(环境监测)第五节颗粒物的测定

• 采样器应高于基础面1.2m以上。 • 样品采集后，应贴上标签，编好号，记录采样地
点、日期、采样起止时间、雨量等。
3）水样的保存
采样后应尽快测定；如需要保存，一般不主 张添加保存剂，水样密封后放于冰箱中。
三、降水组分的测定
监测项目应根据监测目的确定。 I级测点为：pH、电导率、钾离子、钠离子、 钙离子、镁离子、铵离子、硫酸根离子、硝酸 根离子、亚硝酸根离子、氟离子、氯离子。每 月测定不少于一次，每月选一个或几个随机降 水样品分析上述十二个项目。 省、市监测网络中的Ⅱ、Ⅲ级测点视实际需 要和可能决定测定项目。
有铍、铬、铅、铁、铜、锌、镉、镍、钴、锑、锰、 砷、硒、硫酸根、硝酸根、氯化物等。它们之中多 数含量很低，需选择灵敏度高的方法测定。
1.样品预处理方法
湿式消解法； 干灰化法； 水浸取法。
2.测定方法
铍、六价铬、铁、砷、 铅、铜、锌、镉、铬、锰、 镍均可采用原子吸收分光 光度法测定
（二）有机化合物的测定
六、空气质量指数计算
• 空气质量指数(AQI)是一种向社会公众公布的反 映和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的 几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的 数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有 简明、直观和使用方便的优点。
AQI与原来发布的API有什么区别？
AQI与原来发布的空气污染 指数（API）有着很 大的区别。AQI分级计算参考的标准是新的环境空 气质量标准（GB3095-2012），参与评价的污染物为 SO2、NO2、PM10、 PM2.5、O3、CO等六项；
第六节 降水监测
酸雨区面积约占国土面积的30%
大气降水监测的目的
了解在降雨(雪)过程中从大气中沉降到地球表面的 沉降物的主要组成性质及有关组分的含量。为分析大 气污染状况和提出控制污染途径、方法提供基础资料 和依据。特别是酸雨对土壤、森林和湖泊等生态系统 的潜在危害及对器物、材料的腐蚀作用，在科学界和 社会上已引起极大地关注，为此，各国都加强了降水 监测工作。
测定方法
1. pH的测定 2. 电导率的测定 3. 硫酸根的测定 4. 亚硝酸根和硝酸根的测定 5. 氟离子的测定 6. 氯离子的测定 7. 铵根离子的测定 8. 钾、钠、钙、镁离子的测定
作业题：课本233页第1、4、6、7、10
6.直接采样法和富集采样法各适用于什么情况？分别包 括哪些具体方法？怎样提高溶液吸收法的采样效率？
一、大气降水采样
1. 采样点的布设
1）采用点数目确定 降水采样点的设置数目应视区域具体情况确定。
我国技术规范中规定： （1）人口50万以上的城市布三个采样点。 （2）人口50万以下的城市布两个点。 采样点位置要兼顾城市、农村或清洁对照区。
2）采样点的选择
采样地点选择：采样 点设置位置应考虑区域的 环境特点，如地形、气象、 工农业分布等。采样点应 尽可能避开排放酸碱物质 和粉尘的局部污染源、主 要街道交通污染源的影响， 四周应无遮挡雨、雪的高 大树木或建筑物。
采集雪水用口径为50cm以上，高度不低于 50cm的聚乙烯塑料容器。
采样器通过红外探测仪能对湿汽（小雨、大 雾、小雪等）感应，超过一定值后在20秒内打 开盖子，反之，当湿度低于某个值时，盖子在2 分钟内关闭，使容器尽可能少暴露在干空气中， 尽可能减少误差。
2）采样方法
• 从每次降雨(雪)开始，要采集全过程(开始到结束) 雨(雪)样。如遇连续几天降雨(雪)，每天上午 8:00开始，连续采集24 h为一次样。
而API分级计算参考的标准是老的环境空气质量 标准（GB3095-1996），评价的污染物仅为SO2、 NO2和 PM10等三项（后增加到五项），且AQI采用 分级限制标准更严。因此AQI较API监测的污染物指 标更多，其评价结果更加客观。
空气质量指数（空气污染指数）的计算
