1、1 实验报告 实验名称： 大气中悬浮颗粒物的测定 实验类型： 定量实验 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、 实验材料与 仪器 （必填） 四、 操作方法和实验步骤 （必填） 五、 实验数据记录和处理 六、 实验结果与分析（必填） 七、 讨论、心得 一、实验目的和要求 1、 掌握中流量总悬浮颗粒物采样器的使用； 2、 掌握重量法测定 大气中总悬浮微粒（ TSP）、 PM2.5、 PM10的方法 。 二、实验内容和原理 环境空气中悬浮颗粒物是一种常规的污染物 ， 大气中首要污染物为可吸入颗粒物 ， 它们对人体健康 、植被生态和能见度等都有着非常重要的直接和间接影响 。 因此
2、 ， 对这类污染物的浓度进行测定是大气环境污染研究中一项重要的工作 。 1、 基本概念 总悬浮颗粒物 (TSP)： 悬浮在空气中，空气动力学当量直径 100 m的颗粒物。以每立方米空气中总悬浮颗粒物的毫克数表示 。 可吸入颗粒物 (PM10） ： 空气动力学当量直径 10 微米的颗粒物 ， 可以被人体吸入，沉积在呼吸道、肺泡等部位从而引发疾病。 细颗粒物（ PM2.5） ： 空气动力学当量直径 2.5 微米的颗粒物。 2、浓度限值 （ 环境空气质量标准 GB3095-2012） 项目 平均时间 浓度限值 g/m3 一级 （一类区适用） 二级 （二类区适用） TSP 年平均 80 200 24
3、小时平均 120 300 PM10 年平均 40 70 24 小时平均 50 150 PM2.5 年平均 15 35 24 小时平均 35 75 3、测定原理 颗粒物通过 TSP、 PM2.5、 PM10 切割器受惯性作用，较大颗粒被底部玻璃纤维滤膜捕获，小于 100 m、 2.5 m 或 10 m 的颗粒物随气流从侧边通道流出，被环形玻璃纤维滤膜捕获，根据采样前后滤膜之差及采气体积计算 TSP、 PM2.5、 PM10 的浓度 。 装 订 线 2 三、实验材料 与仪器 空气采样泵、滤膜、镊子、分析天平 等 。 四、 操作方法和实验步骤 1、 实验步骤 （ 1） 滤膜准备 对光检查滤膜是否有针
4、孔或其他缺陷，然后放入分析天平 (精度 0.1mg)中称重 ,记下滤膜重量W0(g)，将其平放在滤膜袋内。 （ 2） 采样点和采样时间确定 于 2015年 12月 9日在浙江大学紫金港校区农生环组团 B座 255室为样地，在样地中设置采样器 3个，天气情况不佳，中雨，温度 912 。 （ 3） 仪器准备 安装好空气采样器，打开采样头顶盖，取出滤膜夹，擦去灰尘，取出称过的滤膜平放在滤膜支持网上（绒面向上），用滤膜夹夹紧，对正，拧紧，使不漏气。 （ 4） 采样 以 7.2L/min 的流量采集样品 1 2 h。记录采样流量和采样时间，同时读取现场气温和气压。用镊子轻轻取出滤膜，绒 面向里对折，放入
5、滤膜袋内。 （ 5） 称量和计算 将采样后的滤膜称重， 30s 内称完 ， 记下滤膜重量 W1(g)， 计算 TSP、 PM2.5、 PM10的浓度。 2、 计算公式 悬浮 颗粒物含量 (mg/m3)=(W - W0)1000 / Vt 式中， W样品滤膜质量， g； W0空白滤膜质量， g； Vt换算为参比状态下的采样体积， m3。 五、 实验数据记录和结果 1、 数据记录及处理 测量指标 采样流量 L/min 采样时间 h 采样体积 m3 空白滤膜质量 g 样品滤膜质量 g 质量增加量 g 颗粒物含量 mg/m3 TSP 7.2 1.0 0.432 0.0619 0.0622 0.0003
