煙塵（通常源于燃燒過程）和粉塵（源于機(jī)械過程）是大氣污染和工業(yè)排放的主要成分之一。它們不僅降低能見度，更對人體呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，并可能攜帶吸附的有毒有害物質(zhì)。因此，檢測的核心任務(wù)是將空氣中難以直接觀察和計(jì)量的固體顆粒物，通過科學(xué)的采樣和測量方法，轉(zhuǎn)化為可量化、可比較、可監(jiān)管的濃度數(shù)據(jù)。這不僅為環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)、污染源達(dá)標(biāo)排放管理提供依據(jù)，也為流行病學(xué)研究、除塵設(shè)備效率評估和工藝優(yōu)化提供關(guān)鍵輸入。

一、環(huán)境空氣顆粒物檢測（環(huán)境監(jiān)測）

針對大氣環(huán)境，主要關(guān)注可吸入顆粒物。

1. 手工標(biāo)準(zhǔn)方法（濾膜稱重法 - 仲裁基準(zhǔn)）

• 原理：通過采樣系統(tǒng)，將一定體積的空氣抽過已知質(zhì)量的濾膜，顆粒物被截留在濾膜上。采樣后，在恒溫恒濕條件下稱量濾膜的質(zhì)量增加，計(jì)算顆粒物濃度。

• 關(guān)鍵設(shè)備：

  • PM??/PM?.?切割器：利用慣性撞擊原理，將空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于等于10μm或2.5μm的顆粒物分離并采集到濾膜上。

  • 大流量/中流量采樣器。

  • 十萬分之一分析天平（精度0.01mg）。

  • 恒溫恒濕稱重室（溫度20±1°C，濕度50±5% RH），以消除溫濕度對濾膜質(zhì)量的影響。

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • PM??：HJ 618《環(huán)境空氣 PM??和PM?.?的測定 重量法》

  • PM?.?：HJ 656《環(huán)境空氣顆粒物（PM?.?）手工監(jiān)測方法（重量法）技術(shù)規(guī)范》

• 結(jié)果：質(zhì)量濃度，單位μg/m³或mg/m³。

2. 自動(dòng)在線監(jiān)測方法

• β射線吸收法：利用β射線穿過顆粒物負(fù)載濾帶時(shí)的衰減程度來實(shí)時(shí)測定質(zhì)量濃度。需定期用標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行校準(zhǔn)。

• 微量振蕩天平法：讓顆粒物沉積在一個(gè)振蕩的錐形元件上，通過其振蕩頻率的變化直接測量質(zhì)量。精度高，但需復(fù)雜的溫濕度補(bǔ)償。

• 光散射法：通過測量顆粒物對光的散射強(qiáng)度來估算濃度，響應(yīng)快，常用于便攜式儀器或環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，但需定期用重量法校準(zhǔn)，易受粒徑和組分影響。

二、固定污染源廢氣顆粒物檢測（排放監(jiān)測）

針對煙囪、排氣筒等排放口，工況復(fù)雜，濃度高。

1. 手工標(biāo)準(zhǔn)方法（等速采樣濾膜稱重法 - 經(jīng)典方法）

• 原理：核心是“等速采樣”。即采樣嘴入口的吸氣速度必須與煙道內(nèi)該點(diǎn)的氣流速度相等，以保證采集到的顆粒物樣品具有代表性。

• 關(guān)鍵設(shè)備與步驟：

  1. 皮托管法測量煙氣流速：使用S型皮托管和微壓計(jì)，計(jì)算各采樣點(diǎn)的流速。

  2. 等速采樣系統(tǒng)：根據(jù)測得的流速，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)采樣泵的抽氣流量，使采樣嘴流速與煙道內(nèi)流速一致。

  3. 采樣：煙氣被抽入采樣管，經(jīng)加熱的采樣槍（防止冷凝）、旋風(fēng)分離器或沖擊瓶（去除大顆粒）后，顆粒物終被截留在玻璃纖維濾筒中。

  4. 稱重與計(jì)算：采樣前后，將濾筒在105°C下烘干至恒重并稱量，根據(jù)采樣體積計(jì)算排放濃度。

• 標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》及HJ 836-2017《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 重量法》（針對低濃度排放）。

• 關(guān)鍵參數(shù)：顆粒物排放濃度、煙氣含濕量、氧含量（用于折算基準(zhǔn)氧濃度下的排放值）。

2. 自動(dòng)在線監(jiān)測

• 抽取式：抽取煙氣，通過加熱管線輸送至分析儀，采用光散射、β射線或震蕩天平原理測量。

• 對穿式：在煙道兩側(cè)安裝發(fā)射和接收裝置，通過測量激光或紅外光透射率的衰減來反演顆粒物濃度。

• 后散射式：單側(cè)安裝，測量顆粒物對激光的后向散射光強(qiáng)。

三、粉塵特性進(jìn)階分析

除濃度外，顆粒物特性對健康影響和治理至關(guān)重要。

1. 粒徑分布：使用激光粒徑譜儀、低壓撞擊器等設(shè)備，分析顆粒物的數(shù)量/質(zhì)量隨粒徑的分布。

2. 形貌與成分分析：

   • 掃描電子顯微鏡：觀察單個(gè)顆粒的形貌（球形、不規(guī)則、聚合體）。

   • 能譜儀/質(zhì)譜儀：分析顆粒物的元素組成（如Si, Al, Ca, Fe, S, Pb, As等）。

   • X射線衍射儀：分析顆粒物的礦物晶體組成。

3. 化學(xué)組分分析：

   • 水溶性離子：使用離子色譜分析F?, Cl?, NO??, SO?²?, Na?, NH??, K?, Mg²?, Ca²?等。

   • 碳組分：使用熱/光學(xué)法分析有機(jī)碳、元素碳。

   • 重金屬：將濾膜消解后，用ICP-MS/AAS分析Pb, Cd, Hg, As, Cr等。