PM10是空氣動力學(xué)直徑小于或等于10微米的顆粒物，也稱可吸入顆粒物或飄塵，PM2.5就是其中的一種。PM10長期累積會引起呼吸系統(tǒng)疾病，如氣促、咳嗽、誘發(fā)哮喘、慢性支氣管炎、慢性肺炎等。可吸入顆粒物PM10的測量方法較多，有撞擊式重量法、光散射法、振蕩天平法以及β射線法。格雷沃夫顆粒物檢測儀采用激光散射法對顆粒物進(jìn)行測量。
撞擊式重量法
撞擊式重量法是目前國標(biāo)GB/T 18883中推薦采用的方法，具體的實施方法可參見GB/T 17095。
重量法測量顆粒物濃度普遍采用大流量采樣器，原理為采樣泵抽取一定體積的空氣進(jìn)入切割器，將空氣動力學(xué)直徑小于等于10 μm的顆粒物切割分離，PM10顆粒隨著氣流經(jīng)切割器的出口被阻留在已稱重的濾膜上。根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差及采樣體積，計算出PM10的濃度。
撞擊式重量法原理簡單，可靠性較好，是我國測定PM10的標(biāo)準(zhǔn)方法，可作為其他PM10測量方法的校正。但它的缺點也很明顯：依靠手工操作，步驟繁復(fù)，自動化程度低，在操作過程中增加了實驗誤差；儀器笨重，無法在線測量；噪聲較大，測量時間較長。
光散射法
光散射法能夠很好地滿足室內(nèi)PM10濃度的快速、實時、準(zhǔn)確的測量，國標(biāo)WS/T 206中專門對該方法進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定。
光散射法是基于當(dāng)光照射在空氣中的PM10顆粒物上時，產(chǎn)生散射光，散射光的光強度與其PM10的質(zhì)量濃度成正比，通過測量散射光強度，按照光散射理論，計算出被測顆粒物的平均粒徑和濃度，并應(yīng)用質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)即可獲得PM10的質(zhì)量濃度。
光散射法具有的特點：
①由于光的穿透性強，可以實現(xiàn)非接觸性測量，無需從被測介質(zhì)匯總抽取試樣，從而提高了測量準(zhǔn)確度，對被測介質(zhì)的干擾也減為最少，特別當(dāng)被測介質(zhì)不可及或有毒時，這一優(yōu)點就表現(xiàn)得尤為明顯。
②粒徑測量范圍寬廣：按各種不同光散射原理工作的顆粒測量儀，其可測粒徑的下限可為零點幾微米或更小，而上限則可達(dá)1 mm左右，這個數(shù)值基本上滿足生產(chǎn)實踐中的實際需要。
③測量的對象廣：能對各種雙相介質(zhì)中的顆粒進(jìn)行測量。
④易于和電子計算機配合使用，從而實現(xiàn)測量過程和數(shù)據(jù)處理的全自動化，使測量裝置達(dá)到很高的智能化程度。
⑤需要已知的被測顆粒及分散介質(zhì)的物理參數(shù)量少。
⑥光散射法儀器一般具有快速、穩(wěn)定性好、體積小、操作簡便等優(yōu)點。
振蕩天平法
振蕩天平法是基于錐形元件振蕩微量天平原理。其振蕩系統(tǒng)由濾膜、空心錐形振蕩管和底座構(gòu)成，如左圖所示。濾膜規(guī)定在空心錐形振蕩管的頂部，工作時隨振蕩管一起振蕩；錐形振蕩管的底部和底座固定在一起，工作時底座和錐形振蕩管的底部不振蕩。錐形元件于其自然頻率下振蕩，振蕩頻率由振蕩器件的物理特性、參加振蕩的濾膜質(zhì)量和沉積在濾膜上的顆粒物質(zhì)量決定；由于振蕩器件的物理特性、參加振蕩的濾膜質(zhì)量是固定不變的，所以振蕩器件的振蕩頻率實際上取決于濾膜上的顆粒物質(zhì)量。工作時，空心錐形振蕩管和濾膜在驅(qū)動電路的驅(qū)動下以固有頻率振動，空氣通過濾膜從振蕩管中流過，空氣中的顆粒物積累在濾膜上，改變了振蕩系統(tǒng)的質(zhì)量，從而使整個系統(tǒng)的固有頻率發(fā)生變化，通過頻率計數(shù)電路對振蕩管頻率的測量就可以計數(shù)出對應(yīng)時間內(nèi)累計的顆粒物質(zhì)量的增量，通過計算可得出該段時間內(nèi)的顆粒物質(zhì)量濃度。
振蕩天平原理的優(yōu)點是實時性好，準(zhǔn)確度高，檢出限低。缺點是測量系統(tǒng)在50 ℃恒溫下工作，須將濾膜及洋氣加熱以去除水分，同時會使半揮發(fā)性污染物揮發(fā)，從而測出的數(shù)據(jù)偏低，此外，在濕度較大的雨天容易出負(fù)值。針對這個問題，振蕩天平方法的分析儀必須增加FDMS（即膜動態(tài)測量系統(tǒng)），用于增加收集揮發(fā)性顆粒物。美國EPA認(rèn)證的、基于該原理的測量儀均要求有FDMS功能。
β射線法
β射線法測定PM10濃度，是基于β粒子穿透物質(zhì)時強度隨吸收層厚度增加而減弱的原理實現(xiàn)的。原子核在發(fā)生β衰變時，放出β粒子，β粒子實際上是一種帶電粒子，它的穿透能力較強，當(dāng)它透過一定厚度的吸收物質(zhì)時，其強度隨吸收層厚度增加而逐漸減弱的現(xiàn)象，稱為β吸收。環(huán)境空氣由采樣泵吸入，經(jīng)過濾膜后排出，顆粒物沉積在濾膜上，當(dāng)β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時能量發(fā)生衰減，通過對β射線衰減量的測定計算出PM10的濃度。
β射線衰減法是一種間接的測量方法，儀器的校準(zhǔn)需要使用標(biāo)準(zhǔn)膜片，標(biāo)準(zhǔn)膜片的材質(zhì)假定與所采集的顆粒物的成分相同。因此，測量的準(zhǔn)確性不僅與采樣流量的準(zhǔn)確性有關(guān)，還受顆粒物成分的影響。β射線吸收原理自動監(jiān)測儀適用范圍較廣，在24 h空氣質(zhì)量連續(xù)自動監(jiān)測中應(yīng)用廣泛。在污染較重或地理位置重要的地方，β射線吸收原理自動監(jiān)測儀可有效的反映出空氣中PM10污染濃度的變化情況，為環(huán)保部門進(jìn)行空氣質(zhì)量評估和政策提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。因此，β射線吸收原理是顆粒物檢測儀器的方法。
四種方法測量PM10的特點比較
森馥科技空氣質(zhì)量事業(yè)部
