法的要求，進而通過資質認定。

3.1 使用的儀器設備和試劑耗材

電熱鼓風干燥箱，調壓電熱板，電子天平；乙二醇，實驗室內質控樣品。通過與HJ 1221-2021標準方法進行比對，電熱鼓風干燥箱和調壓電熱板均滿足方法儀器和設備的要求。

3.2 樣品的收集與保存

放缸時取下保鮮膜，記錄地點、缸號、放缸時間。按月定期更換集塵缸，采樣記錄時間應精確到0.1 d。取缸時應核對地點、缸號，記錄取缸時間，用保鮮膜覆蓋缸口做好防塵，帶回實驗室。在夏季多雨及冬季多雪季節，應注意按照標準方法要求采取相應的措施。

樣品采集后應盡快分析，如不能24 h內分析，應將樣品按方法要求采取措施7 d內測定。

3.3 樣品的分析過程

將瓷坩堝洗凈，在烘箱中烘干、稱量恒重。按照標準方法要求測量集塵缸的內徑，用鑷子將缸內異物取出，并用水將附著在異物上的塵粒沖洗下來后，將異物棄去。用硅膠刮刀把缸壁刮洗干凈，將缸內溶液和塵粒轉入燒杯中，用水反復沖洗截留在篩網上的異物以及軟質硅膠刮刀，將附著在上面的塵粒沖洗下來后，將篩上異物棄掉[4]。

將燒杯中的收集液在電熱板上緩慢加熱蒸發、濃縮，冷卻后用水沖洗杯壁，將溶液和塵粒全部轉移到已恒重的瓷坩堝中，在電熱板上緩慢加熱至近干，然后烘干，稱量至恒重。

3.4 空白試驗和空白加標樣的測定

將采樣操作和樣品保存時加入總量相同的同批次乙二醇水溶液，加入燒杯中。按照與樣品測試相同的步驟進行實驗室空白試樣的制備、稱量等；稱取質控樣品、采樣操作和樣品保存時加入總量相同的同批次乙二醇水溶液加入集塵缸，按照與降塵樣品的測定相同的步驟進行實驗室空白加標樣的測定。

3.5 方法性能指標驗證

3.5.1 方法檢出限、測定下限方法檢出限、測定下限的測試數據見表3。

表3 方法檢出限、測定下限測試數據表 單位：t/km2·30 d

結論：本實驗驗證的檢出限低于《環境空氣 降塵的測定 重量法》（HJ 1221-2021）的方法檢出限0.3 t/km2·30 d，測定下限為1.2 t/km2·30 d。

3.5.2 方法精密度

本實驗室對從房頂屋檐上收集的塵土0.100 0 g，0.300 0 g，0.700 0 g，3種模擬降塵樣品各6份進行測定，計算其精密度（見表4）。

表4 實驗室內精密度測試數據表 單位：g

結論：模擬樣品相對標準偏差符合《環境空氣 降塵的測定 重量法》（HJ 1221-2021）的方法要求。

3.5.3 方法準確度

用0.100 0 g、0.300 0 g、0.700 0 g模擬樣品測定空白加標回收率，加標回收率符合《環境空氣 降塵的測定 重量法》（HJ 1221-2021）要求見表5。

表5 實驗室內準確度測試數據表 單位：g

3.5.4 實際樣品測定和驗證結論

采集國控站點的實際降塵樣品按照新標準方法進行檢測，結果相關性均符合標準方法要求。本次實驗完全按照《環境空氣 降塵的測定 重量法》（HJ 1221-2021）標準要求的儀器設備、試劑材料、樣品采集及分析步驟等進行方法確認。通過一系列實驗數據，檢出限、測定下限、精密度及準確度等均滿足新標準方法的要求。方法具有較好的重復性和再現性，方法各項特性指標達到預期效果[5]。

4 結語

以上內容分析了《環境空氣 降塵的測定 重量法》（HJ 1221-2021）相對于舊標準《環境空氣 降塵的測定 重量法》（GB/T 15265-94）修訂的必要性、適用范圍的變化、設備和耗材的變化、采樣點的設置和樣品采集的變化等。對《環境空氣降塵的測定 重量法》（HJ 1221-2021）標準中檢出限、測定下限、精密度及準確度、實際樣品測試等進行了驗證，驗證結果均滿足相關標準方法的要求，為以后環境空氣降塵項目的測定提供了一定的數據支撐。

結論：模擬樣品測定空白加標回收率范圍率符合《環境空氣 降塵的測定 重量法》（HJ 1221-2021）要求。