大气中颗粒物的测定

本节内容：（1）了解颗粒物污染的来源、危害和颗粒物污染的防治；（2）需要掌握的大气中颗粒物质的测定项目有：总悬浮颗粒物的测定、可吸入颗粒物浓度及粒度分别的测定、自然降尘量及其组分的测定、总悬浮颗粒物中主要化学组分的测定。第五节颗粒物的污染与监测3.5.1颗粒物污染的来源污染源包括自然源和人为源人为源分为固定源（燃料燃烧、工业生产过程等）和流动源（交通运输等）自然源包括植物花粉和孢子、土壤场尘、海盐等大气中悬浮颗粒物有固体和液体两种状态.当它们以细小颗粒形式分散在气流或大气中时都可以叫做气溶胶(aerosol),其直径范围从几十纳米到几百微米,如烟、煤烟、尘粒、雾、烟气、粉尘、降尘等就是代表。3.5.2颗粒物污染的危害对人的危害城市大气能见度降低（沙尘暴）全球气候变化大气光化学烟雾事件酸沉降臭氧层破坏在大气中可以停留7天到30天，能长距离传输造成大范围污染大气中的悬浮颗粒污染物，特别是细小颗粒对人的健康损坏极大，各种呼吸道疾病的产生，无不与它有关，还可导致癌症、畸形和基因突变、死亡。颗粒物质对人类和动物的毒性作用可通过三个方面表现出来：（1）由颗粒物质本身的化学和物理特性决定的内在毒性，如有毒颗粒石棉、BeO、Pb、Cd、As、Hg、H2SO4及多环芳烃等；（2）吸入颗粒物质后对呼吸道清理机制的干扰；（3）由于颗粒物质表面携带和吸附了有毒物质而带来的毒性，如煤烟是一种良好的吸附剂，常常会吸附象SO2那样的有害气体。3.5.3颗粒物污染的防治可吸入颗粒物的防治重点是工业企业减少可吸入颗粒物的排放3.5.4颗粒物污染的监测一、总悬浮颗粒物(TSP)的测定二、飘尘的测定三、自然降尘量的测定四、总悬浮颗粒物中主要组分的测定一、总悬浮颗粒物的测定1、测定方法：GB/T15432-1995中测定总悬浮颗粒物的方法，适合于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器进行空气中总悬浮颗粒物的测定。2、测定原理：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，则空气中粒径小于100μm的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算TSP的质量浓度。滤膜经处理后，可进行化学组分测定。3、采样流量值校验一、总悬浮颗粒物的测定大流量采样(1.1-1.7m3/min)使用大流量采样器连续采样24h。按下式计算TSP浓度：•式中：W——阻留在滤膜上的TSP重量(mg)；•Qn—标准状态下的采样流量(m2/min)；•t——采样时间(min)。大流量采样器结构示意图二、飘尘的测定粒径小于10μm的颗粒物称为飘尘（可吸入尘，IP，PM10）。它可长时间漂浮在大气中，对人、生物及环境危害较大。飘尘重量浓度的测定1、重量法2、压电晶体振荡器法3、β射线吸收法飘尘颗粒浓度分布的测定飘尘重量浓度的测定1、重量法①大气飘尘采样器②公式③采样方法：a、大流量采样b、中流量采样c、小流量采样2、压电晶体差频法1000Vrw-wm/mg123＝飘尘浓度a、大流量采样－重量法大流量法使用带有10μm以上颗粒物切割器(惯性切割器、重力切割器)的大流量采样器采样。原理：使—定体积的大气通过采样器，先将粒径大干10μm的颗粒物分离出去，小于10μm的颗粒物被收集在预先恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算出飘尘的浓度。b、小流量采样－重量法原理：我国推荐使用13L/min小流量采样器。使一定体积的空气通过具有分离和捕集装置的采样器，首先将粒径大于10μm的颗粒物阻留在撞击挡板的入口挡板内，漂尘则通过入口挡板被捕集在预先恒重的玻璃纤维滤膜上，根据采样前后的滤膜重量及采样体积计算漂尘的浓度。