颗粒物采样器是什么？

     颗粒物采样器是基于重量法或成分分析测量空气中颗粒物或某些成分的质量浓度而设计的采样器。在现场将颗粒物采集后，送回实验室称量或进行成分分析，计算空气中颗粒物的质量浓度。颗粒物采样器可分为总悬浮颗粒物采样器和颗粒物分级采样器。滤料采样器和高压静电沉降采样器，属于总悬浮颗粒物采样器；撞击式采样器、小旋风式采样器和向心力采样器属于颗粒物分级采样器。颗粒物分级采样器设定的级数和每一级的截留粒径由测定要求决定。可吸人颗粒物采样器是用分级采样器作为前级，将大颗粒加以截留，可吸人颗粒物穿过前级被滤料收集。
    (一)滤料采样器
    1．工作原理与仪器结构
    滤料采样也称为过滤法，用抽气泵将室内空气抽过适用的多孔滤料，空气中的颗粒物被截留在滤料上，同时记录抽过空气的流量和时间，计算采样体积。将滤料样品送回实验室称重或进行成分分析，用样品的质量与采样的体积计算质量浓度。
    滤料采样系统由滤料采样夹、流量调节阀、流量计和抽气泵组成。
    2．仪器技术指标和要求
    (1)采样体积  对于30 m³的房间，室内空气采样体积以3～6 m³为宜，因此采样流量不能小于4L／min。否则，即使24h采样得到的样品也不能准确测量室内空气质量标准限值；同时采样流量也不能过大，流量为20L／min时，采样时间不能大于3h。如果采样体积过大，采样器的净化效应会明显影响室内空气颗粒物浓度。采样流量的波动性应小于5％。
    (2)滤料采样系统密封性  要保证滤料采样系统在使用过程中的密封性，特别是在更换滤料后。要按照操作步骤检查其密封性。
    (3)对环境噪声的要求  室内用滤料采样器的噪声应小于55 dB。
    3．采样和测定步骤
    (1)采样前滤料的准备  将选好并处理过的玻璃纤维滤纸统一编号后，放人天平室平衡24h，天平室内的温度为20～25℃，温度变化不大于3℃；相对湿度小于50％，相对湿度变化小于5％。称量清洁玻璃纤维滤纸准确到0.2mg，每张滤纸要在30 s内称完，记录滤纸的编号和重量。将滤料平放在滤料运送盒内，不能折叠或卷曲。
    (2)采样测定方法步骤  打开滤料采样夹。放入准备好的玻璃纤维滤纸，毛面向上为收集样品面，再装好滤料采样夹，保证滤料安装正确，边缘不出现漏气。开启空气采样器，调节空气流量到需要值，计时开始。
    采样结束时检查流量是否有变化。如果流量降低，记录采样结束前的流量，关闭空气采样器，同时记录结束时间。打开滤料采样夹，用镊子轻轻取出玻璃纤维滤纸，检查滤料上样品痕迹颜色是否均匀、边缘是否清晰。如果颜色不均匀，指示滤纸孔径不均匀或者有针孔；如果边缘比较模糊，指示滤纸未安装好有漏气现象。这些样品是值得怀疑的或者说是无效的。将样品滤料有样品面向内对折，放回原运送夹内，送回实验室。
    将现场采样情况记录在专用记录单上，随着样品一起送回实验室。记录内容包括：采样日期、采样地点、采样项目、采样现场情况(现场平面图、采样点分布、门窗位置等)、采样器编号、采样结束时间和流量、采样过程出现的情况、采样现场气温和大气压，计算采样体积和标准状况下采样体积，采样人签字等。
    (3)采样后的具体处理。将样品滤料放回天平室，在称清洁滤料相同条件下放置24 h，然后称重准确到0.1 mg，记录样品滤料的重量，用式(6—1)计算空气中颗粒物的浓度：
    C一1000×(W2一W l)／vO     (6—1)
    式中，C为空气中颗粒物的浓度，mg／m³；W2为采样后滤纸称重量，g；W l为采样前滤纸称重量，g；V0为换算成标准状态下的采样体积，m³。
    (二)高压静电沉降采样器
    1．工作原理与仪器结构
