總懸浮顆粒物是指懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑≤100μm的顆粒物。總懸浮顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。城市大氣總懸浮顆粒物是造成全球大部分城市空氣污染嚴重的原因之一，世界各 國對之已進行過很多的研究。大量的研究顯示，總懸浮顆粒物的污染非常嚴重，是影響城市空氣品質的首要污染物。總懸浮顆粒物的源以人為來源為主，其匯則以濕沉降為主。總懸浮顆粒物對城市氣候的影響主要通過2種方式：一種是通過散射或吸收太陽輻射直接影響氣候；另一種是以雲凝結核的形式改變雲的光學特性和雲的分布而間接影響氣候。
基本介紹
- 中文名：總懸浮顆粒物
- 外文名：total suspended particulate
- 英文縮寫：TSP
- 當量直徑：≤100μm
- 學科：生態工程
- 領域：環境科學
簡介,分類,標準,危害,測量儀器,技術指標,技術特點,測量方法,原理,儀器,測定步驟,計算,注意事項,
簡介
總懸浮顆粒物是大氣質量評價中的一個通用的重要污染指標。它主要來源於燃料燃燒時產生的煙塵、生產加工過程中產生的粉塵、建築和交通揚塵、風沙揚塵以及氣態污染物經過複雜物理化學反應在空氣中生成的相應的鹽類顆粒。在我國甘肅、新疆、陝西、山西的大部分地區，河南、吉林、青海、寧夏、內蒙古、山東、四川、河北、遼寧的部分地區，總懸浮顆粒物污染較為嚴重。
分類
總懸浮顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源釋放到大氣中直接造成污染的物質，如：風揚起的灰塵、燃燒和工業煙塵。二次顆粒物是通過某些大氣化學過程所產生的微粒，如：二氧化硫轉化生成硫酸鹽。
粒徑小於100μm的稱為TSP，即總懸浮物顆粒；粒徑小於10μm的稱為PM10，即可吸入顆粒。TSP和PM10在粒徑上存在著包含關係，即PM10為TSP的一部分。國內外研究結果表明，PM10/TSP的重量比值為60—80%。在空氣品質預測中，煙塵或粉塵要給出粒徑分布，當粒徑大於10μm時，要考慮沉降；小於10μm時，與其他氣態污染物一樣，不考慮沉降。所有煙塵、粉塵聯合預測，結果表達TSP，僅對小於10微米的煙塵、粉塵預測，結果表達為PM10。
大氣中TSP的組成十分複雜，而且變化很大。燃煤排放煙塵、工業廢氣中的粉塵及地面揚塵是大氣中總懸浮微粒的重要來源。TSP是大氣環境中的主要污染物，中國環境空氣品質標準按不同功能區分3級，規定了TSP年平均濃度限值和日平均濃度限值。
空氣中的全部粉塵量為“總懸浮顆粒物”，去掉10微米以上的顆粒物，剩下的就是“可吸入顆粒物”，技術上標為PM10。我們經常聽到的“可吸入顆粒物”就是這個PM10。如果將5μm以上的顆粒物去掉，剩下的“可吸入顆粒物”為PM5。
標準
以每立方米空氣中總懸浮顆粒物的毫克數表示，用標準大容量顆粒採樣器在採樣效率接近100%濾膜上採集已知體積的顆粒物，恆溫恆濕條件下，稱量採樣前後採樣膜質量來確定採集到的顆粒物質量，再除以採樣體積，得到顆粒物的質量濃度。
國家環境質量標準規定，居住區日平均濃度低於0.3毫克/立方米，年平均濃度低於0.2毫克/立方米。
危害
總懸浮顆粒物對人體的危害程度主要決定於自身的粒度大小及化學組成。TSP中粒徑大於10微米的物質，幾乎都可被鼻腔和咽喉所捕集，不進入肺泡。對人體危害最大的是10微米以下的浮游狀顆粒物，稱為飄塵（後改稱為可吸入顆粒物，大於2.5微米，小於10微米）。飄塵可經過呼吸道沉積於肺泡。慢性呼吸道炎症、肺氣腫、肺癌的發病與空氣顆粒物的污染程度明顯相關，當長年接觸顆粒物濃度高於0.2毫克/立方米的空氣時，其呼吸系統病症增加。
空氣中的大顆粒粉塵被人的鼻腔阻攔，小顆粒粉塵可能隨氣流進入氣管和肺部，這些粉塵被氣管和肺部的“巨噬細胞”吞食並消化，巨噬細胞吃不淨的那些細菌和病毒還會被白血球消滅掉。 人的鼻子的鼻毛、分泌物和黏膜可以將大多數大於10微米的粉塵過濾掉，只有小於10微米的顆粒物才會隨氣流進入氣管和肺部。因此，人們將“可吸入顆粒物”定義為“空氣中≤10微米的顆粒物”。
