顆粒物PM
顆粒物PM
顆粒物（particulate matter）又稱(chēng)塵。大氣中的固體或液體顆粒狀物質(zhì)。顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源釋放到大氣中直接造成污染的顆粒物，例如土壤粒子、海鹽粒子、燃燒煙塵等等。二次顆粒物是由大氣中某些污染氣體組分（如二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔?/span>等）之間，或這些組分與大氣中的正常組分（如氧氣）之間通過(guò)光化學(xué)氧化反應(yīng)、催化氧化反應(yīng)或其他化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成的顆粒物，例如二氧化硫轉(zhuǎn)化生成硫酸鹽。
1產(chǎn)生來(lái)源
煤和石油燃燒產(chǎn)生的一次顆粒物及其轉(zhuǎn)化生成的二次顆粒物曾在世界上造成多次污染事件
一次顆粒物的天然源產(chǎn)生量每天約4.41×10^6 噸,人為源每天約0.3×10^6 噸。二次顆粒物的天然源產(chǎn)生量每天約.6×10^6噸,人為源每天約0.37×10^6噸。就總量來(lái)說(shuō)，一次顆粒物和二次顆粒物約各占一半。顆粒物大部分是天然源產(chǎn)生的，但局部地區(qū)，如人口集中的大城市和工礦區(qū)，人為源產(chǎn)生的數(shù)量可能較多。從18世紀(jì)末期開(kāi)始，煤的用量不斷增多。20世紀(jì)50年代以后，工業(yè)、交通迅猛發(fā)展，人口益發(fā)集中，城市更加擴(kuò)大，燃料消耗量急劇增加，人為原因造成的顆粒物污染日趨嚴(yán)重。
2分類(lèi)
對(duì)顆粒物目前尚無(wú)統(tǒng)一的分類(lèi)方法，按塵在重力作用下的沉降特性可分為飄塵和降塵。習(xí)慣上分為：
塵粒：較粗的顆粒，粒徑大于75微米。
粉塵：粒徑為1～75微米的顆粒,一般是由工業(yè)生產(chǎn)上的破碎和運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)所產(chǎn)生。
亞微粉塵：粒徑小于1微米的粉塵。
炱：燃燒、升華、冷凝等過(guò)程形成的固體顆粒，粒徑一般小于1微米。
霧塵：工業(yè)生產(chǎn)中的過(guò)飽和蒸汽凝結(jié)和凝聚、化學(xué)反應(yīng)和液體噴霧所形成的液
滴。粒徑一般小于 10微米。由過(guò)飽和蒸汽凝結(jié)和凝聚而成的液霧也稱(chēng)霾。
煙：由固體微粒和液滴所組成的非均勻系，包括霧塵和炱，粒徑為0.01～1微米。
化學(xué)煙霧：分為硫酸煙霧和光化學(xué)煙霧兩種。硫酸煙霧是二氧化硫或其他硫化物、未燃燒的煤塵和高濃度的霧塵混合后起化學(xué)作用所產(chǎn)生，也稱(chēng)倫敦型煙霧。光化學(xué)煙霧是汽車(chē)廢氣中的碳?xì)浠衔锖?/span>氮氧化物通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)所形成，光化學(xué)煙霧也稱(chēng)洛杉磯型煙霧。
煤煙：煤不完全燃燒產(chǎn)生的炭?；蛉紵^(guò)程中產(chǎn)生的飛灰，粒徑為0.01～1微米。
煤塵：煙道氣所帶出的未燃燒煤粒。
粉塵由于粒徑不同，在重力作用下，沉降特性也不同，如粒徑小于10微米的顆粒可以長(zhǎng)期飄浮在空中，稱(chēng)為飄塵，其中10～0.25微米的又稱(chēng)為云塵,小于0.1微米的稱(chēng)為浮塵。而粒徑大于10微米的顆粒，則能較快地沉降，因此稱(chēng)為降塵。
三模態(tài)
1978年，Whitby將顆粒物粒徑分為三模態(tài)：核模nucleation（0.002-0.1μm），積聚模accumulation（0.1-1μm），粗模coarse（>1μm）。其中核模又可分為純核模pure nucleation（0.002-0.02）和愛(ài)根核模Aitken（0.02-0.1），積聚模分為冷凝模condensation（0.1-0.6）和微滴模droplet（0.6-1）。 [1]