滤膜还可供化学组分分析。采样器流量计一般用皂膜流量计校准，其它同大流量法。XY-6020智能电子皂膜流量计(校准仪）方法原理：2、压电晶体差频法3、β射线吸收法测量的原理：将β射线通过特定物质后，其强度衰减程度与所透过的物质质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。通过测清洁滤带（未采尘）和采尘滤带（已采尘）对β射线吸收程度的差异来测定采尘量。β射线飘尘测定仪工作原理不同类型粒径的数目分布—粒子对光的散射不同粒径的重量浓度分布—撞击捕集飘尘颗粒浓度分布的测定三、自然降尘量的测定自然降尘简称降尘，系指在空气环境条件下，单位时间靠重力自然沉降落在单位面积上的颗粒物，其粒径多在10μm以上。。它是大气污染的参考性指标。在降尘的测定中，主要测定的是降尘量，有时还会测量一些其他物质：可燃性物质，水溶或非水溶性物质，以及一些其他的化学组分。降尘试样的采集干法、湿法用具：采集器—内径15cm，高30cm的缸内加入300－500mL蒸馏水，上用尼龙网罩防异物落入注意事项①夏季，防藻类繁殖，内加入2ml0.05ml/L的CuSO4②冬季，防结冰和冻裂，内加入300ml20％的甲醇或乙醇代替水③干旱时，补充蒸馏水，多雨时防止积水溢出。注意事项降尘量测定降尘总量的测定可燃物重量的测定（1）步骤：重量法加热收集物500ml烧杯中瓷坩锅（恒重）水洗烧杯壁浓缩至10－20ml电热板105±5℃烘箱干燥恒重蒸干（2）计算：W1-W0-Wa降尘量＝×30×104S×n降尘总量的测定（1）步骤：测定降尘总量后的蒸发皿放到600℃高温电炉中灼烧并秤至恒量（2）计算：M’-可燃物含量(t˙km-2/月)W0’-灼烧后蒸发皿重量W2-灼烧前蒸发皿重量402011030''nS可燃物重量测定四、总悬浮颗粒物中主要组分的测定某些金属元素和非金属化合物的测定有机成分的测定1、项目:Cu,Zn,Pb,Fe,Co,Ni,Cr2、方法：AAS(含量少，灵敏)原子吸收光谱3、预处理：（1）干式灰化法(破坏有机物)坩锅500－900℃高温灰化法：玻璃纤维滤纸500℃低温灰化法：高频电场通氧气，在150℃20－30min（2）湿式分解法：酸溶解并破坏有机物（3）水浸取法：用于硫酸盐、硝酸盐、氯化物、六价铬等水溶性物质的测定。金属元素的测定水溶性物质的测定预处理：水浸取法硫酸根的测定硝酸根的测定①BaSO4沉淀法原理：硫酸根的测定OClOClOOBa+H2SO4OClOHClOOH+BaSO4兰色（氯冉酸）①测定范围2－30µg/ml30µg/ml不稳定②重现性不好，操作要求严格注意事项（1）紫外分光光度法（2）镉柱还原－偶氯燃料分光光度法（3）离子色谱法硝酸根的测定多环芳烃：蒽、菲、芘等来源：煤和石油的燃烧危害：致癌步骤：采样、提取、分离、测定四步有机成分的测定1）提取（1）索氏提取法：苯、环己烷、氯仿、丙酮等（2）真空充氮升华法2）分离（1）纸层析法原理：滤纸条－有吸附作用、毛细作用乙酰化溶液－固定相（苯＋乙酸酐＋浓硫酸）展开剂（甲醇＋乙醇＋蒸馏水）－流动相①试液点在滤纸条下端3cm处，风吹干②悬于层析缸中③沿缸口壁加入展开剂，至滤纸下端浸入1cm④盖上缸盖，置于暗室，进行层析⑤斑点剪下，用溶剂溶解，得到测定用的试液操作要点（2）薄层层析法①吸附剂均匀地涂在玻璃板上（固定相）②用注射器将提取地样液点在层析板一端的一定距离处③将层析板以10－20度的倾斜角放入层析缸中，浸入展开剂（样点不能浸入）④刮下斑点，处理，测定对斑点辨别：凭颜色，或特定光线下带色标液与试液同时点样3）多环芳烃的测定（1）紫外分光光度法0.3µg/5ml（2）荧光分光光度法0.001µg/5ml（3）HPLC法（包括分离）