某种污染物的分指数(Ii)按下式计算：
总悬浮颗粒物(TSP)的测定
用抽气动力抽取一定体 积的空气通过已恒重的滤膜， 则空气中的悬浮颗粒物被阻 留在滤膜上。根据采样前后 滤膜质量之差及采样体积， 即可计算TSP的质量浓度。 滤膜经处理后，可进行化学 组分分析。
图3.33 采样器流量校准示意图
二、可吸入颗粒物(PM10)的测定
• 空气中粒径小于10μm的颗粒物称为可吸入颗 粒物，又称飘尘。常用PM10表示。
资料：景德镇自然降尘量曾达70多t/(km2·月)（工业），大连市区自 然降尘均值是43t/(km2·月)(沙尘暴)，丹阳市自然降尘是21.62t/(km2·月)， 桂林市年平均值约为8.36t/(km2·月) 。
2、其他物质的测定
降尘是大气污染的参考性指标。
五、总悬浮颗粒物中主要组分的测定
（一）某些金属元素和非金属化合物的测定 颗粒物中常需测定的金属元素和非金属化合物
10
200
0.800 0.280 0.250 0.500
60
300
1.600 0.565 0.420 0.625
90
400
2.100 0.750 0.500 0.875
120
500
2.620 0.940 0.600 1.000
150
0.120 0.200 0.400 0.800 1.000 1.200
Ii ((i,ji1 i,ij.),j)(Ii,j1Ii,j)Ii,j
式中： ρi，Ii——分别为第i种污染物的浓度值和污染分指数值； ρi,j，Ii,j ——分别为第i种污染物在j转折点的极限浓度值和污
染分指数值(查表3.8 )； ρi,j+1，Ii,j+1 ——分别为第i种污染物在j+1转折点的浓度极限值和
采样结束后，剔除集尘器中的树叶、小虫等异物，其余 部分定量转移至1000mL烧杯中，加热蒸发浓缩至10～ 20mL后，再转移至已恒重的磁坩埚中，用水冲洗粘附在烧 杯壁上的尘粒，并入瓷坩埚中，在电热板上蒸干后，于 105±5℃烘箱内烘至恒重，按下式计算降尘量。
降 尘 量 [ t/k (2 m 3 d ) 0 ] m 1 m 0 m a 3 1 0 40 A t
污染分指数值。
表3.8 空气污染指数分级浓度限值（旧）
污染指数
污染物浓度/（mg·m-3）
API
SO2
NO2
PM10
TSP
(日平均) (日平均) (日平均） (日均值）
CO
(日平均)
O3
(8小时均值)
50
0.050 0.080 0.050 0.120
5
100
0.150 0.120 0.150 0.300
大气降水自动采样仪器
该仪器全部采用不锈钢制作，滑板平移开 （门）关（门）结构，能适应露天作业的任何 恶劣气象环境。
独特的雨水探头，解决了由于水的表面张 力，以及金属片上可能存在的油污等原因致使 雨滴长时间滞留在两个金属片之间而产生的误 动作。
该仪器的设计充分考虑了所采水样的真实 性和化学稳定性。考虑到科研需要，水样采集 系统设置了过滤装置，将较大颗粒物（酸性或 碱性氧化物颗粒）过滤。避免其进入水中与水 所产生的化学反应。而采水系统的密封性能， 大大减轻了形成酸雨的主要物质（SO2）的挥 发。使测得的降水的pH更真实。
表3.9 空气污染指数范围及相应的空气质量级别（旧）
污染指 数
质量 质量描 表征
级别 述

颜色
对健康的影响
建议采取的措施
0～50
Ⅰ优
绿
可正常活动
51～100 Ⅱ 良
蓝
101～ 200
Ⅲ 轻污染 黄
201～ 300
Ⅳ 中污染 红
≥300
Ⅴ 重污染 黑
可正常活动
长期接触，易感人群症状 有轻度加剧，健康人群出 现刺激症状
• 要可靠 、准确地采集到 PM2 . 5 , 切割器至关重要。 目前切割器的类型主要有 3 种 : 惯性冲击器 , 虚拟 冲击器和微粒捕捉器 。
四、降尘量及其组分的测定
自然降尘简称降尘，系指大气中自然降落于地面上的 颗粒物，其粒径多在10μm以上。
自然降尘的能力虽主要决定于自身重量及粒度大小，但 风力、降水、地形等自然因素也起着一定的作用，把自然 降尘和非自然降尘区分开是很困难的。
