大气颗粒物检测方法与发展浅析

赵伏俊

摘要：大气环境的颗粒物是空气的主要污染物之一，由于大气颗粒物组成复杂和具有吸附功能，威胁着人体的健康。大气颗粒物对于人们的生活质量和全球气候状况都有着十分重大的影响，因此，本文主要研究了大气颗粒物检测的方法与发展进行分析判断大气环境污染的程度，通过对于大气颗粒物的检测分析对大气环境的治理净化途径。

关键词：大气颗粒物;检测方法;滤膜称重

1.大气颗粒物检测方法研究的必要性

随着工业革命的推进，大量的化石燃料被工业机器进行开采使用，化石燃料的使用在推动全球经济快速发展的同时也对大气环境造成了严重污染。大气颗粒物是大气中存在的各种固体和液态颗粒状物质的总称，大气颗粒物可以划分为一次污染物和二次污染物两种类型，一次污染物主要是指天然污染源和人为污染源直接释放到大气中对于空气造成的污染颗粒物，包括燃烧烟尘、土壤粒子等多种物质。而二次污染物主要是指气态污染物或者是气态污染物和尘粒之间发生化学反应或光化学反应所生成的物质，如氮氧化物、二氧化硫转化生成硫酸盐等，相对于一次污染物来说二次污染物的直径更小。大气颗粒物是空气中最重要的污染物之一，大气颗粒细物是空气动力学直径2.5μm以下的细微颗粒物可以吸入肺部与肺部气体进行交换，鼻毛和呼吸道的绒毛对于这种大气细颗粒物不能起到阻挡作用，导致大气颗粒细粒进入肺部，增大哮喘等呼吸道疾病患病概率，大气颗粒物比表面积大，容易成为一些细菌、病毒的传播载体，甚至会导致癌症的发生。大气颗粒物吸附重金属在一定条件下容易形成强毒性金属有机化合物，通过大气颗粒物从人们的呼吸道进入到人体造成对机体健康的损失。由于大气颗粒物比较细微极其容易进入人体呼吸道系统对人体的健康造成危害，并且大气颗粒物的可沉降性差，大多漂浮在大气环境中随着气流发生相对移动造成较大范围的空气污染。近些年来，随着国民经济的飞速增长人们对于大气环境越来越重视，我国大气环境科学领域随着时代科技进一步发展，大气颗粒物检测方法多种多样，加强人们对于大气颗粒物的相关认识是非常必要的。

2.大气颗粒物浓度的检测方法

2.1大气颗粒物质量浓度检测方法

氮气颗粒物质量浓度检测方法有滤膜称重法、微量振荡天平法、压电晶体法、β射线衰减法、光散射法等多种监测方法。其中滤膜称重法是当前最为基本的通用大气颗粒物检测方法，通常是利用气泵对待测样品气体进行一定流量的气体抽取，对于抽取的气体用特定的滤膜进行滤膜前后质量变化对比。滤膜称重法由于受到其他因素干扰程度小，测量精度高，通常作为检测颗粒物测量仪器精准的标定方法，是国家环境空气质量标准的规定方法，但是因为这种方法的操作较为复杂，将截获的大气颗粒物利用天平称取质量计算颗粒物的质量浓度，通常只用于大气颗粒物单点，某时段的定期检测。微量振荡天平法是具有对大气颗粒物质量浓度检测的精确度高实时性较好的检测方法，这种方法通常是基于锥形元件震荡微量天平的原理，客观反映颗粒物的真实浓度是属于重量法的检测方法。微量振荡天平法结构简单、在维护过程中操作容易、市场价格低等多种特点可以满足一般检测的需求，但是对于一些较为特殊的环境检测地点如潮湿地和污染严重的地区此种方法不建议使用。压电晶体法是利用石英压电晶体的一些特殊性能，将大气颗粒物进行沉降，利用产生与颗粒物质量相应的振荡频率。压电晶体的实施振荡频率可以计算出通过振荡频率得到待测样品中的大气颗粒物质量浓度。压电晶体法对于大气颗粒物是绝对质量浓度的获得，因此在结果精确度上较高，但是需要对设备进行及时的清理和维护，对于压电晶体上的灰尘要进行及时清理否则会对实验精度的测量结果造成影响。β射线衰减法是利用β射线衰减吸收的原理是将放射源14C发出的β粒子穿过一定厚度的滤纸β粒子被吸收，随着大气颗粒物的浓度升高，β粒子强度逐渐减弱。由于β射线衰减吸收法在测量过程中的衰减量值与颗粒物的质量有关，对于颗粒物的颜色，形状和化学成分等因素的变化不受到影响，因此在测量过程中操作简便，但是对于颗粒物的大小等一些其他数据参数的反馈无法进行，测量时间较长，再进行采样环境和颗粒物组分等一些因素干扰较大时无法对于测量的准确度进行提升改善。光散射法是在目前应用最为广泛的颗粒物检测方法，这种方法在一定的条件下，光照在空气的悬浮颗粒物时能够产生散射光，基于Mie散射理论能够对于波长和待测物直径颗粒相似的情况下通过光散射量与待测颗粒的质量成正比关系反映出所测的颗粒物大小。光散射法具有适用性广泛、检测速度快等多种优良特点，可实现对大气颗粒物的在线检测，是目前对空气大气颗粒物质量浓度检测的主要方法。但监测的结果受大气颗粒物颜色影响较大，在电气设备中的通过对于光电采集、控制处理预警显示和电源这四个板块儿的数学模型和光路结构优化与完善的多种措施，实现对于大气颗粒物的实时监测。