3顆粒物濃度監(jiān)測(cè)
聚道合盛品牌LD-5激光粉塵儀具有新世紀(jì)國(guó)際先進(jìn)水平的新型內(nèi)置濾膜在線(xiàn)采樣器的微電腦激光粉塵儀,儀器由北京聚道合盛科技有限公司結(jié)合國(guó)外先進(jìn)技術(shù)研發(fā)，在連續(xù)監(jiān)測(cè)粉塵濃度的同時(shí),可收集到顆粒物,以便對(duì)其成份進(jìn)行分析，并求出質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)K值?？?/span>直讀粉塵質(zhì)量濃度（mg/m）,具有PM10、PM5、PM2.5、PM1.0及TSP切割器供選擇.儀器采用了強(qiáng)力抽氣泵，使其更適合需配備較長(zhǎng)采樣管的中央空調(diào)排氣口PM10可吸入顆粒物濃度的檢測(cè)，和對(duì)可吸入塵PM2.5進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
儀器符合工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GBZ1-2002）、工作場(chǎng)所有害因素接觸限值（GBZ2-2002）標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)生部WS/T206-2001《公共場(chǎng)所空氣中可吸入顆粒物（PM10）測(cè)定法-光散射法》標(biāo)準(zhǔn)、勞動(dòng)部LD98-1996《空氣中粉塵濃度的光散射式測(cè)定法》標(biāo)準(zhǔn)以及鐵道部TB/T2323-92《鐵路作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定相對(duì)質(zhì)量濃度與質(zhì)量濃度的轉(zhuǎn)換方法》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及衛(wèi)生部衛(wèi)法監(jiān)發(fā)[2003] 225號(hào)文件發(fā)布的《公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》。
主要技術(shù)指標(biāo)
1、 配置40mm濾膜在線(xiàn)采樣器;
2、 具有可更換粒子切割器 PM10 、PM5、PM2.5、PM1.0及 TSP供選擇;
3、 直讀粉塵質(zhì)量濃度（mg/m3）, 1 分鐘出結(jié)果
4、 大屏幕液晶顯示器,漢字菜單提示;
5、 檢測(cè)靈敏度：LD—5（L） 0.01mg/m；LD—5（H） 0.001mg/m。
6、重復(fù)性誤差：±2%
7、測(cè)量精度：±10%
8、測(cè)量范圍：LD—5（L） 0.01～100 mg/ m；LD—5（H）0.001～10 mg/m。
9、 測(cè)定時(shí)間：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為1分鐘，設(shè)有0.1分及手動(dòng)檔（可任意設(shè)定采樣時(shí)間）。
10、 具有公共場(chǎng)所監(jiān)測(cè)模式、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)模式以及勞動(dòng)衛(wèi)生模式?？捎?jì)算出時(shí)間加權(quán)平均值（TWA）和短時(shí)間接觸允許濃度（STEL） 等。
11、 存 貯：可循環(huán)存儲(chǔ)999組數(shù)據(jù)。
12、定時(shí)采樣：可設(shè)定測(cè)量時(shí)間（1～9999）秒，關(guān)機(jī)時(shí)間（0～9999）秒，預(yù)熱時(shí)間（0～10）秒及采樣次數(shù)（1～9999）次。
13、 粉塵濃度超標(biāo)報(bào)警閾值設(shè)定：濃度最大閾值: 65mg/m3；測(cè)定時(shí)間：（1～9999）秒
