环境空气降尘测定新方法的变化与验证

贾利祥

（安徽省亳州生态环境监测中心，安徽 亳州 236800）

引言

研究表明，降尘可以产生更小的颗粒物，成为环境空气中各类二次反应的载体。降尘量也反映城市管理水平，影响百姓生活。要蓝天，要更干净的好环境，减少降尘量必不可少。很多地方已对降尘量开展考核，而降尘监测的标准已使用多年，有很多方面不满足实际监测工作的需要，降尘监测的标准修订势在必行，本文就新修订的标准进行了分析和验证。

1 新标准方法修订的必要性

1.1 相关生态环境标准

表1和表2分别为国内部分城市降尘量评价标准和部分国家和地区降尘评价标准。国内各城市，根据本地环境质量制定了评价标准，其中天津市、青岛市和南京市采用的是高于清洁对照点一定量来对城市降尘量进行评价。除德国标准较为宽松外，其他国家或地区的标准值均较国内严格。

表1 国内部分城市降尘量评价标准 单位：t/km2·30 d

表2 部分国家和地区降尘评价标准 单位：t/km2·30 d

根据 2019年生态环境部发布的最新要求，对重点区域实施降尘考核。京津冀及周边地区、汾渭平原各市平均降尘量不得高于 9 t/km2·30 d ；长三角地区不得高于 5 t/ km2·30 d，其中苏北、皖北不得高于 7 t/km2·30 d 。

1.2 生态环境管理工作的需要

大气降尘量的监测是开展较早的大气污染物例行监测项目，是反映大气尘粒污染的主要指标之一。我国环境保护“十三五”规划中提出要“分区施策改善大气环境质量”，“实施大气环境质量目标管理和限期达标规划”。2019年生态环境部实施重点区域降尘考核。因此，环境空气中降尘量的测定对于大气环境质量评价，以及评价各城市污染状况，实施城市大气环境质量目标管理具有重要意义[1]。

1.3 现行环境监测分析方法标准的实施情况和存在的问题

降尘是我国开展较早的大气污染物例行监测项目，1994年颁布的以重量法为基础的《环境空气 降尘的测定 重量法》（GB/T 15265-94），具有适用范围广、简便易行等优点，一直在我国环境监测工作中起着重要作用。现行国标经过二十多年的使用，也存在以下问题[2]：

（1）采样过程与国外标准存在明显差异，该方法对采样点位的设定要求不够细化，关于每个区域点位布设原则及注意事项未做要求；

（2）原标准对集尘缸的外形设计和材质要求过于单一。参考相关国际标准以上内容可以适当放宽。

（3）原集尘缸的设计未考虑防风、防鸟，增大了采样失败、样品废弃的可能性；

（4）处理样品时，手动去除干扰物受实验人员主观影响比较大，一些较小的干扰物很难肉眼识别以及人工去除，实验过程耗时且效果不佳；

（5）实验工具—淀帚有效面积较小，清理颗粒物不方便；

（6）该方法对质量控制要求不够细化，虽然该方法包括精密度和准确度部分，但应如何制备用于质量管理的样品未做说明；

（7）实验记录信息较少，除已规定的地点、编号、时间、标识等，应补充采样期间的异常天气说明等，有助于最终结果的解释与分析。

2 修订后与原标准对比的变化

2.1 适用范围和质量保证的变化

新标准简化为“测定环境空气中降尘的重量法”，使测定方法更突出明了。适用范围简化为“适用于测定环境空气中的降尘”，阐述更直接。新标准增加了质量保证和质量控制等内容。

2.2 设备和耗材的变化

（1）原标准中集尘缸为玻璃缸，缸底平整即可。本标准要求“集尘缸：内径（15±0.5）cm，高 30 cm 的圆筒形缸，材质为有机玻璃、玻璃或陶瓷，缸底要平整，缸内壁光滑，如有磨损，应立即更换”；本标准增加了 1 mm（18 目）金属筛；实际工作中，集尘缸面积较大，淀帚有效面积较小，改用面积较大、易冲洗的软质硅胶刮刀，提高实验效率。

（2）烘箱、一般实验室常用仪器和设备。原标准的测定过程使用了烘箱和一般实验室常用仪器和设备，但在“仪器”章节未提及，本标准在“仪器和设备”章节进行补充。

2.3 采样点的设置和样品采集的变化

（1）参考《环境空气质量手工监测技术规范》（HJ 194-2017），增加采样点周围水平面应保证有270°以上的捕集空间，不能有阻碍空气流动的高大建筑、树木或其他障碍物，并避开局部污染源等点位布设要求。

（2）参考《环境空气质量监测点位布设技术规范（试行）》（HJ 664-2013），并结合原标准中“如放置在屋顶平台上，距平台 1 m～1.5 m，避免平台上扬尘的影响”的规定，修改为“如放置在屋顶平台上，采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1 m，距平台 1 m～1.5 m，避免支撑物及平台上扬尘的影响”。

（3）集尘缸放置高度。原标准中“集尘缸放置高度应距离地面5 m～12 m”，通过查阅国外相关标准，ASTM 标准《降尘的采样与测定标准（可沉降颗粒物）》(D1739-98)未对集尘缸放置高度做出规定。ISO-DIS 4222-2-80《空气质量 大气降尘的测量 水平沉积缸法》要求集尘缸放置高度为（14±2）m。为了考察集尘缸布设高度对降尘采集量的影响，在同一采样点位，间距2 m，采集4 组平行样品，4组集尘缸放置高度分别为5 m、8 m、12 m、15 m，测定不同高度下降尘的采集量，确定更为合理的采样高度[3]。

