大气降尘量测定方法

技术概述

大气降尘量测定是环境监测领域中一项重要的检测技术，主要用于评估空气中颗粒物的沉降情况。大气降尘是指在重力作用下，从空气中自然沉降到地面的颗粒物，其粒径一般大于10微米。这些颗粒物来源广泛，包括工业排放、建筑施工、道路扬尘、自然风沙等多种途径，对环境和人体健康都可能产生不良影响。

大气降尘量的测定对于环境质量评价、污染源追踪以及环境治理措施的制定具有重要意义。通过定期监测大气降尘量，可以了解区域环境空气质量状况，评估污染控制措施的效果，为环境保护决策提供科学依据。同时，大气降尘量的监测数据也是环境影响评价、环境规划和管理的重要参考指标。

在我国，大气降尘量的测定已形成较为完善的标准体系。目前主要依据的国家标准方法包括《环境空气降尘的测定重量法》（GB/T 15265-1994）等规范。这些标准方法规定了采样、分析、数据处理等全过程的技术要求，确保了测定结果的准确性和可比性。随着监测技术的不断发展，大气降尘量测定方法也在不断完善和优化。

大气降尘量通常以每月每平方公里面积上沉降的颗粒物质量来表示，单位为t/(km²·月)。这一指标能够直观反映区域环境空气中颗粒物的污染程度，是环境空气质量监测的重要组成部分。在不同地区、不同季节，大气降尘量可能存在较大差异，因此需要建立长期、连续的监测网络，获取具有代表性的监测数据。

检测样品

大气降尘量测定所涉及的检测样品主要包括以下几类：

• 降尘样品：通过降尘采集装置收集的大气自然沉降颗粒物，是主要的检测对象。降尘样品通常采集周期为一个月，能够反映该时段内大气颗粒物的沉降情况。

• 湿沉降样品：指通过降水（雨、雪等）带到地面的颗粒物和溶解性物质。湿沉降样品需要与干沉降样品区分采集，以了解不同沉降方式的贡献。

• 干沉降样品：指在没有降水条件下，通过重力作用沉降到地面的颗粒物。干沉降样品的采集需要避免降水的影响，通常采用专用采集装置。

• 对照样品：为保证检测结果的准确性，需要设置对照样品进行质量控制。对照样品包括空白样品和平行样品，用于评估采样和分析过程的可靠性。

检测样品的采集是大气降尘量测定的关键环节。采样点的选择应具有代表性，能够反映监测区域的环境特征。采样点应避开明显的局部污染源，如烟囱、施工场地等，同时应考虑地形、气象等因素的影响。采样高度一般为5-15米，采样口应水平放置，避免雨水和鸟类粪便等干扰。

样品采集后需要进行妥善保存和运输。降尘样品通常保存在干燥、避光的环境中，避免样品受潮、污染或损失。运输过程中应防止样品撒漏或混入杂质。样品接收后应尽快进行分析，或在规定条件下保存至分析前。

检测项目

大气降尘量测定的检测项目主要包括以下内容：

• 降尘总量：这是最基本的检测项目，反映单位面积、单位时间内沉降的颗粒物总质量。降尘总量以t/(km²·月)表示，是评价大气颗粒物污染程度的重要指标。

• 非水溶性降尘：指降尘样品中不溶于水的部分，主要来源于土壤风沙、工业粉尘等。非水溶性降尘的含量可以反映颗粒物的来源特征。

• 水溶性降尘：指降尘样品中可溶于水的部分，包括各种无机盐类和可溶性有机物。水溶性降尘主要来源于工业排放、海盐粒子等。

• 降尘化学组分：根据监测目的，可以对降尘样品进行化学组分分析，包括金属元素（如铅、镉、铬、汞等）、无机离子（如硫酸根、硝酸根、氯离子等）以及有机物等。

• 降尘粒度分布：通过粒度分析，了解降尘颗粒的粒径分布特征，对于污染来源分析和健康风险评估具有重要意义。

检测项目的选择应根据监测目的和评价要求确定。常规监测通常只需要测定降尘总量，而专项调查或污染源追踪则需要分析更多的检测项目。检测项目的设置还应考虑样品量、分析方法可行性以及检测成本等因素。

