颗粒物的定义、组成及检测方法

颗粒物的定义、组成及检测方法

颗粒物的定义

颗粒物，又称尘。大气中的固体或液体颗粒状物质。颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的颗粒物，二次颗粒物是由大气中某些污染气体组分（如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等）之间，或这些组分与大气中的正常组分（如氧气）之间通过光化学氧化反应、催化氧化反应或其他化学反应转化生成的颗粒物，例如二氧化硫转化生成硫酸盐。

来源

煤和石油燃烧产生的一次颗粒物及其转化生成的二次颗粒物曾在世界上造成多次污染事件。一次颗粒物的天然源产生量每天约 4.41×10^6 吨,人为源每天约0.3×10^6 吨。二次颗粒物的天然源产生量每天约.6×10^6吨,人为源每天约0.37×10^6吨。就总量来说，一次颗粒物和二次颗粒物约各占一半。颗粒物大部分是天然源产生的，但局部地区，如人口集中的大城市和工矿区，人为源产生的数量可能较多。从18世纪末期开始，煤的用量不断增多。20世纪50年代以后，工业、交通迅猛发展，人口益发集中，城市更加扩大，燃料消耗量急剧增加，人为原因造成的颗粒物污染日趋严重。

颗粒物组成

颗粒物的组成十分复杂，而且变动很大。大致可分为三类：有机成分、水溶性成分和水不溶性成分，后两类主要是无机成分。有机成分含量可高达50%（重量），其中大部分是不溶于苯、结构复杂的有机碳化合物。可溶于苯的有机物通常只占10%以下，其中包括脂肪烃、芳烃、多环芳烃和醇、酮、酸、脂等。有一些多环芳烃对人体有致癌作用,如苯并(a)芘等。可溶于水的成分主要有硫酸盐、硝酸盐、氯化物等，其中硫酸盐含量可高达10%左右。颗粒物中不溶于水的成分主要来源于地壳,它能反映土壤中成土母质的特征,主要由硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾等元素的氧化物组成。其中二氧化硅的含量约占10～40%，此外还有多种微量和痕量的金属元素，有些对人体有害，如汞、铅、镉等。

浓度测定

在标准状态下（即压力760毫米汞柱,温度为273K）气体每单位体积含尘重量（微克或毫克）数称为含尘浓度。测定方法主要有：

重量法

又叫重量浓度法，采用过滤器或其他分离器收集粉尘并称重的方法，是测定含尘量的可靠方法。过滤器可用滤纸、聚苯乙烯的微滤膜等。有多种测定仪器，如静电降尘重量分析仪可测出低达每标准立方米含尘10微克的浓度。若将已知有效表面积的集尘装置放在露天的适当位置，收集足够量的尘粒进行称重，可测定降尘量。

光散射法

激光粉尘仪具有新世纪国际先进水平的新型内置滤膜在线采样器，仪器在连续监测粉尘浓度的同时，可收集到颗粒物，以便对其成份进行分析，并求出质量

浓度转换系数K值。可直读粉尘质量浓度（mg/m3），具有PM10、PM5、PM2.5、PM1.0及TSP切割器供选择。仪器采用了强力抽气泵，使其更适合需配备较长采样管的中央空调排气口PM10可吸入颗粒物浓度的检测，和对可吸入尘PM2.5进行监测。

光度测定法

用一定强度的光线通过受测气体，或用水洗涤一定量的受测气体，使气体中的尘粒进入水中，然后用一定强度的光线通过含尘水，气体或水中的尘粒就对光线产生反射和散射现象，用光电器件测定透射光或散射光的强度，并与标准的光度比较，即可换算成含尘浓度。

粒子计算法

将已知空气体积中的粉尘沉降在一透明表面上，然后在显微镜下数出尘粒数目，测量结果用每立方厘米内的粒子数表示，必要时可换算成含尘浓度，其换算的近似值为：每立方厘米有500个尘粒,相当于在标准状态下含尘浓度每立方米约2毫克，2000个尘粒约为每立方米10毫克,20000个尘粒约为每立方米100毫克。

间接测量法

含尘气流以湍流状态通过测量管，由于粉尘粒子和管内壁之间的摩擦而使尘粒带电,测量电流量，即可根据标准曲线换算出含尘浓度。此外，用热电偶测定尘粒吸收特定光源的辐射热，可间接测出含尘浓度。在离子化室内，测出空气中尘粒对离子流的衰减。此法也可算出含尘浓度。测定下限可到每立方厘米 200个尘粒。

颗粒物的去除

颗粒物的去除主要是利用尘粒控制技术和微粒控制技术。此外改进燃烧技术，减少颗粒物的产生以及选择适用的除尘器，也是控制颗粒物对大气污染的有效措施。

机械力除尘

用机械力（重力、惯性力、离心力等）将尘粒从气流中分离出来。适用于含尘浓度高和颗粒较大的气体，其特点是结构较简单，基本建设投资和运转费用较低，气流阻力小，压力损失一般为10～70毫米水柱,但除尘效率不高，一般只有40～70%,其中离心力除尘器压力损失可达150毫米水柱,除尘效率可达90%。按除尘机械力的不同设计成的除尘器有重力除尘器、惯性力除尘器和离心力除尘器等。

洗涤除尘

是用水洗涤含尘气体，使尘粒与液滴或液膜碰撞而被俘获，并从气流中分离出来，随水排出。其优点是除尘效率比机械除尘高，一般能达到80～95%，高效洗涤除尘器可达到99%；缺点是除尘器的气流阻力和用水量都大,运转费用较高，洗涤水必须经处理后,才能重复使用或排放。按除尘作用的过程不同而设计成的除尘器，有旋风洗涤除尘器、喷射式除尘器、文丘里除尘器（也称文丘里洗涤器）等数种。

过滤除尘

常用的是袋式除尘器，滤袋材料采用天然纤维、合成纤维或玻璃纤维，要求过滤材料具有良好的机械强度和耐热性、耐腐蚀性。袋式除尘器的特点是除尘效率高，可达到99%，操作简便，但占地面积大，维修费用高，适用于处理含尘浓度较低的气体，可以去除粒径大于0.1微米的干尘粒。

静电除尘

在集尘电极和放电电极之间通以3～6万伏的高压直流电,在放电电极附近即产生电晕放电,使气流中的尘粒带电荷，带电尘粒被吸引而聚集到集尘电极上，集尘电极上的尘粒用震荡装置消除。静电除尘器有板式和管式、水平流式和垂直流式、干式和湿式之分。其特点是气流阻力小，能处理高温气体，除尘效率可达90～99.9%，不受尘粒所含水分的影响，适于处理含尘浓度低、尘粒粒径为0.05～50微米的气体。这种设备投资和维修费用较高，占地面积较大。尘粒的电学性质对除尘效率有影响。

此外，还有利用声波和磁力作用的声波除尘器和高梯度磁力除尘器等。为提高除尘效果，具有不同特点的除尘器，如适于净化高浓度、大粒径含尘气体的除尘器和适于净化低浓度、小粒径含尘气体的除尘器，可以组合使用。