滯留在上呼吸道中的顆粒物能對黏膜組織產生刺激和腐蝕作用，引起炎症，進而導致慢性鼻咽炎、慢性氣管炎。滯留在細支氣管和肺泡中的可吸入塵能與直接進入肺深部的二氧化氮產生聯合作用，損傷肺泡和黏膜，引起支氣管和肺部產生炎症。長期持續作用，還會誘發慢性阻塞性肺部疾患，並出現繼發性感染，最後，導致肺心病的死亡率增高。此外，顆粒物的吸附能力使之成為大氣污染物的“載體”。可吸入塵能吸附有害氣體和液體，並將它們帶入肺臟深部，從而，促進疾病的發生。
測量儀器
雷射粉塵儀具有新世紀國際先進水平的新型內置濾膜線上採樣器，在連續監測粉塵濃度的同時，可收集到顆粒物，以便對其成份進行分析，並求出質量濃度轉換係數K值。可直讀粉塵質量濃度（mg/m），具有PM10、PM5、PM2.5及TSP切割器供選擇。儀器採用了強力抽氣泵，使其更適合需配備較長採樣管的中央空調排氣口PM10可吸入顆粒物濃度的檢測。
儀器符合工業企業衛生標準（GBZ1-2002）、工作場所有害因素接觸限值（GBZ2-2002）標準、衛生部WS/T206-2001《公共場所空氣中可吸入顆粒物（PM10）測定法-光散射法》標準、勞動部LD98-1996《空氣中粉塵濃度的光散射式測定法》標準以及鐵道部TB/T2323-92《鐵路作業場所空氣中粉塵測定相對質量濃度與質量濃度的轉換方法》等行業標準以及衛生部衛法監發 [2003] 225號檔案發布的《公共場所集中空調通風系統衛生規範》。根據《中華人民共和國計量法》，儀器具有《製造計量器具許可證》CMC標誌。
技術指標
1、 配置40mm濾膜線上採樣器;
2、 具有可更換粒子切割器PM10、PM5、PM2.5及TSP供選擇;
3、 直讀粉塵質量濃度（mg/m3），1分鐘出結果；
4、 大螢幕液晶顯示器，漢字選單提示；
5、 檢測靈敏度：（L） 0.01mg/m3，（H） 0.001mg/m3；
6、 重複性誤差：±2%；
7、 測量精度： ±10%；
8、測量範圍： （L） 0.01～100 mg/m； （H） 0.001～10 mg/m；
9、 測定時間：標準時間為1分鐘，設有0.1分及手動檔（可任意設定採樣時間）；
10、 具有公共場所監測模式、大氣環境監測模式以及勞動衛生模式。可計算出時間加權平均值（TWA）和短時間接觸允許濃度（STEL） 等；
11、 存 貯：可循環存儲999組數據；
12、定時採樣：可設定測量時間（1～9999）秒，關機時間（0～9999）秒，預熱時間（0～10）秒及採樣次數（1～9999）次；
13、 粉塵濃度超標報警閾值設定：濃度最大閾值： 65mg/m3，測定時間：（1～9999）秒；
14、輸出接口：（1）PC機通訊串列接口：RS232，（2）微型印表機輸出接口，（3）模擬量輸出接口：0—1V，(4) 數字量輸出接口：電平信號；
15、 電源：Ni-MH充電電池組（1.2V x 4），可連續使用8小時；附220VAC/12VDC 電源適配器；
16、具有濕度修正功能，數據更加準確；
17、 重量：2.4kg。
技術特點
（1）設計了可更換的粒子切割器，實現了PM10、PM5、 PM2. 5 、 TSP多種粒子分離切割器兼容。
（2）設計了線上濾膜採樣器，實現了連續監測粉塵濃度與濾膜採樣兼容，可以分析所收集到顆粒物的成份以及求出該場所的質量濃度轉換係數K值。
（3）採用雷射光源，質量濃度轉換係數不受顆粒物顏色的影響。
（4）設計了恆流控制器， 確保採樣流量恆定，切割曲線正確
（5）具有內裝光學標準散板，確保儀器高穩定性。
（6）具有特別的保護氣幕，避免了粉塵對儀器核心部件—光學系統的污染，確保儀器高可靠性
（2）設計了線上濾膜採樣器，實現了連續監測粉塵濃度與濾膜採樣兼容，可以分析所收集到顆粒物的成份以及求出該場所的質量濃度轉換係數K值。
（3）採用雷射光源，質量濃度轉換係數不受顆粒物顏色的影響。
（4）設計了恆流控制器， 確保採樣流量恆定，切割曲線正確
（5）具有內裝光學標準散板，確保儀器高穩定性。
（6）具有特別的保護氣幕，避免了粉塵對儀器核心部件—光學系統的污染，確保儀器高可靠性
（7）儀器設計了定時採樣功能，可根據設定時間定時採樣，定時啟動及關閉，所得數據可通過微型印表機記錄或導入PC機進行數據處理，此功能適合於大氣環境可吸入顆粒物連續監測。
（8）可設定粉塵濃度超標報警閾值，粉塵超標時蜂鳴器自動報警
（9）除設有適合室內公共場所粉塵監測的一般測量模式和適合大氣環境監測的定時採樣模式外，新增加了勞動衛生模式。
（8）可設定粉塵濃度超標報警閾值，粉塵超標時蜂鳴器自動報警