    高压静电沉降采样器利用静电除尘原理，即利用电晕放电，使粉尘带上了电荷，在静电引力的作用下，被集尘极所捕集，从而达到空气净化的目的。采样器内有一针状电极，施加高电压产生电晕成为电晕区，另外有一直流电场作为收集区。抽气泵抽取空气通过采样器，当气溶胶通过电晕区时，气体电离产生的带电粒子附着在气溶胶颗粒上，使颗粒带电。带电的颗粒进人收集区，在电场的作用下，沉降在极性相反的收集板上。
    高压静电沉降采样器收集效率高，并且不存在阻力，可以把样品采集到不同介质上，供称量、成分分析或显微镜观察用。必须特别注意的是，采样器内有高压电，决不能用于有易燃、易爆气体或气溶胶的现场，以免发生危险。高压静电沉降采样器的结构示意。
    2．仪器技术指标和要求
    (1)采样体积。对于30 m³的房间，室内空气采样体积以3～6 m³为宜，因此采样流量不能小于4L／min。否则，即使24 h采样得到的样品也不能准确测量室内空气质量标准限值；同时采样流量也不能过大，流量为20L／min时，采样时间不能大于3h。如果采样体积过大，采样器的净化效应会明显影响室内空气颗粒物浓度。采样流量的波动性应小于5％。
    (2)采样阻力。由于高压静电沉降采样器的阻力很小，可选用功率较小的抽气泵，这样可使采样器的噪声水平大大下降。
    3．采样和测定步骤
    (1)在校核高压静电沉降采样器运行正常后，将称重的采样介质装在采样器上，然后再接通电源。
    (2)以上工序完成后，开启采样泵，将流量调至需要值。施加高电压，并开始计时。
    (3)采样结束后，关闭高电压，记录采样的结束时间。
    (4)小心取下采样介质，如果是薄膜介质，将有样品面向内对折，避免有样品脱落，放人运送包装箱内，更换上新介质继续采样。采样结束后，一定要关闭采样泵和电源。
    (5)将现场采样情况记录在专用记录单上，随样品一起送回实验室。记录内容包括：采样H期、采样地点、采样项目、采样现场情况(现场平面图、采样点分布、门窗位置等)、采样器编号、采样结束时间和流量、采样过程出现的情况、采样现场气温和大气压，计算采样体积和标准状况下采样体积，采样人签字等。
    (6)采样后的具体处理。将样品滤料放回天平室，在称清洁滤料相同条件下放置24 h，然后称重准确到0.1 mg，记录样品滤料的重量，用式(6—1)计算空气中颗粒物的浓度。
    (三)撞击式采样器
     1．工作原理与仪器结构
     撞击式采样器可以将气溶胶颗粒按其粒径大小进行分离，将数个撞击式采样器串联组合，便成为串级式撞击采样器，用这种撞击式采样器可以得到气溶胶颗粒分布的分散度信息。撞击式采样器是利用颗粒惯性撞击的原理，当气溶胶颗粒随空气流通过一孔口时，颗粒物具有与气流相同的末速度从孔口流出，如遇到与气流方向垂直的平板时，气流便改变方向，而气溶胶颗粒由于本身的惯性，改变方向滞后于气流，颗粒物的动量越大，滞后就明显，当超过某一临界值时，颗粒物在完全改变方向之前，便撞击在平板上，从而被平板截留，小于该临界值的小颗粒随气流继续流动。如果将孔口设计为不同的临界值，并按其大小进行串联，便可以将颗粒按照其空气动力当量直径分为若干部分。
    2．仪器技术指标和要求
    (1)采样流量  撞击式采样器的采样流量不仅影响采样体积．更重要的是决定截留颗粒的粒径。截留颗粒
粒径是撞击式采样器的关键技术指标，在出厂前应进行准确的标定，标定是在一个准确流量下进行的，使用时也必须在同样的流量下采样。
    (2)撞击式采样器的截留粒径  截留粒径是指对该粒径颗粒有50％的阻留效率。撞击式阻留不是静态筛分，是靠动态惯性碰撞阻留的。从撞击式采样器阻留曲线可以看出，阻留效率与粒径的关系曲线呈S形，并不存在一个阻留粒径的临界值。把阻留效率为50％所对应的粒径定为该级的截留粒径(D50)。如果把采样器设计成阻留性能曲线很陡，截留粒径可视为将颗粒按其粒径分为两部分的分割值。
