第六章 大气污染物监测实验
实验1 大气中总悬浮颗粒物的测定
（1）实验目的
悬浮颗粒物是我国环境空气中的首要污染物，一般将空气动力学直径小于100μm的颗粒物称为总悬浮颗粒物（简称TSP），它呈粒子状态（微小液滴或固体粒子）分散在空气中。
随着工业、交通运输、城市建设的迅速发展及城市市政施工、裸露地面的大量存在，大量的颗粒物存在于空气中，当其浓度超过了环境所能允许的浓度并持续一段时间后，会危害人们的生活、工作和健康，损害自然资源与财产等，即造成了空气TSP污染。本实验采用中流量-重量法对TSP进行测定，通过本实验希望达到以下目的。
1）掌握中流量-重量法测定空气中总悬浮颗粒物的原理和方法。
2）了解监测区城的环境空气质量。
3）了解空气中TSP的来源和有关分析方法。
（2）实验原理
空气中总悬浮颗粒物被抽进采样器时，收集在已称量好的清洁滤膜上，采样后将样品滤膜按使用前的条件下再次称量，取其采样前、后滤膜质量之差除以采样体积，即是空气中总悬浮颗粒物的质量浓度。
（3）实验仪器及材料
1）采样仪器 中流量采样器，流量50～150L/min，1台；流量计1个；温度计和气压计，各1个；秒表1个；干燥器1个；采样泵，100L/min，1台；滤膜储存袋若干；镊子1把；平衡室，要求温度在20～25℃之间，温度变化±3℃，相对湿度小于50%，湿度变化小于5%，1间。
2）分析仪器 分析天平，感量0.1mg，1台；经罗茨流量计校核的孔口校准器1台。
3）实验材料 玻璃纤维滤膜，80～100mm，根据采样器托盘大小选择合适的滤膜，不允许过大或过小。
（4）实验步骤
（4.1）采样前阶段
1）称量滤膜
①滤膜检查。将滤膜透光检查，确认无针孔或其他缺陷并去除滤膜周边的绒毛后，放入平衡室内平衡24h。
②标准滤膜（也称对照滤膜）的称量。取清洁滤膜若干，在平衡室内称量，每张滤膜至少称量10次，计算每张滤膜的平均值得该张滤膜的原始质量，即得标准滤膜的质量。
③滤膜的称量。在平衡室内迅速称量已平衡24h的清洁滤膜（或样品滤膜），读数准确至0.1mg，并迅速称量标准滤膜两张，若称量的质量与标准滤膜的质最差小于±5mg，记下清洁滤膜（或样品滤膜）储存袋的编号和相应滤膜的质量，并将其平展地放入滤膜储存袋中，然后储存于盒内备用；若质量差大于±5mg，应检查称量环境是否符合要求，并重新称量该样品滤膜。
2）流量计的校准 流量计用孔口校准器进行校准。
3）采样点的设置 设置采样点的原则如下：
①采样点应设在整个监测区的高、中、低三种不同污染物的地方。
②在污染源比较集中且主导风向较明显的区域，应将下风向作为主要监测范围，并设置相对较多的采样点，上风向设置相对较少的采样点。
③污染物浓度超标地区要适当增设采样点，污染物浓度小的地区要适当少设采样点。
④采样点周围应无污染源，且要避开树木和建筑物。
⑤采样点周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度夹角应小于30°。
⑥各采样点的设置条件尽可能一致或标准化，使获得的监测数据有可比性。
⑦采样高度应根据监测目的确定：研究大气污染对人体的危害，采样口应距地面1.2～1.5m；研究大气污染对植物等的影响，采样高度应与植物等的高度相近；特殊地区应根据实际情况确定采样高度。
4）采样点的数目 在一个监测区内的采样点数目应根据监测目的和监测区域特点具体确定。一般情况下，采样点数目是与经济投资和精度要求相关的效益函数。
5）布点方法 常见的布点方法有功能区布点法、网格布点法、同心圆布点法和扇形布点法等。在实际工作中，应因地制宜，使采样点的设置趋于合理，往往采用以一种布点方法为主，其他方法为辅的综合布点方法。
（4.2）采样阶段
1）采样系统的组装。按图6-1的连接方式将采样器在选定的位置上安装，采样器高度距地面高1.2m，再连接气路和电路，在未确认连接正确之前不得接通电源。
2）安装滤膜。将已称量好的清洁滤膜从滤膜储存袋中取出，“毛面”向上迎对气流方向，平放在采样器的托盘上，按紧加固圈和密封圈后，拧紧采样夹（见图6-2）。
3）按预定流量（一般为100L/min）开始采样时，开启秒表计，并记录环境空气中大气压力、温度、风向和风速等参数。
4）采样期同，应随时调整流量，使之保持预定的采样流量。
图6-1 实验流程示意图
1—TSP采样器；2—三角支架；3—连续软管；4—转子流量计；5—抽气泵
图6-2 XP-100型TSP采样器示意图
1—采样夹；2—托盘；3—滤膜；4—加固圈；5—密封圈；6—采样器底盘；7—抽气口
（4.3）采样后阶段
1）首先关闭采样泵的电源和秒表，记录好采样时间。
2）轻轻拧开采样夹，用镊子小心取下滤膜，使滤膜表面“毛面”朝内，以采样有效面积的长边为中线两次对叠成四分之一圆的形状（见图6-3）后，放入滤膜储存袋中。
图6-3 样品滤膜折叠方法示意图
3）采样后的样品滤膜称量方法与采样前的相同。
（5）实验数据整理
总悬浮颗粒物采样记录表见表6-1。
表6-1 总悬浮颗粒物采样记录表
实验时间_______年_______月_______日 采样地点_______
空气中TSP浓度按式（6-1）和式（6-2）计算。
（6-1）
式中，ρTSP为标准状况下空气中TSP的浓度，mg/m3；m为采集在滤膜上的总悬浮颗粒物的质量，m=m2-m1，mg；Qn为标准状况下的采样流量，m3/min；t为采样时间，min。
（6-2）
式中，Q2为现场采样流量，m3/min；T2为流量计现场校准时的大气温度，K；T3为现场采样时的大气温度，K；p2为流量计现场校准时的大气压力，kPa；p3为现场采样时的大气压力，kPa。
注：若T3、p3与T2、p2相近.可用T2、p2代之。
（6）思考题
1）环境空气中总悬浮颗粒物的来源有哪些？
2）现有的测定总悬浮颗粒物的方法有哪些，优缺点各是什么？
3）若采样流量不稳定，对实验结果有何影响？
4）若对污染源进行测定时，是否需要背景值的测量，如何测量？
5）采样后的滤膜四周白边与颗粒物边界模糊，说明什么，怎样解决？
6）安装滤膜时，“毛面”向下背向气流方向可以吗，为什么？