在进行化学组分分析时，需要注意样品的前处理方法。不同组分的分析可能需要采用不同的消解方法或提取方法，以确保分析结果的准确性。同时，应注意分析过程中的质量控制，采用标准物质进行方法验证。

检测方法

大气降尘量测定的检测方法主要包括以下几个步骤：

一、采样方法

采样是大气降尘量测定的第一步，直接影响到检测结果的代表性和准确性。目前常用的采样方法包括：

• 集尘缸法：这是最常用的降尘采样方法。采用圆筒形或方形集尘缸放置于采样点，收集自然沉降的颗粒物。集尘缸一般由玻璃或塑料制成，内径一般为15-30厘米，高度为30-60厘米。采样前需在集尘缸内加入适量的水或乙二醇溶液，以防止收集的降尘被风吹走。

• 干湿沉降分离采样法：采用特殊的采样装置，分别收集干沉降和湿沉降样品。这种采样方法可以了解不同沉降方式的贡献，但设备较为复杂。

• 自动采样法：采用自动采样装置，可以实现定时、连续采样，提高采样效率和数据质量。自动采样装置通常配有传感器，可以自动识别降水事件并进行相应处理。

二、样品前处理

样品采集后，需要进行前处理才能进行分析。前处理方法包括：

• 过滤分离：将集尘缸中的液体通过滤膜过滤，分离出颗粒物。滤膜通常采用0.45微米孔径的玻璃纤维滤膜或醋酸纤维滤膜。

• 干燥处理：将过滤后的颗粒物在干燥箱中干燥至恒重，通常干燥温度为105-110℃，干燥时间为2-4小时。

• 称重分析：使用电子天平称量干燥后的颗粒物质量，计算降尘量。称量时应注意环境湿度和温度的影响，在天平室内进行平衡后称量。

三、分析方法

大气降尘量的分析主要采用重量法，具体分析步骤如下：

• 将采集的样品过滤后，将滤膜连同颗粒物一起放入干燥箱中干燥。

• 干燥后将滤膜放入干燥器中冷却至室温。

• 使用感量为0.1毫克的电子天平称量滤膜质量。

• 扣除空白滤膜质量，得到颗粒物质量。

• 根据采样时间和采样面积计算降尘量。

降尘量计算公式为：降尘量[t/(km²·月)] = (W₂-W₁)×10⁶/(S×n)×30/n

其中，W₂为采样后滤膜质量，W₁为空白滤膜质量，S为采样面积(cm²)，n为采样天数。

四、化学组分分析方法

对于降尘化学组分的分析，需要采用仪器分析方法：

• 金属元素分析：可采用原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)或电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行分析。样品需要采用酸消解方法进行前处理。

• 无机离子分析：可采用离子色谱法进行分析，样品用水或稀酸提取后即可进样分析。

• 有机物分析：可采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)或液相色谱法(HPLC)进行分析。

五、质量控制

为保证检测结果的准确性，需要进行严格的质量控制：

• 设置空白对照：每次采样应设置空白对照，以评估采样和分析过程中的污染情况。

• 平行样分析：每个样品应进行平行样分析，以评估分析的精密度。

• 标准物质分析：定期采用标准物质进行方法验证，确保分析结果的准确性。

• 仪器校准：分析仪器应定期进行校准和维护，确保仪器处于良好的工作状态。

检测仪器

大气降尘量测定所需要的主要检测仪器和设备包括：

• 集尘缸：用于收集大气降尘样品，一般由玻璃或聚乙烯塑料制成，规格为内径15厘米、高30厘米的圆筒形容器。集尘缸应具有足够的强度和化学稳定性，不会与样品发生化学反应。

