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大气中TSP、PM10和PM2.5的监测一、实验目的1、了解中流量大气采样器和四通道采样器的基本原理，掌握使用方法。2、学习质量法在大气环境监测中的应用。3、重点掌握滤膜的称量、采样器参数的设定与读取。二、实验原理采样原理：采样头通过冲击式切割器实现不同粒径颗粒物的选择性分离，小于2.5µm、小于10µm的颗粒随气流绕过碰撞器而在下游捕集在滤膜上。测定PM10和PM2.5的方法是基于重力原理制定的，本实验使用的是国内外广泛采用的滤膜捕集-重量法。原理为选用一定切割特性的采样器，以恒速抽取一定体积的空气通过已经恒重的滤膜，使环境空气中TSP和PM2.5被阻留在滤膜上，根据采样前后的滤膜重量之差及采样体积，即可以算出TSP和PM2.5浓度。滤膜经处理后，还可以进行组分分析。三、实验仪器1、PM2.5——四通道采样器2、TSP——中流量采样器3、8cm滤膜:提前一天恒温称重好放入烘箱；四张小膜供PM2.5用，一张大膜供TSP用4、分析天平感量0.1mg或0.01mg.5、恒温恒湿箱6、镊子手套等；四．实验步骤1.准备工作a．三楼天台上，安装两台仪器，调节采样器入口距地面高度为2.5m，并确保能正常通电及工作；b．提前一天用洁净镊子将滤膜夹入事先准备好的透明袋中，放入恒温恒湿箱进行24h恒重处理；2.采样过程：a．经过24h的恒重处理，称量滤膜（注意环境污染），分别平行称量五次取均值记录；然后将已称重的滤膜用镊子放入洁净采样夹内的滤网上，滤膜毛面应朝进气方向。将滤膜牢固压紧至不漏气。设置好仪器相关参数：24h采样，流量10L/min；b．采样过程中不定时对采样仪器进行4-5次检查。3.称量a．经过24h的采样过程，配戴实验手套用洁净镊子将滤膜从仪器切割器上夹入透明带中（此时应对折滤膜，避免样品损失）；b．将收集好的样品滤膜立即放入恒温恒湿箱恒重24h后，进行平行五次称量滤膜，最终取平均值记录；4.数据计算利用公式计算PM2.5和PM10以及TSP的含量:浓度含量（μg/m3）（）其中:W1——采样后滤膜重量gW2——采样前空白滤膜重量gQ——采样一起平均采样流量L/mint——采样时间1440min五、数据分析1、PM2.5表12014.9.16大气中PM2.5采样数据通道CH1CH2CH3CH4流量L/min17.316.217.217W0采样前重量/g0.0910.14760.09020.453W1采样后重量/g0.09190.1480.0920.092(W1-W0)差值/g0.000900.00040.00180.001424h大气中PM2.5浓度含量36.12717.14772.67457.190本小组是在2014.9.26日17：00—次日17：00进行PM2.5采样。其中监测数据是来源于北京市环境监测官方微博发布的实时浓度数据，选择城六区（包括海淀区）数据：图19.26采样所测PM2.5的实验数据和监测数据讨论分析如下：a．从图中可以看出，小组实验测得数据与监测日均浓度几乎吻合，稍有偏高；b．根据小组成员记录和收集到的气象条件显示，由于26晚间本市有雷阵雨，地面转偏北风，天气条件有利于污染颗粒物的扩散；到27日白天，气象条件依然适合污染物的扩散。因此在实验汇报上标明我们与实际监测数据有较大出入，是因为第一小组取26日当天的日均浓度作为日均浓度且26日当天大气污染严重，PM2.5含量极高并没有考虑采样时间上的不同。c．导致实测数据不准的原因主要有：称重前后的滤膜时所使用不是同一台天枰（由于原先实验室天枰数字跳动变化大我们换到1317进行称量），导致膜的重量数据稍有误差；在采样完后将滤膜从采样器取出后由于操作不熟练导致膜上的颗粒物有少量损失；由于小组人员之间协调和记录问题，实际采样时间应小于24h导致结果偏高；为了对本次实验的准确性进行说明，本小组又收集了本组实验前后两个小组的实验数据（即从9.25-17：00到9.28-17：00），与从环境保护监测站收集到的数据进行对比整理得到如下图.