[科普中国]-悬浮颗粒物

简介

悬浮颗粒物，是悬浮在大气中的固体、液体颗粒状物质(或称气溶胶)的总称。由于来源和形成不同，它的形状、密度、粒径大小，光、电、磁学等物理性质及化学组成有很大差异。1大气中颗粒物的粒径从0.001μm至1000μm以上，一般粒径大于50μm的颗粒物受重力作用很快沉降到地面，在大气中滞留几分钟到几小时；粒径为0.1μm的颗粒不但在大气中滞留时间长，而且迁移距离远。

来源大气中颗粒物的粒径从0.001μm至1000μm以上，一般粒径大于50μm的颗粒物受重力作用很快沉降到地面，在大气中滞留几分钟到几小时；粒径为0.1μm的颗粒不但在大气中滞留时间长，而且迁移距离远。

颗粒物的来源可分为天然来源和人为来源。人为排放源有化石燃料燃烧产生的煤烟；工业生产、建筑产生的工业粉尘、金属尘、水泥尘等；汽车、飞机排气等。天然源有土壤尘、火山灰、森林火灾灰、海盐粒等。

分类在空气动力学和环境气象学中，悬浮颗粒物以直径分类，小于100微米的称为TSP，即总悬浮颗粒物；小于10微米的称为PM10，即可吸入颗粒物。需要指出的是，这类颗粒物能进入人体的呼吸系统，可对人体健康构成损害。而颗粒直径小于2.5微米的称为PM2.5,以形象的比例来看,人的头发直径约为50微米至70微米，PM2.5相当于发丝直径的3.6%至5%，可以被吸入肺部，粘连在肺泡上，对人体造成很大危害。2

颗粒物还可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由排放源直接排入大气中的液态或固态颗粒物，在大气中未发生变化。二次颗粒物是由排放源排放的气体污染物，经化学反应或物理过程转化为液态或固态的颗粒物。如二氧化硫、氮氧化物、氯化氢和氯气、氨、有机气体等经化学反应形成的硫酸盐、硝酸盐、氯化物、铵盐和有机气溶胶等。

影响可呼吸性(粒径小于2.5μm)和可吸入颗粒物(粒径小于10μm)对人体健康的影响越来越引起人们的高度重视。当颗粒小到10μm以下(称可吸入颗粒物)就可以随着人们呼吸吸入人体肺部，几百种有机化合物如有机的苯、二恶英、多环芳烃和含有高毒性成分的几十种金属如铅、镉等随之侵入人体，容易引起呼吸道感染、心脏病、支气管炎、哮喘、肺炎、肺气肿等疾病，影响人体健康。因此空气质量日报选择可吸入颗粒物作为一个指标。3

悬浮颗粒物还会造成大气能见度降低。其中0.1至1μm的微粒对能见度的影响最大，特别是浓度大于100μg/m3的时候。

由于颗粒物本身可能具有活性，或能吸附化学活性物质，因此它具有腐蚀性，可对物料起到直接的化学破坏作用。如腐蚀金属表面，破坏带有油漆、涂料的表面等。

检测目前国内最常用的颗粒物检测仪是激光粉尘仪。

激光粉尘仪激光粉尘仪该仪器适用于公共场所可吸入颗粒物（PM10）浓度的快速测定、工矿企业生产现场等劳动卫生方面粉尘浓度的检测，以及环境保护领域可吸入尘浓度的监测，还可用于空气净化器净化效率的评价。有千台以上仪器在全国各地使用，得到用户好评。

仪器符合卫生部WS/T206-2001《公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定法-光散射法》标准、劳动部LD98-1996《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》标准以及铁道部TB/T2323-92《铁路作业场所空气仪器中粉尘测定相对质量浓度与质量浓度的转换方法》等行业标准以及卫生部卫监督发〔2006〕58号文件颁布实施的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。

主要特点：

 可直读颗粒物质量浓度（mg/m3），1分钟出结果，或根据用户需要任意设定采样时间；

 测量快速、准确、检测灵敏度高；

 设计了自校系统,仪器性能稳定可靠；

 具有气幕屏蔽及洁净气自清洗功能，确保光学系统不受污染；

 实现了软件自动调零；

 具有与计算机双向通讯功能，可通过PC机进行数据处理，打印出曲线及表格；

 具有颗粒物浓度连续监测、定时采样以及粉尘浓度超标报警等多种功能；

主要技术指标

检测灵敏度：低灵敏度 0.01mg/m3 ；

高灵敏度 0.001 mg/m3 ；

测定范围： 低灵敏度 0.01～100 mg/m3 ；

高灵敏度 0.001～10 mg/m3 ；

测定时间：采样标准时间为1分钟，设有0.1、1、2、5、10分钟及调时档（任意设定采样时 间）；

重复性误差：±2%；

测量精度： ±10%

显 示 屏：带标识4位液晶显示器；

存 贮：可循环存储99组数据；

定时采样：可设定测量时间1～9999秒及采样次数1～9999次

输出接口：PC机通讯接口（RS232）及打印机输出接口

环境温度：0℃～40℃（储存温度－20℃～60℃）

电 源：交直流两用，配充电电池及充电器

尺 寸：192×69×140 mm

重 量：1.4Kg

新型激光粉尘仪新型激光粉尘仪具有新世纪国际先进水平的新型内置滤膜在线采样器的微电脑激光粉尘仪, 在连续监测粉尘浓度的同时, 可收集到颗粒物,以便对其成份进行分析，并求出质量浓度转换系数K值。可直读粉尘质量浓度（mg/m）, 具有PM10、PM5、PM2.5及TSP切割器供选择. 仪器采用了强力抽气泵，使其更适合需配备较长采样管的中央空调排气口PM10可吸入颗粒物浓度的检测。