    3．采样和测定步骤
    (1)采样前应将撞击式采样器各级清洗干净，使器壁、孔口内均无灰尘。
    (2)准备好测定过程中所用的玻璃或金属收集板、玻璃纤维滤纸、滤料和收集板运送包装、平头无齿镊子、秒表或自动计时器等。
    (3)将采样器装配好，确保各级连接处不漏气。开启采样抽气泵，记录采样的开始时间。如果采样器无自动稳流装置，要随时检查和调整流量值。
    (4)采样结束后，关闭抽气泵，记录采样结束时间。小心取下收集板和滤料，将滤料有样品面向内对折，避免有样品脱落，放人运送包装箱内，收集板平放在有盖的平皿内，送回实验室处理。
    (5)如果需要继续采样，要将采样器各级重新清洗干净，确保器壁、孔口内均无灰尘，更换上新的收集板和滤料方可继续采样。
    (6)将现场采样情况记录在专用记录单上，随样品一起送回实验室。记录内容包括：采样日期、采样地点、采样项目、采样现场情况(现场平面图、采样点分布、门窗位置等)、采样器编号、采样结束时间和流量、采样过程出现的情况、采样现场气温和大气压，计算采样体积和标准状况下采样体积，采样人签字等。
    (7)用式(6—2)计算空气中某一粒径范围颗粒物的浓度；用式(6—3)计算空气中颗粒总浓度。
    Ci一1000×(W2一W1)／vO     (6—2)
    C一∑Ci                       (6—3)
    式中，Ci为空气中某一粒径范围颗粒物的浓度，mg／m³；W2为采样后滤纸或收集板重量，g；W，为采样前滤纸或收集板重量，9；V0为换算成标准状态下的采样体积，m³；C为空气中颗粒总浓度，mg／m³。
    (四)小旋风式采样器
    1．工作原理与仪器结构
    小旋风式采样器适用于采集大于某一粒径的气溶胶颗粒。采样器人口位于圆柱形空腔的切线方向，出气口位于圆柱顶端中央，空气进人空腔内，沿圆锥内壁螺旋向下流至锥形的底部，然后垂直向上由出气口排出。当气溶胶颗粒随气流沿内壁流动时，离心力大于某一．临界值的颗粒会撞击附着在内壁上，沿锥形内壁掉到底部集尘杯内，离心力小于该临界值的颗粒随气流流出，从而可将大颗粒采集，流出的小颗粒可以用滤料过滤收集。
    2．仪器技术指标和要求
    (1)采样流量  小旋风式采样器与撞击式采样器相同，必须在指定的流量下采样，这样才能保证正确的截留粒径。
    (2)截留粒径  小旋风式采样器阻留性能曲线，不能像撞击式采样器那样设计得很陡，它适用于作为可吸入颗粒物的前级，模拟人体呼吸道的特性，预先将大颗粒截留，流出的可吸人颗粒物用滤料过滤收集。
    3．采样和测定步骤
    (1)采样前认真清洗小旋风式采样器，准备好滤纸并称重。进行收集前准备工作有：玻璃纤维滤纸、滤料采样夹、滤料运送包装、平头无齿镊子、秒表或自动计时器等。
    (2)将小旋风式采样器和滤料采样夹装配好，开启抽气泵，保证流量在规定值范围内，记录好采样的开始时间。
    (3)采样结束后，关闭抽气泵，记录采样结束时间。小心取下滤料，将滤料有样品面向内对折，避免有样品脱落，放人运送包装箱内，送回实验室处理。
    (4)如果继续进行采样，小旋风集尘杯样品是不需要的，可以只更换滤料便可采集下一个样品。
    (5)将现场采样情况记录在专用记录单上，随样品一起送回实验室。记录内容包括：采样日期、采样地点、采样项目、采样现场情况(现场平面图、采样点分布、门窗位置等)、采样器编号、采样结束时间和流量、采样过程出现的情况、采样现场气温和大气压，计算采样体积和标准状况下采样体积，采样人签字等。