2.2大气颗粒物个数濃度检测方法

大气颗粒物个数浓度检测方法主要有显微镜观察法、气溶胶静电计、凝聚核测量器、法拉第杯法等多种测量方法。显微镜观察法是大气颗粒物个数浓度最基本的检测方法，这种方法主要是借助滤膜显微镜计算和测量个数浓度，通过捕捉收集滤膜表面的微粒、让滤膜在显微镜下成为透明体、观察技术等具体应用措施使显微镜观察法的具体应用方式，这种方法在测定过程中需要对特定的滤膜进行气体采集，对于采集气体的滤膜进行样品制作，用显微镜对于粒子进行观察计数完成整个过程。但是显微镜观察法在进行测量过程中，检测步骤比较复杂，并且测量周期较长，在进行显微镜观察法的测量时人为干预结果的影响对最终数据呈现结果的影响较大，导致最终的精确度往往较低。气溶胶静电计是国际公认粒子计数最高的标准，它通常是带有同种电荷的颗粒在气流的推动下进入静电计的法拉第杯室中，在法拉第杯适中形成电流回路，在回路的电流值与颗粒数量浓度关系进行颗粒物的测量，这种方法在检测过程中一定要确保检测仪器的准确性，在使用前要做好校准工作，提高检测效率。凝聚核测量器主要是有饱和段、冷凝段和光学单元构成的一种常见的颗粒物计数装置，凝聚核测量器是通过饱和蒸汽冷凝使样品空气的颗粒物表面附着层蒸汽，增大颗粒物体积后利用光折射方法对于大体积的颗粒物进行个数浓度测量，达到对于细微颗粒物准确测量的方式。

3.大气颗粒物检测技术发展趋势

伴随着科技进步，信息技术和自动化技术进入飞速发展时期，大气颗粒物检测技术受到新时代信息变化更迭的技术影响，未来的发展方向会朝着自动化、智能化的发展方向，利用现代化网络技术实现对于大气颗粒物监测技术的智能化信息发展，使大气颗粒物检测技术在实际的检测工作中可以呈现出集成化、高质量的现代系统化特征。大气颗粒物检测技术会随着时代的发展使大气颗粒物检测的范围和检测的领域扩宽的越来越广泛，在检测的过程中不断结合新时代信息技术降低人力发展成本，优化检测结构和检测技术，使大气颗粒物检测技术能够被更为广泛的应用。

4.总结

大气颗粒物是导致大气环境不断恶化的主要污染物，造成许多地区的雾霾天气不断，严重影响了人们的生产生活，对人们的生命健康造成威胁。目前，我们可以通过对大气颗粒物质量浓度检测或者对大气颗粒物个数浓度检测等多种方法间接反应环境污染程度，通过监测的大气颗粒物含量的参考数据分析对于环境治理提出更为切合实际的治理方法，通过科学决策有效改变大气污染情况。

参考文献：

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