• 电子天平：用于称量样品质量，感量应达到0.1毫克。电子天平应定期进行校准，确保称量结果的准确性。天平应放置在稳定、无震动的工作台上，避免气流干扰。

• 干燥箱：用于干燥样品，温度控制范围为室温至200℃以上。干燥箱应具有良好的温度均匀性和稳定性，干燥温度一般为105-110℃。

• 干燥器：用于冷却干燥后的样品，内装变色硅胶或无水氯化钙等干燥剂。干燥器应保持良好的密封性，防止样品吸湿。

• 过滤装置：用于分离样品中的颗粒物，包括抽滤瓶、布氏漏斗、真空泵等。过滤装置应具有良好的密封性，避免样品损失。

• 滤膜：用于截留颗粒物，通常采用玻璃纤维滤膜或醋酸纤维滤膜，孔径为0.45微米。滤膜在使用前应在干燥器中平衡至恒重。

• 原子吸收分光光度计：用于测定降尘中的金属元素，如铅、镉、铬、铜、锌等。仪器应定期进行校准，确保测定结果的准确性。

• 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)：用于同时测定多种金属元素，具有分析速度快、灵敏度高、线性范围宽等优点。

• 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)：用于超痕量金属元素的测定，具有极高的灵敏度和检出限。

• 离子色谱仪：用于测定降尘中的无机离子，如硫酸根、硝酸根、氯离子、铵根离子等。

• 气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)：用于测定降尘中的挥发性有机物和半挥发性有机物。

• 粒度分析仪：用于测定降尘颗粒的粒径分布，可采用激光衍射法或沉降法。

上述仪器设备应根据检测项目的需要进行配置，并定期进行校准和维护。仪器的性能指标应满足相关标准方法的要求，确保检测结果的准确性和可靠性。

应用领域

大气降尘量测定在多个领域具有广泛的应用：

• 环境质量监测：大气降尘量是评价环境空气质量的重要指标之一。各级环境监测站定期开展大气降尘量监测，了解区域环境空气质量状况，为环境质量评价提供基础数据。

• 环境影响评价：在建设项目环境影响评价中，大气降尘量监测是重要的现状调查内容。通过监测项目区域及周边的大气降尘量，评估项目建设的环境影响。

• 污染源调查：通过对不同区域、不同时段大气降尘量的对比分析，可以识别污染源的类型和分布，为污染源治理提供科学依据。

• 工业园区监测：工业园区是大气颗粒物污染的主要来源之一。在工业园区开展大气降尘量监测，可以了解园区污染排放状况，评估污染控制措施的效果。

• 施工场地监测：建筑施工、道路施工等施工场地容易产生扬尘污染。通过监测施工场地周边的大气降尘量，可以评估施工扬尘的影响范围和程度。

• 矿山环境监测：矿山开采过程中会产生大量的粉尘，对周边环境造成污染。大气降尘量监测是矿山环境监测的重要内容，可以评估矿山粉尘污染的程度和范围。

• 城市环境卫生管理：大气降尘量是城市环境卫生管理的重要指标。通过监测不同区域的大气降尘量，可以了解城市环境卫生状况，指导环境卫生管理工作。

• 科学研究：大气降尘量数据是大气环境科学研究的重要基础数据，可用于研究大气颗粒物的来源、迁移转化规律以及环境影响等。

• 农业环境影响评估：大气降尘中的有害物质可能对农作物和土壤造成污染。通过监测农业区域的大气降尘量和化学组分，可以评估大气污染对农业环境的影响。

• 生态监测：大气降尘对生态系统可能产生影响，如降尘沉降到水体中可能影响水质，沉降到土壤中可能改变土壤性质。大气降尘量监测是生态监测的重要组成部分。

随着环保要求的不断提高，大气降尘量测定的应用领域还在不断拓展。各级政府部门、企业、科研机构等都对大气降尘量监测数据有较大的需求，推动了大气降尘量测定技术的发展和应用。

常见问题

问题一：大气降尘量测定中采样点如何选择？

采样点的选择是大气降尘量测定的关键环节，直接影响监测结果的代表性和准确性。采样点应选择在开阔、平坦的区域，周围没有高大的建筑物或树木遮挡，能够反映监测区域的环境特征。采样点应避开明显的局部污染源，如烟囱、施工场地、道路等。同时，采样点应考虑地形、气象等因素的影响，一般选择在主导风向的上风向或下风向分别布设采样点，以了解污染源的分布情况。采样高度一般为5-15米，采样口应水平放置。在城市区域，采样点可布设在建筑物顶部；在农村区域，采样点可布设在专门的采样塔上。