仪器符合工业企业卫生标准（GBZ1-2002）、工作场所有害因素接触限值（GBZ2-2002）标准、卫生部WS/T206-2001《公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定法-光散射法》标准、劳动部LD98-1996《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》标准以及铁道部TB/T2323-92《铁路作业场所空气中粉尘测定相对质量浓度与质量浓度的转换方法》等行业标准以及卫生部卫法监发 [2003] 225号文件发布的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。

主要技术指标

1、 配置40mm滤膜在线采样器;

2、 具有可更换粒子切割器PM10、PM5、PM2.5及TSP供选择;

3、 直读粉尘质量浓度（mg/m3）,1分钟出结果;

4、 大屏幕液晶显示器,汉字菜单提示;

5、 检测灵敏度：（L） 0.01mg/m3； （H） 0.001mg/m3。

6、 重复性误差：±2%

7、 测量精度： ±10%

8、测量范围： （L） 0.01～100 mg/m； （H） 0.001～10 mg/m。

9、 测定时间：标准时间为1分钟，设有0.1分及手动档（可任意设定采样时间）。

10、 具有公共场所监测模式、大气环境监测模式以及劳动卫生模式。可计算出时间加权平均值（TWA）和短时间接触允许浓度（STEL） 等。

11、 存 贮：可循环存储99组数据。

12、定时采样：可设定测量时间（1～9999）秒，关机时间（0～9999）秒，预热时间（0～10）秒及采样次数（1～9999）次。

13、 粉尘浓度超标报警阈值设定：浓度最大阈值: 65mg/m3；测定时间：（1～9999）秒

14、输出接口：（1）PC机通讯串行接口：RS232；（2）微型打印机输出接口；（3）模拟量输出接口：0—1V；(4) 数字量输出接口：电平信号。

15、 电源：Ni-MH充电电池组（1.2V x 4），可连续使用8小时；附220VAC/12VDC 电源适配器。

16、另配具有湿度修正功能，数据更加精确

17、 重量：2.4kg。

电镜观察扫描电镜观察校园区的大气颗粒物呈大小不一各种形貌，大多为不规则形状、表面凹凸不平分布不均匀的小颗粒，粒度为0.1~1.0微米；有少量呈球形其表面光滑、大小为0.1~0.5微米的颗粒；而有的呈棉絮状、表面较粗糙、大小为0.8~4.5微米的颗粒；也有的呈长条形，大小为1.7~7.9微米的颗粒；还有的呈多边形，大小为1.1~2.3微米的颗粒，图中纤维状物经X射线能谱仪分析为滤膜。而工业区大气颗粒物也呈多样性，大多为形状不定、表面较粗糙、大小为1.2~3微米的颗粒；有的呈球形且表面不光滑，大小为0.5~5.9微米的颗粒；有的呈不规则形状，表面凹凸不平，大小为1.0~2.0微米的颗粒；有的呈方形且表面光滑，大小为1.1~1.3微米的颗粒；有的呈长条形且表面光滑，大小为2.5~5.8微米的颗粒；有的呈椭球形且表面较粗糙，大小为3.5~6.2微米的颗粒；图中纤维状物及蜂窝状物为滤膜。以上观察表明这些不同形貌及大小的颗粒是各种源尘的混合体，有的仅有几百个纳米，所以利用扫描电镜对大气颗粒物形貌能作更深层次的观察与分析。4

国外监测的发展世界主要发达国家对空气中的悬浮颗粒物的监控经历了标准由宽到严、监测对象由大到小的过程。

1987年，美国环保署首次制定了PM10的限定标准。1997年，美国在《国家环境空气质量标准》中增加了对PM2.5浓度上限的要求。2005年，根据科学研究得出的对人体健康构成危害的颗粒限制标准，世界卫生组织制定了《空气质量准则》，对PM10和PM2.5的年平均浓度和日平均浓度设定了准则值，高于其设定的准则值，人类死亡风险就会显著上升。世界卫生组织同时还设立了3个梯次过渡期目标值，为目前处于不同发展阶段的国家和地区提供了阶段性目标。世界卫生组织认为，过于严格的指标对于发达国家也难以在短时间内实现，因此,设定梯次过渡目标值非常有必要，它有助于各国评估在努力减少颗粒物浓度过程中所取得的进展。通过采取连续、持久的污染控制措施，这些过渡期目标值是可以逐步实现的。

2006年，美国修订了空气质量标准，对PM2.5浓度提出了更为严格的限定标准。

欧盟监控悬浮颗粒物的时间较早，几乎与美国同步，但出台法律相对晚一些。2005年，欧盟关于限制PM10的法令生效。2010年，欧盟对PM2.5的监控标准生效。目前，欧盟的空气质量标准包含对PM10日均及年均浓度、PM2.5年均浓度的要求。其中，欧盟PM10日均浓度限值已达到世界卫生组织所设定的准则值标准。

从当前各国实施的具体情况来看，澳大利亚的标准最为严格，年均标准比世界卫生组织的准则值还低。

部分新兴经济体如印度和墨西哥也加快推出了针对PM2.5和PM10的监控标准。1994年，印度环境与林业部制定实施的空气质量标准只包含对总悬浮颗粒物和PM10的监控要求，2009年新修订的标准则增加了对PM2.5的限制指标。2