（9）除設有適合室內公共場所粉塵監測的一般測量模式和適合大氣環境監測的定時採樣模式外，新增加了勞動衛生模式。
測量方法
大氣中總懸浮顆粒物的測定（重量法）。
原理
用重量法測定大氣中總懸浮顆粒物的方法一般分為大流量(1.1—1.7m3/min)和中流量(0.05—0.15m3/min)採樣法。其原理基於：抽取一定體積的空氣，使之通過已恆重的濾膜，則懸浮微粒被阻留在濾膜上，根據採樣前後濾膜重量之差及採氣體積，即可計算總懸浮顆粒物的質量濃度。
本實驗採用中流量採樣法測定。
儀器
（1）中流量採樣器：流量50—150L/min，濾膜直徑8—10cm。
（2）流量校準裝置：經過羅茨流量計校準的孔口校準器。
（3）氣壓計。
（4）濾膜：超細玻璃纖維或聚氯乙烯濾膜。
（5）濾膜貯存袋及貯存盒。
（6）分析天平：感量0.1mg。
測定步驟
1.採樣器的流量校準：採樣器每月用孔口校準器進行流量校準。
2.採樣
（1）每張濾膜使用前均需用光照檢查，不得使用有針孔或有任何缺陷的濾膜採樣；
（2）迅速稱重在平衡室內已平衡24h的濾膜，讀數準確至0.1mg，記下濾膜的編號和重量，將其平展地放在光滑潔淨的紙袋內，然後貯存於盒內備用。天平放置在平衡室內，平衡室溫度在20-25℃之間，溫度變化小於±3℃，相對濕度小於50%，濕度變化小於5%；
（3）將已恆重的濾膜用小鑷子取出，“毛”面向上，平放在採樣夾的網托上，擰緊採樣夾，按照規定的流量採樣；
（4）採樣5min後和採樣結束前5min，各記錄一次U型壓力計壓差值，讀數準確至1mm。若有流量記錄器，則可直接記錄流量。測定日平均濃度一般從8：00開始採樣至第二天8：00結束。若污染嚴重，可用幾張濾膜分段採樣，合併計算日平均濃度；
（5）採樣後，用鑷子小心取下濾膜，使採樣“毛”面朝內，以採樣有效面積的長邊為中線對疊好，放回表面光滑的紙袋並貯於盒內。將有關參數及現場溫度、大氣壓力等記錄填寫在表1中。
表1 總懸浮物顆粒物採樣記錄
____________________市（縣） __________________監測點
月、日 | 時間 | 採樣溫度(K) | 採樣氣壓(kPa) | 採樣器 編號 | 濾膜 編號 | 壓差值(cm水柱) | 流量（m/min） | 備註 |
開始 | 結束 | 平均 | Q2 | Qn |
3．樣品測定：將採樣後的濾膜在平衡室內平衡24h，迅速稱重，結果及有關參數記錄於表2中。
表2 總懸浮顆粒物濃度測定記錄
_____________市（縣） _________________監測點
日期 | 時間 | 濾膜 編號 | 流量Qn (m3/min) | 採樣體積 (m3) | 濾膜重量(g) | 總懸浮顆 粒物濃度 (mg/m3) |
採樣前 | 採樣後 | 樣品重 |
分析者___________________ 審核者____________________
計算
總懸浮顆粒物(TSP,mg/m3)=W/(Qn·t)
式中：W——採樣在濾膜上的總懸浮顆粒物質量(mg)；
t——採樣時間(min)；
Qn ——標準狀態下的採樣流量(m3/min)，按下式計算：
Qn= Q2[(T3/T2)·(P2/P3)]1/2(273×P3)÷(101.3×T3)
=Q2[(P2/T2)·(P3/T3)]1/2(273/101.3)
=2.69×Q2[(P2/T2)·(P3/T3)]1/2
式中：Q2——現場採樣流量(m3/min)；
P2——採樣器現場校準時大氣壓力(kPa)；
P3——採樣時大氣壓力(kPa)；
T2——採樣器現場校準時空氣溫度(K)；
T3——採樣時的空氣溫度(K)。
若T3、P3與採樣器校準時的T2、P2相近，可用T2、P2代之。
注意事項
（1）濾膜稱重時的質量控制：取清潔濾膜若干張，在平衡室內平衡24h，稱重。每張濾膜稱10次以上，則每張濾膜的平均值為該張濾膜的原始質量，此為“標準濾膜”。每次稱清潔或樣品濾膜的同時，稱量兩張“標準濾膜”，若稱出的重量在原始重量±5mg範圍內，則認為該批樣品濾膜稱量合格，否則應檢查稱量環境是否符合要求，並重新稱量該批樣品濾膜。
（2）要經常檢查採樣頭是否漏氣。當濾膜上顆粒物與四周白邊之間的界線逐漸模糊，則表明應更換面板密封墊。
（3）稱量不帶襯紙的聚氯乙烯濾膜時，在取放濾膜時，用金屬鑷子觸一下天平盤，以消除靜電的影響。
