空气环境中总悬浮颗粒物监测的质量保证

2020-02-17艾克热木克热木

四川水泥 2020年6期

关键词：采样器孔口滤膜

艾克热木·克热木

（乌鲁木齐市环境监测中心站，新疆乌鲁木齐 830000）

0 前言

随着社会的不断发展，对空气质量的监测问题也得到更多相关人士的广泛关注。对空气环境中总悬浮颗粒物的监测，可以通过滤膜采样称重法进行监测，在监测过程中要对各类可变性条件进行严格防控，旨在对监测的质量加以保证。

1 材料和仪器的准备

通常来说，总悬浮颗粒物指的是其当量直径不超过100μm 的颗粒物，具体又分为一次和二次颗粒物，已经成为目前全球空气污染的重要因素。因此，应强化对大气中的总悬浮颗粒物的监测力度，要想确保监测工作顺利进行，应从准备材料和仪器设备开始。本方法的监测原理是利用具有一定切割特性的采样器，恒速抽取定量体积的空气，对于空气中悬浮颗粒物粒径不超出100um 的，应在已恒重的滤膜上进行截留。此外，还应以采样前后的滤膜体积以及重量进行对比，并以此对悬浮物的浓度进行计算。然后，还需对滤膜进行处理，并进行分组分析。

准备材料和仪器时，对于大、中流量的采样器，应以国家《总悬浮颗粒物采样器技术要求（暂行）》规定来执行[1]。对于孔口流量计，大流量的孔口流量计精度应优于±2%，流量分辨率应在0.01m3/min，量程则应在0.8-1.3m/min 之间；对于中流量孔口流量计，其精度应优于±2%，流量分辨率在1L/min，其量程在75-155L/min。对于X 光看片机，其作用在于对滤膜的有无缺损进行检查；对于U型管压差计，其最小的刻度应在0.1hpa；打号机应确保可以在滤膜及滤膜袋上打号；镊子应选择能够夹取滤膜；滤膜应注意选用超细的玻璃纤维膜，且注意0.3um的标准粒子截留效率应高于99%。气流速度为0.45m/s 时，单张滤膜的阻力不应超过3.5kpa；对于滤膜袋的使用，由于其作用在于将对折后的采尘滤膜进行存放，因此应在其袋面上印上采样的日期、地点、人员等内容。对于滤膜保存盒的使用方面，由于其作用在于对滤膜进行运送和保存，因此可以保证采样前的滤膜具有平展的状态。

对于恒温恒湿箱的使用，需要保证箱内空气在15-30℃之间，±1℃是其精准控温温差，对于箱内的空气来说，其相对湿度应控制在（50±5）%上下，在这种模式下，恒温恒湿箱可以进行连续性工作；在天平的使用方面，首先，对于大流量采样滤膜的称量可选用大盘天平，大盘天平的作用在于能够称量大流量采样滤膜，其称重范围应大于10g，标准差应小于2mg，感量在1mg；其次，对于中流量的采样滤膜称量应选用分析天平，其称重范围要大于10g，标准差应小于0.2mg，感量在0.1mg。

2 采样器流量的校准

采样器在有问题维修后或者新进购置时，应在启用之前先进行校准，日常正常使用的采样器应保持每个月对流量进行一次校准[2]。具体流量的校准步骤有两个方面，即工作点流量的计算和校准。

2.1 采样器的工作点流量计算

在对采样器的工作点流量进行计算时，应在符合规定的采气流量状态下进行工作，这样的流量即常规下采样器的工作点。在正式进行采样前，应对采样器进行精准调整，以确保其可以在正确的工作点上进行采样，具体以下列步骤为准开展采样计算工作：

对于采样器工作点流量计算，中流量采样器的工作点流量QM（L/min）=60000W×A，大流量采样器的工作点流量QH（m3/min）=1.05，在计算这两种采样器工作点流量时，都应确保采样口的抽气速度W 维持在0.3m/s。在上述数据中，A 代表采样口的横截面积即m2，此外还应将QM 或者QH 计算值以标准情况的流量进行换算，即QMN（L/min）或者QHN（m3/min）。具体换算方式为：QMN=（QMPTN）/（TPN），QHN=（QHPTN）/（TPN），由此可得log10P=log101.3-h/18 400。上述算式中，T 表示每个月测试现场的平均温度K；TN 即268K 为标况温度；PN101.3kpa为标况压力，h 是对于测试现场海拔高度的表述；P 为现场平均大气压的测试表述。其中，将QMN 在算式Y=BQN+A 的算式中代入，对修正项中的Y 进行结果求值，再以算式△H=（Y2pNT）/（PTN）为依据，对△H（pa）的值进行计算。其中，式子中的截距A 和斜率B 分别由标定部门进行给出。