6、 0.6944 PM10 7.2 1.5 0.648 0.0639 0.0653 0.0014 2.1605 PM2.5 6.5 2.0 0.780 0.0606 0.0607 0.0001 0.1282 3、 结果 分析 3 根据以上结果 ： 可得大气中 TSP含量为 0.6944mg/m3, PM10含量为 2.1605 mg/m3， PM2.5含量为 0.1282 mg/m3，都远远超过一类、二类区的浓度限值。 其中 PM10含量远大于 TSP含量， 因为该实验在极精确的水平上进行，可能 产生该误差的原因有： 称量滤膜质量的时间超过 30s，质量不精确； 分析天平没有调平或质量没有稳定就
7、读数； 采样地点和高度不一致 ， 导致样本没有一致性； 采样过程中因为移动仪器或其他不规范操作导致数据出错。 研究结果表明， PM10/TSP 的重量比为 60% 80%，而 PM2.5/PM10的重量比为 50% 70%， PM2.5/PM10的重量比为 30% 56%。 而 实验所得 PM2.5占 TSP的比例为 18.46%， 较研究结果偏低，可能的原因是 PM2.5本身就很难测定，采样时间不够可能导致其数据偏低。 六、 讨论、心得 1、注意事项 1) 滤膜上积尘较多或电源电压变化时，采样流量会有波动，应随时注意检查和调节流量。 2) 抽气动力和排气口应放在滤膜采样夹的下风口，必要时将排
8、气口垫高，以避免排气将地面尘土扬起。 3) 称量不带衬纸的过氯乙烯滤膜时，在取放滤膜时，用金属镊子触一下天平盘，以清除静电的影响。 4) 采样高度应高地面 3-5m。 2、误差分析 1) 湿度。当日为雨天，空气湿度在 90%以上，根据不同湿度范围与总悬浮颗粒物修正值表 1，可得当日湿度范围为 90-81%，修正值为 0.004mg/m3，将平衡前的总悬浮颗粒物浓度值直接减去修正值，可以增加实验结果的准确性； 2) 测量。用大流量法采样测量时人为误差较大，触碰滤膜和称量时都会有误差，且因为实验时间的关系，本实验并没有在测量滤膜质量前对其进行平衡操作，对实验结果产生较大的误差； 3) 取样地点。本
9、次实验取样地点在室内靠窗边，该位置 并不能全面接触到大气，并且三个取样地点和高度不一致，实验结果不具有重演性和比较性。 3、测定方法比较 目前 ， 总悬浮颗粒物自动监测仪器有两种不同的分析方法 ： -射线衰减 TSP测尘仪 和 TEOM微量振荡天平 测尘仪 ，与本实验采用 的经典的大流量法对比进行讨论 2： 大流量采样法是一种手工测量的方法，其优点是日均浓度检出限较低、准确度较高，其滤膜可用于组分分析；其缺点是仪器维护工作量较大，费时费力，需要花费大量人工、交通工具来完成分析过程， 且质量控制较烦琐，容易引起人为测量误差 。因此该法无法适应空气质量日报与预报的技术要求。 -射线衰减 TSP 测
10、尘仪是一种间接的测量方法，其检出限与准确度与大流量法相当， 优点是 原理简单，容易操作与维护 ； 但 缺点是 最小仅可测量到小时均值，无法实现在线实时监测，且滤膜无法用于组分分析 ，且仪器工作的湿度条件只能 小于 95%，我国南方潮湿多雨的天气会严重影响测量结果 。 TEOM微量振荡天平测尘仪是一种直接测量空气中尘质量浓度的方法，其灵敏度与准确度均较上述两种仪器高出一个数量级，并且能够实现实时在线监测，无需再校准、无放射性源、可自动进行温度和压1 陈紫燕 , 韩雪梅 . 湿度对 空气质量监测中总悬浮颗粒物量值的影响 J. 干旱环境监测 , 2004, 18(02):124-126. 2 庄马展 ,吴宇光 ,周志林 ,杨青 ,庄世坚 . 空气中总悬浮颗粒物的三种测定方法比较 J. 环境化学 ,2000,02:170-175. 4 力补偿，保证采样流量始终如一；但是，由于该仪器是为测定 PM10而设计的，雨天测量 TSP 时在空气比较干净的地区有时会出现小时均值为负值的现象，影响实际结果的判定。 综合比较三种方法，可见在实验条件能保证的情况下， TEOM法明显优于其他两种方法。