14、輸出接口：
?。?span style="font-family:Arial;">1）PC機(jī)通訊接口：RS232；可選RS485；可選無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電臺(tái)；可選GPRS通訊
?。?span style="font-family:Arial;">2）微型打印機(jī)輸出接口；
?。?span style="font-family:Arial;">3）模擬量輸出接口：0—1V；可選4-20mA
(4)數(shù)字量輸出接口：電平信號(hào)。
15、 電源：Ni-MH充電電池組（1.2V x 4），可連續(xù)使用8小時(shí)；附220VAC/12VDC電源適配器。
16、另配具有濕度修正功能，數(shù)據(jù)更加精確
17、 重量：2.4kg。195mm*85mm*132mm
18、標(biāo)準(zhǔn)配置：儀器、電池、電源適配器、皮包、小改錐、切割器五選一、濾膜、小塑料袋、說(shuō)明書(shū)、合格證、保修單
19、選配：儀器專(zhuān)用通訊軟件、微型打印機(jī)、采樣桿（送國(guó)產(chǎn)軟管）、標(biāo)配以外切割器
4組成
顆粒物的組成十分復(fù)雜，而且變動(dòng)很大。大致可分為三類(lèi)：有機(jī)成分、水溶性成分和水不溶性成分，后兩類(lèi)主要是無(wú)機(jī)成分。有機(jī)成分含量可高達(dá)50%（重量），其中大部分是不溶于苯、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)碳化合物?？扇苡诒降挠袡C(jī)物通常只占10%以下，其中包括脂肪烴、芳烴、多環(huán)芳烴和醇、酮、酸、脂等。有一些多環(huán)芳烴對(duì)人體有致癌作用,如苯并(a)芘等?？扇苡谒某煞种饕?/span>硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物等，其中硫酸鹽含量可高達(dá)10%左右。顆粒物中不溶于水的成分主要來(lái)源于地殼,它能反映土壤中成土母質(zhì)的特征,主要由硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀等元素的氧化物組成。其中二氧化硅的含量約占10～40%，此外還有多種微量和痕量的金屬元素，有些對(duì)人體有害，如汞、鉛、鎘等。
5濃度測(cè)定
在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（即壓力760毫米汞柱,溫度為273K）氣體每單位體積含塵重量（克或毫克）數(shù)稱(chēng)為含塵濃度。測(cè)定方法主要有：
重量法
又叫重量濃度法，采用過(guò)濾器或其他分離器收集粉塵并稱(chēng)重的方法，是測(cè)定含塵量的可靠方法。過(guò)濾器可用濾紙、聚苯乙烯的微濾膜等。有多種測(cè)定儀器，如靜電降塵重量分析儀可測(cè)出低達(dá)每標(biāo)準(zhǔn)立方米含塵10微克的濃度。若將已知有效表面積的集塵裝置放在露天的適當(dāng)位置，收集足夠量的塵粒進(jìn)行稱(chēng)重，可測(cè)定降塵量。
濃度規(guī)格表比較法
應(yīng)用較廣泛的是M.R.林格曼提出的林格曼煤煙濃度表（見(jiàn)表）。該表是在長(zhǎng)14厘米、寬20厘米的各張白紙上描出寬度分別為1.0、2.3、3.7、5.5、10.0毫米的方格黑線(xiàn)圖，使矩形白紙板內(nèi)黑色部分所占的面積大致為 0、20、40、60、80、100%，以此把煙塵濃度區(qū)別為6級(jí)，分別稱(chēng)為0、1、2、3、4、5度。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,1度煙塵濃度相當(dāng)于0.25克/立方米，2度相當(dāng)于 0.7克/立方米,3度相當(dāng)于1.2克/立方米,4度約為2.3克/立方米,5度約為4～5克/立方米。