空气和废气颗粒物检测
空气和废气颗粒物检测项目详解
颗粒物污染是影响空气质量和人体健康的关键因素。对其种类、浓度和成分进行精准检测，是评估污染程度、追溯污染源头及制定有效控制策略的基石。检测项目种类多样，主要可归纳为以下几类：
一、 颗粒物理化特性检测项目
- 质量浓度：
- 目标： 测定单位体积空气或废气中颗粒物的总质量。
- 方法举例： 滤膜采样称重法（环境空气、污染源废气）、微量振荡天平法、β射线法等在线监测技术（主要用于环境空气）。
- 数量浓度：
- 目标： 计数单位体积空气中颗粒物的总个数。
- 方法举例： 凝结核粒子计数器、光学粒子计数器等。
- 粒径分布：
- 目标： 测量不同粒径大小颗粒物的数量或质量浓度分布。
- 方法举例： 多级撞击采样器、激光粒度分析仪、静电迁移率粒径谱仪等。
- 关键粒径： 重点关注PM10、PM2.5、PM1及超细颗粒物（如<0.1 μm）的分布情况。
- 化学成分分析：
- 目标： 识别和分析颗粒物中包含的具体化学物质。
- 主要组分：
- 元素组分： 重金属（如铅、砷、镉、铬、汞、镍）、地壳元素（如硅、铝、铁、钙）。
- 水溶性离子： 硫酸根、硝酸根、铵根、氯离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子（常通过离子色谱分析）。
- 碳组分：
- 有机碳： 包含大量有机化合物，可用热光反射法或热光透射法测定。
- 元素碳： 俗称“黑碳”，主要来自不完全燃烧，测定方法同有机碳。
- 总碳： 有机碳与元素碳之和。
- 多环芳烃： 具有强致癌性的有机物（如苯并[a]芘），通过色谱-质谱联用分析。
- 其他特定有机物： 二噁英类、挥发性/半挥发性有机物等（需特殊采样和分析方法）。
- 无机碳： 碳酸盐碳（如碳酸钙）。
- 颗粒物形态分析：
- 目标： 观察单个颗粒物的形状、表面结构、聚集状态等物理特征。
- 方法举例： 扫描电子显微镜、透射电子显微镜结合能谱分析。
- 光学特性：
- 目标： 测量颗粒物对光的吸收和散射能力。
- 参数举例： 消光系数、散射系数、吸收系数、单次散射反照率等。黑碳浓度常通过光吸收法测量。
二、 特定来源标识物检测项目
- 黑碳：
- 意义： 指示化石燃料和生物质不完全燃烧的强效示踪物和气候强迫因子。
- 方法举例： 光吸收法、热光法。
- 左旋葡聚糖及其它生物质燃烧标志物：
- 意义： 特异性地指示生物质（如木材、秸秆）燃烧排放。
- 方法举例： 色谱-质谱联用。
- 特定金属或有机物：
- 意义： 某些金属或有机化合物可作为特定工业过程或源的指示物。
三、 采样方法与粒径分级项目
- 总悬浮颗粒物： 空气动力学直径小于100微米的所有颗粒物总和。
- 可吸入颗粒物： 空气动力学直径小于10微米的颗粒物。
- 细颗粒物： 空气动力学直径小于2.5微米的颗粒物。
- 超细颗粒物： 空气动力学直径小于0.1微米的颗粒物。
- 降尘： 依靠自身重力可沉降到地表的大颗粒物。
四、 现场快速检测与在线监测项目
- 实时质量浓度监测：
- 方法举例： 微量振荡天平法、β射线法、光散射法（需注意校准）。
- 应用： 环境空气质量自动监测站、污染源连续排放监测系统。
- 实时数量浓度与粒径谱监测：
- 方法举例： 光学粒子计数器、扫描电迁移率粒径谱仪。
- 实时散射系数/吸收系数监测：
- 方法举例： 浊度仪、黑碳仪。
检测项目选择与应用重点：
- 环境空气质量评价与健康影响研究： PM2.5、PM10的质量浓度是核心指标。深入研究需要分析其化学组分（特别是重金属、PAHs、二次无机离子、碳组分）和粒径分布，以评估健康风险、识别污染来源（如燃煤、机动车、扬尘、工业）及二次转化过程。
- 固定污染源排放监控： 重点关注颗粒物的质量浓度（总颗粒物）排放水平，满足排放标准要求。特定行业需监控特征污染物（如重金属、二噁英、特定有机物）。
- 移动污染源排放研究： 侧重超细颗粒物数量浓度、黑碳浓度及有机组分分析。
- 污染来源解析： 综合运用多种化学成分（尤其是源标识物）、形貌特征和粒径分布数据，结合受体模型或源模型，定量解析各类污染源对受体点的贡献率。
- 气候变化研究： 黑碳浓度及其光学特性（吸收能力）是关键测量参数。
总结：
颗粒物检测项目构成了一个多层次、多角度的体系。从基础的质量浓度到复杂的化学成分和微观形貌，从传统滤膜采样到先进的实时在线监测，针对不同目的和环境，选择合适的检测组合至关重要。对颗粒物理化特性的深入认识，是有效评估其环境影响、健康风险及制定精准污染控制策略的科学基础。技术的持续进步正推动颗粒物检测向更高精度、更高分辨率、更多组分和更快速实时方向发展。