    (6)测定完毕后可用式(6—2)计算空气中某一粒径范围颗粒物的浓度；可用式(6—3)计算空气中颗粒总浓度。
    (五)1句心力采样器
    1．工作原理与仪器结构
在向心力采样器内，气流通道中心设一个孔口，大颗粒收集器位于孔口下方并与孔口同心，收集器的底部为滤料。当气溶胶颗粒随空气流通过这个孔口时，颗粒物具有与气流相同的末速度从孑L口流出。流出气流遇到收集器则改变方向，沿收集器四周流动，而气溶胶颗粒由于本身的惯性，改变方向滞后于气流，颗粒物的动量越大，滞后就明显，当超过某一临界值时，大颗粒物则冲人收集器而脱离气流，小于该临界值的小颗粒随气流继续流动，从而达到分离的效果。
 2．仪器技术指标和要求
    向心力采样器与撞击式采样器相同，必须在指定的流量下采样，这样才能保证正确的截留粒径。
    3．采样和测定步骤
    (1)将准备好的滤料装在向心力采样器上，然后接通电源，开启抽气泵，保证流量在规定值范围内，记录好采样的开始时间。
    (2)采样结束后，关闭抽气泵，记录采样结束时间。小心取下滤料，将滤料有样品面向内对折，避免有样品脱落，放人运送包装箱内，送回实验室处理。
    (3)将现场采样情况记录在专用记录单上，随样品一起送回实验室。记录内容包括：采样日期、采样地点、采样项目、采样现场情况(现场平面图、采样点分布、门窗位置等)、采样器编号、采样结束时间和流量、采样过程出现的情况、采样现场气温和大气压，计算采样体积和标准状况下采样体积，采样人签字等。
    (4)测定完毕后可用式(6—2)计算空气中某一粒径范围颗粒物的浓度；可用式(6—3)计算空气中颗粒总浓度。
    (六)可吸入颗粒物采样器
    1．工作原理与仪器结构
    将小旋风式采样器或撞击式采样器设计成模拟人体呼吸道动力特性，用这种采样器作为可吸人颗粒物采样器的前级，把空气中悬浮颗粒物的大颗粒截留，可吸人颗粒物穿过该级，被后级滤料收集。称量采样前后滤料的重量，计算颗粒的量和空气中可吸入颗粒物的浓度。可吸人颗粒物采样器有定点固定式的，也有随身携带测量接触式的仪器。
    2．仪器技术指标和要求
    (1)可吸人颗粒物采样器入口处的线速度应大于3mm／s。定点固定式采样器的进口在各个方向应均匀分布。
    (2)采样器前级的截留特性：切割粒径D=10μm±0.5／μm；几何标准差δg=1.5±0.1。
    (3)室内空气污染物检测使用时，选用采样器的流量不宜大于20L／mi n。
    (4)采样流量直接影响切割粒径，因此，要保证在采样过程中流量稳定。采样过程中的流量变化要不大于±5％。
    (5)采样器材料应选用无静电材料，避免静电作用引起颗粒物的损失。
    3．采样和测定步骤
    (1)将采样器清洗干净、干燥，用撞击式采样器做前级的，要按照说明书进行操作，在撞击板上涂一薄层真空脂。  
    (2)将准备好的滤料装在采样器上，保证系统密封不漏气，然后接通电源，开启抽气泵。保证流量在规定值范围内，记录好采样的开始时间。
    (3)采样结束后，关闭抽气泵，记录采样结束时间。小心取下滤料，将滤料有样品面向内对折，避免有样品脱落，放人运送包装箱内，送回实验室处理。
    (4)将现场采样情况记录在专用记录单上，随样品一起送回实验室。记录内容包括：采样H期、采样地点、采样项目、采样现场情况(现场平面图、采样点分布、门窗位置等)、采样器编号、采样结束时间和流量、采样过程出现的情况、采样现场气温和大气压，计算采样体积和标准状况下采样体积，采样人签字等。
    (5)采样后的具体处理。将样品滤料放回天平室，在称清洁滤料相同条件下放置24 h，然后称重准确到0．1 mg，记录样品滤料的重量，用式(6—1)计算空气中可吸人颗粒物的浓度。