在使用時(shí)，將濃度表豎立在與觀測(cè)者眼睛大致相同的高度上，然后在離開(kāi)紙板16米、離煙囪40米的地方注視此紙板，與離煙囪口30～45厘米處的煙塵濃度作比較。觀測(cè)時(shí)，觀測(cè)者應(yīng)與煙氣流向成直角,不可面向太陽(yáng)光線(xiàn),煙囪出口的背景上不要有建筑物、山等障礙物。除林格曼煤煙濃度表外，還有其他形式的濃度表和進(jìn)行濃度比較的測(cè)定儀器，如望遠(yuǎn)鏡式煤煙濃度測(cè)定儀和煙塵透視筒等。濃度規(guī)格表比較法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，缺點(diǎn)是易產(chǎn)生誤差。
光度測(cè)定法
用一定強(qiáng)度的光線(xiàn)通過(guò)受測(cè)氣體，或用水洗滌一定量的受測(cè)氣體，使氣體中的塵粒進(jìn)入水中，然后用一定強(qiáng)度的光線(xiàn)通過(guò)含塵水，氣體或水中的塵粒就對(duì)光線(xiàn)產(chǎn)生反射和散射現(xiàn)象，用光電器件測(cè)定透射光或散射光的強(qiáng)度，并與標(biāo)準(zhǔn)的光度比較，即可換算成含塵濃度。
粒子計(jì)算法
將已知空氣體積中的粉塵沉降在一透明表面上，然后在顯微鏡下數(shù)出塵粒數(shù)目，測(cè)量結(jié)果用每立方厘米內(nèi)的粒子數(shù)表示，必要時(shí)可換算成含塵濃度,其換算的近似值為：每立方厘米有500個(gè)塵粒,相當(dāng)于在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下含塵濃度每立方米約2毫克，2000個(gè)塵粒約為每立方米10毫克,20000個(gè)塵粒約為每立方米100毫克。⑤間接測(cè)量法:含塵氣流以湍流狀態(tài)通過(guò)測(cè)量管，由于粉塵粒子和管內(nèi)壁之間的摩擦而使塵粒帶電,測(cè)量電流量,即可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)換算出含塵濃度。此外，用熱電偶測(cè)定塵粒吸收特定光源的輻射熱，可間接測(cè)出含塵濃度。在離子化室內(nèi)，測(cè)出空氣中塵粒對(duì)離子流的衰減。此法也可算出含塵濃度。測(cè)定下限可到每立方厘米 200個(gè)塵粒。這幾種方法和光度法可以連續(xù)測(cè)定。
6危害
顆粒物中1微米以下的微粒沉降速度慢,在大氣中存留時(shí)間久，在大氣動(dòng)力作用下能夠吹送到很遠(yuǎn)的地方。所以顆粒物的污染往往波及很大區(qū)域，甚至成為全球性的問(wèn)題。粒徑在0.1～1微米的顆粒物，與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)相近，對(duì)可見(jiàn)光有很強(qiáng)的散射作用。這是造成大氣能見(jiàn)度降低的主要原因。由二氧化硫和氮氧化物化學(xué)轉(zhuǎn)化生成的硫酸和硝酸微粒是造成酸雨的主要原因。大量的顆粒物落在植物葉子上影響植物生長(zhǎng)，落在建筑物和衣服上能起沾污和腐蝕作用。粒徑在 3.5微米以下的顆粒物，能被吸入人的支氣管和肺泡中并沉積下來(lái)，引起或加重呼吸系統(tǒng)的疾病。大氣中大量的顆粒物，干擾太陽(yáng)和地面的輻射，從而對(duì)地區(qū)性甚至全球性的氣候發(fā)生影響。
7清除
大氣中的顆粒物可以通過(guò)以下三種途徑得到自然清除：①雨除（作為凝結(jié)核形成雨滴而降落）和降水沖刷。這是最有效的清除途徑。②在大氣動(dòng)力作用下由于撞擊而被捕獲在地面、植物或其他物體表面上。③由于本身重量而自然沉降。
一次顆粒物排放的控制主要是采用除塵器。對(duì)二次顆粒物則只能控制其前身物質(zhì)。二次顆粒物的形成和變化規(guī)律是環(huán)境科學(xué)的重大研究課題之一。
大氣中的顆粒物多,會(huì)對(duì)人體有害,所以在PM高的城市,盡量帶口罩出門(mén)
參考資料：
1.