图29.25-9.28连续三天采样所测PM2.5的实验数据和监测数据（实时）注：时间统一按24h取，由于时间的取值不同，可能与其他小组所得结果不一样，本实验报告仅作参考；从图2中可以看出，9.25-9.26白天，PM2.5浓度较高，是中等污染。但经过26日晚的雷阵雨，大部分颗粒物被雨除，空气质量显著提高。到了9.28日白天，PM2.5浓度虽有提升，但平均浓度仍保持在70μg/m3以下，属于一级标准。图39.25-9.28连续三天采样所测PM2.5的实验数据和监测数据0501001502002509.25-9.269.26-9.279.27-9.28大气中PM2.5的含量μg/m3时间监测日均浓度实验日均浓度总结：对于颗粒物的去除来说，通常有物理和化学两种方法，而雨除是一种高效率的去除方法。雨除是指在云形成过程中，云滴首先与细颗粒凝结，再长大而成为雨滴，降落地面，从而使颗粒物在大气中去除。2.TSP分析本小组是在10.18-15：00开始进行大气TSP采样，采样时间为24h。地点为民大少医天台。表22014.10.18大气中TSP采样数据瞬时流量L/minW0采样前/gW1采样后/g（W1-W0）差值24h大气中TSP浓度含量mg/m31000.360.48850.12850.90经过小组协商，统一认为所测结果应予实际数值有较大误差，原因如下：a．时间。由于取样时并没有仔细的记录时间，所以导致最后计算时出现模糊不确定的数值取值；b．称量问题。因为实验室仪器总是跳动不稳定，所以称量的误差大；由于官方监测TSP数据在网络上不予公布，因此搜集了当天的气象资料和空气质量标准总悬浮颗粒物标准限值，以帮助完成实验分析：表32014.10.18北京地区气象条件表4空气质量标准总悬浮颗粒物标准限值单位mg/m3时间18日白天18日夜间19日白天气象条件大部分地区污染条件等级为4级，不利于污染物的扩散大部分地区污染条件等级为4~5级，不利于污染物的扩散风速小湿度大，污染气象条件等级为4级，不利于污染物的扩散浓度（mg/m3）一级标准二级标准三级标准年平均0.080.20.3000日平均0.120.30.5由表3看可以看出，当天北京市整体受均压场控制，污染物持续积累，空气质量较差；19日白天，持续处于均压场控制中，风力不大，不利于污染物扩散，空气污染较重；表4空气质量标准总悬浮颗粒物标准限值分为三类，北京市属于二类区（城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区），应严格执行二级标准，即TSP日均限值为0.3。但根据实际所测得数据（0.9mg/m3）显示当日TSP浓度甚至已经超越了三级标准（特定工业区执行）。因此，我们可以得出10.18-10.19日大气TSP污染严重，已远远超出标准限值。3.PM10分析本小组是在10.18-21：30开始进行大气PM10采样，采样时间为24h。地点为理工楼1311实验室。表52014.10.18-19大气中PM10采样数据表6空气质量标准总悬浮颗粒物标准限值单位mg/m3由表3看可以看出，当天晚间（18日）处于高压地区，即使没有机动车尾气污染，大气污染水平依然达4~5级。19日白天，持续处于均压场控制中，风力不大，不利于污染物扩散，空气污染较重；表6空气质量标准总悬浮颗粒物标准限值分为三类，北京市属于二类区（城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区），应严格执行二级标准，即PM10日均限值为0.15。但根据实际所测得数据瞬时流量L/minW0采样前/gW1采样后/g（W1-W0）差值24h大气中TSP浓度含量mg/m3100.13950.14790.00840.58浓度（mg/m3）一级标准二级标准三级标准年平均0.040.100.15日平均0.050.150.25（0.58mg/m3）显示PM10当日浓度甚至已经超越了三级标准（特定工业区执行）。因此，我们可以得出10.18-10.19日大气PM10污染严重，已远远超出标准限值。但相对于上述TSP浓度含量，PM10浓度含量相对较低，可见室内空气颗粒物还是低于室外大气中颗粒物，即室内空气质量较好于室外空气质量，但两者无论是TSP还是PM10都已超出标准限值