2.2 采样器工作点流量的校准

对于采样器流量点的工作量校准问题来说，每个月通过孔口校准器对其进行一次流量校准，还应在校准过程中对采样操作规程予以严格遵循。首先应从采样头上将采样帽取下，将采样盖打开，以正常的采样位置，将一张采样滤膜放上。其次还要在这一基础上密封连接好采样头与孔口流量计的接口，并注意将压差计在孔口流量计的取压位置接好。

当电源接通后，首先应将采样器打开，等其进入正常工作状态后，对采样器的流量进行调整，中流量采样器应调节至0.12m3/min，大流量采样器应调节至1.02m3/min，还应注意在校准过程中，严格禁止对其进行流量的调节。此外，在进行流量校准过程中，应对气路连接的密封性进行确保，进而对孔口流量计压差值进行计算。在校准流量后，一旦发现有滤膜安装倾斜、滤膜上尘的边缘轮廓有模糊的情况，都应及时对其进行校准，以防漏气现象的发生。对于已经校准合格的采样器来说，则可以将其应用于采样环节，但应注意不可对其进行随意改动，包括对调节器的状态进行改动。

3 平衡称量法对悬浮颗粒物进行称重测试

在利用平衡称量法对悬浮颗粒物进行称重时，首先应准备好滤膜，对于每一张滤膜的检测来说，都应在X 光下对看片机对其进行检查，杜绝出现针孔或者缺陷问题。其次，选择好滤膜后应对其两个光滑表面对角处打印上具体编号，并注意在滤膜袋上将相同的编号也打印上。选择好的滤膜应置于恒湿恒温箱中首先平衡24h，然后将其平衡的湿度与温度进行登记，还应注意平衡温度应在18-28℃中的任意一点进行选取。然后，以平衡条件下对滤膜进行称量，中流量的采样器滤膜的称量应精准到0.1mg，对于大流量的采样器滤膜则应精准到1mg，并将滤膜重量进行记录。滤膜在称量后，应在滤膜保存盒中进行平展铺设，没有进行采样之前切忌弯曲或者折叠滤膜，这样能保证其平整度。

进入到滤膜的安放和采样环节后，首先应将采样头的顶盖打开，然后将滤膜夹取出来，并以清洁的干布将滤膜夹及采样头内的灰尘进行清除。然后，在滤膜支持网上放好已经称过重量并编好序号的滤膜绒面，将其对正并将滤膜夹放好。此外，还应将其拧紧确保不漏气，再将采样头的顶盖安好，通过采样器使用说明书的介绍，对采样时间进行设置，这样就可以进行正式采样工作[3]。

采集完样品后，把采样头打开，将滤膜用镊子轻轻取出，并将采样面朝里放好后对折滤膜，然后在序号相同的滤膜袋中放好。在滤膜取出环节，一旦出现滤膜安装倾斜、滤膜边缘模糊及受损等问题，则需要进行重新采样。

对于尘膜的称量以及平衡，应确保在恒湿恒温箱中干净滤膜与尘膜的湿度、温度等条件保持相同一致，且平衡至少要保持24h。在此基础上对滤膜进行称重，中流量的采样器滤膜称重应精准在0.1mg，大流量的应精准在1mg。在给滤膜重量增加时，中流量滤膜应高于10mg，大流量的应高于100mg。

在对称量结果进行计算时，其中总悬浮颗粒物含量为（μg/m3）为k×（W1-W0）/QN×t，在此式中，QN 代表采样器的平均抽气量，t 代表累计采样的时间。其中，K 通常为常数，所以中流量采样器常数K 为109×1，大流量采样器常数K 为106×1。

4 测试方法的再现性

对于测试方法的再现性来说，采样器安放的位置对检测结果具有较强的影响性。因此，在放置位置环节，首先应确保采样器安放在周围无建筑物遮挡之地，当两台总悬浮颗粒物采样器的位置间距在2-4m 之间时，在相同采样量测定环境下，两者总体悬浮颗粒物含量相对偏差应控制在15%内。但应注意一旦监测点位置确定后，则不应轻易对其位置进行变动，这样可以对监测数据的可比性和连续性起到保障作用。此外，对于悬浮颗粒的浓度存在较大变化的情况下，甚至会影响到数量级的变化，同时还应确保采样口的高度距离地面±8m 左右为宜。