降尘是大气污染的参考性指标。在降尘的测定中，除测 定降尘量外，有时还需测定降尘中的可燃性物质、水溶性 物质、非水溶性物质、灰分以及某些化学组分如硫酸盐、 硝酸盐、氯化物、焦油等。通过这些物质的测定，可以分 析判断污染因子、污染范围和程度等。
1、自然降尘量的测定
首先要按照本章第二节介绍的有关布点原则和采样方法进行布点采样。
一次颗粒物——由天然污染源和人为污染源释放到大气 中直接造成污染的物质。 二次颗粒物——通过某些大气化学过程所产生的微粒。
危害：影响人的健康；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；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 来源：燃料燃烧时产生的烟尘、生产加工过程中产生的粉 尘、建筑和交通扬尘、风沙扬尘以及气态污染物经过复杂 物理化学反应在空气中生成的相应的盐类颗粒。
注意事项：使用时，应注意 定期清扫切割器内的颗粒物； 采样时必须将采样头及入口各 部件旋紧，以免空气从旁侧进 入采样器造成测定误差。
2.小流量法
小流量法使用小流量采样器， 如我国推荐使用13L/min。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，飘尘则通过入口挡板 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 样体积计算飘尘的浓度。滤膜还可 供化学组分分析。
补充题：测定某采样点大气中的NO2时，用装有5mL吸 收液的筛板式吸收管采样，采样流量为0.50 L/min，采 样时间为1h，采样后用分光光度法测定并计算得知全部 吸收液中NO2含量为2.0 μg。采样点的温度为15℃，大气 压力为97.3 KPa，求气样中的NO2含量为多少μg/m3？其 空气污染分指数为多少？
• 测定方法：重量法、压电晶体差频法、 β射线 吸收法及光散射法。
重量法根据采样流量不同，分为大流量采样 法和小流量采样法。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。
（一）重量法
1.大流量采样质量法
分尘器或切割器
原理：使一定体积的大气 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。
二、样品的采集
自动雨量采样器
采集雨水
采集雨水使用聚乙烯塑料桶或玻璃 缸，其上口直径为40cm，高为20cm， 也可采用自动采样器。它是一种分段连 续自动采集雨水的采样器。将足够数量 的容积相同的采水瓶并行排列，当第一 个瓶子装满后，则自动关闭，雨水继续 流入第二、第三个瓶子等。例如，在一 次性降雨中，每lmm降雨量收集l00mL 雨水，共收集三瓶，以后的雨水再收集 在一起。
第五节 颗粒物的测定
空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（飘尘）浓度及粒度分布的测定、自然降尘量 的测定、颗粒物中化学组分的测定。
根据采样流量不同，分为大流量采样法和中流量采样法。
一、总悬浮颗粒物(TSP)的测定
总悬浮颗粒物指悬浮在空气中，空气动力学当量直径 ≤100µm 的颗粒物。
大气可吸入颗粒 分割器（PM10-100型）
（二）压电晶体差频法
原理：
Af
注意事项：应注意定期 清洗石英谐振器。
图3.34 石英晶体PM10测定仪工作原理
（三）光散射法
三、细颗粒物PM2.5的测定
• 空气中粒径小于2.5μm的细颗粒物又称为可入 肺颗粒物，常用PM2.5表示。
• 测定方法：重量法、 β射线吸收法、微量振荡 天平法。
一定时间接触后，心脏病 和肺病患者症状显著加剧 ，运动耐受力降低，健康 人群普遍出现症状
心脏病和呼吸系统 疾病患者应减少体 力消耗和户外运动
老年人和心脏病、 肺病患者应留在室 内，并减少体力消 耗
健康人运动耐受力降低， 明显强烈症状，提前出现 某些疾病
老年人和病人应留 在室内，避免体力 消耗，一般人群应 避免户外活动