问题二：大气降尘量测定中如何避免样品污染？

样品污染是影响大气降尘量测定准确性的重要因素。为避免样品污染，应采取以下措施：首先，采样容器应清洗干净，并进行空白试验；其次，采样时应避免人为活动对样品的影响，如在采样过程中不要打开集尘缸盖；第三，集尘缸内应保持适量的水或乙二醇溶液，防止收集的颗粒物被风吹走，同时可以抑制微生物的生长；第四，采样结束后应及时加盖密封，避免样品在运输过程中受到污染；第五，样品分析前应检查样品是否有异常情况，如是否有鸟类粪便、昆虫等混入，如有异常应剔除该样品。

问题三：大气降尘量测定中如何处理降水影响？

降水对大气降尘量测定有较大影响。一方面，降水可以将空气中的颗粒物带到地面，增加降尘量；另一方面，降水可能将集尘缸中收集的颗粒物溅出，造成样品损失。为处理降水影响，可采用以下方法：第一，采用干湿沉降分离采样装置，分别收集干沉降和湿沉降样品；第二，在降水后将集尘缸中的液体全部收集分析，避免溅出损失；第三，对于大雨事件，可以在降水结束后更换集尘缸，避免样品溢出；第四，在数据处理时，可以扣除或标注降水事件的影响，便于数据的解释和应用。

问题四：大气降尘量测定结果的单位如何换算？

大气降尘量测定结果通常以t/(km²·月)表示，但在实际应用中可能需要进行单位换算。常用的换算关系如下：1 t/(km²·月) = 1000 g/(km²·月) = 1 g/(m²·月) = 1000 mg/(m²·月)。如果采样周期不是整月，需要将结果换算为月平均值。换算公式为：月降尘量 = 实际降尘量 × 30/采样天数。在进行不同地区或不同时期的比较时，应注意单位的统一，确保数据的可比性。

问题五：大气降尘量测定的频次如何确定？

大气降尘量测定的频次应根据监测目的和要求确定。常规监测一般以月为周期，即每月采集一个样品，计算月降尘量。这种频次可以反映降尘量的月变化规律，获取长期监测数据。对于专项监测或污染事件调查，可以缩短采样周期，如每周或每两周采样一次，以了解降尘量的短期变化。在特殊情况下，如重污染天气期间，可以加密采样频次，获取更详细的监测数据。采样频次的确定还应考虑样品量、分析能力、监测成本等因素，在保证数据质量的前提下合理确定。

问题六：大气降尘量测定与其他颗粒物监测方法有何区别？

大气降尘量测定与PM2.5、PM10等颗粒物监测方法存在明显区别。首先，监测对象不同：大气降尘量监测的是自然沉降的大颗粒物（一般大于10微米），而PM2.5、PM10监测的是悬浮在空气中的细颗粒物。其次，采样方法不同：大气降尘量采用被动采样方式，依靠重力自然沉降收集；而PM2.5、PM10采用主动采样方式，通过抽气泵采集空气中的颗粒物。第三，监测周期不同：大气降尘量监测周期通常为一个月，反映长期污染水平；而PM2.5、PM10监测周期通常为小时或日，反映实时污染状况。第四，应用领域不同：大气降尘量主要用于评价区域环境污染程度和污染源贡献；而PM2.5、PM10主要用于空气质量评价和健康风险评估。在实际应用中，各种监测方法互为补充，共同构成大气颗粒物监测体系。

问题七：大气降尘量测定结果异常如何处理？

在监测过程中，可能出现大气降尘量测定结果异常的情况，如测定值明显偏高或偏低、数据波动较大等。处理异常结果时，应首先检查采样和分析过程是否存在问题：采样容器是否破损或污染、采样位置是否受到局部污染源影响、分析过程是否存在操作失误或仪器故障等。如果是采样或分析过程的问题，应剔除该异常数据，并重新采样分析。如果不是操作问题，应分析异常原因，如气象条件变化、污染事件影响等，并在数据报告中加以说明。对于连续出现的异常数据，应进行全面排查，找出问题原因并采取纠正措施。在数据处理时，应保留原始记录，标注异常数据及处理方式，确保数据的可追溯性。