（4）防鸟装置。本标准建议在林区、公园等鸟类聚集处布设点位时设置防鸟环，引用 ISO-DIS 4222-2-80《空气质量 大气降尘的测量 水平沉积缸法》中防鸟环的设计。

（5）样品保存。原标准未提及样品保存，本标准根据实际工作的需要，增加“样品保存”章节。

2.4 检出限的变化

原标准的“方法检测限为 0.2 t/km2·30 d”，新标准方法检出限为 0.3 t/km2·30 d，测定下限为 1.2 t/km2·30 d。

3 新方法验证

按照《检验检测机构资质认定生态环境监测机构评审补充要求》（国市监检测[2018]245号），环境检测机构要通过方法验证来证明本机构能够满足新方法的要求，进而通过资质认定。

3.1 使用的仪器设备和试剂耗材

电热鼓风干燥箱，调压电热板，电子天平；乙二醇，实验室内质控样品。通过与HJ 1221-2021标准方法进行比对，电热鼓风干燥箱和调压电热板均满足方法仪器和设备的要求。

3.2 样品的收集与保存

放缸时取下保鲜膜，记录地点、缸号、放缸时间。按月定期更换集尘缸，采样记录时间应精确到0.1 d。取缸时应核对地点、缸号，记录取缸时间，用保鲜膜覆盖缸口做好防尘，带回实验室。在夏季多雨及冬季多雪季节，应注意按照标准方法要求采取相应的措施。

样品采集后应尽快分析，如不能24 h内分析，应将样品按方法要求采取措施7 d内测定。

3.3 样品的分析过程

将瓷坩埚洗净，在烘箱中烘干、称量恒重。按照标准方法要求测量集尘缸的内径，用镊子将缸内异物取出，并用水将附着在异物上的尘粒冲洗下来后，将异物弃去。用硅胶刮刀把缸壁刮洗干净，将缸内溶液和尘粒转入烧杯中，用水反复冲洗截留在筛网上的异物以及软质硅胶刮刀，将附着在上面的尘粒冲洗下来后，将筛上异物弃掉[4]。

将烧杯中的收集液在电热板上缓慢加热蒸发、浓缩，冷却后用水冲洗杯壁，将溶液和尘粒全部转移到已恒重的瓷坩埚中，在电热板上缓慢加热至近干，然后烘干，称量至恒重。

3.4 空白试验和空白加标样的测定

将采样操作和样品保存时加入总量相同的同批次乙二醇水溶液，加入烧杯中。按照与样品测试相同的步骤进行实验室空白试样的制备、称量等；称取质控样品、采样操作和样品保存时加入总量相同的同批次乙二醇水溶液加入集尘缸，按照与降尘样品的测定相同的步骤进行实验室空白加标样的测定。

3.5 方法性能指标验证

3.5.1 方法检出限、测定下限方法检出限、测定下限的测试数据见表3。

表3 方法检出限、测定下限测试数据表 单位：t/km2·30 d

结论：本实验验证的检出限低于《环境空气 降尘的测定 重量法》（HJ 1221-2021）的方法检出限0.3 t/km2·30 d，测定下限为1.2 t/km2·30 d。

3.5.2 方法精密度

本实验室对从房顶屋檐上收集的尘土0.100 0 g，0.300 0 g，0.700 0 g，3种模拟降尘样品各6份进行测定，计算其精密度（见表4）。

表4 实验室内精密度测试数据表 单位：g

结论：模拟样品相对标准偏差符合《环境空气 降尘的测定 重量法》（HJ 1221-2021）的方法要求。

3.5.3 方法准确度

用0.100 0 g、0.300 0 g、0.700 0 g模拟样品测定空白加标回收率，加标回收率符合《环境空气 降尘的测定 重量法》（HJ 1221-2021）要求见表5。

表5 实验室内准确度测试数据表 单位：g

3.5.4 实际样品测定和验证结论

采集国控站点的实际降尘样品按照新标准方法进行检测，结果相关性均符合标准方法要求。本次实验完全按照《环境空气 降尘的测定 重量法》（HJ 1221-2021）标准要求的仪器设备、试剂材料、样品采集及分析步骤等进行方法确认。通过一系列实验数据，检出限、测定下限、精密度及准确度等均满足新标准方法的要求。方法具有较好的重复性和再现性，方法各项特性指标达到预期效果[5]。

4 结语

以上内容分析了《环境空气 降尘的测定 重量法》（HJ 1221-2021）相对于旧标准《环境空气 降尘的测定 重量法》（GB/T 15265-94）修订的必要性、适用范围的变化、设备和耗材的变化、采样点的设置和样品采集的变化等。对《环境空气降尘的测定 重量法》（HJ 1221-2021）标准中检出限、测定下限、精密度及准确度、实际样品测试等进行了验证，验证结果均满足相关标准方法的要求，为以后环境空气降尘项目的测定提供了一定的数据支撑。

结论：模拟样品测定空白加标回收率范围率符合《环境空气 降尘的测定 重量法》（HJ 1221-2021）要求。