第五章 空氣中顆粒物的測(cè)定
第一節(jié) 概述
空氣中固態(tài)和液態(tài)顆粒狀態(tài)的物質(zhì)統(tǒng)稱空氣顆粒物（particulate matter)。風(fēng)沙塵土、火山爆發(fā)、森林火災(zāi)和海水噴濺等自然現(xiàn)象，人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)中各種燃料（如煤炭、液化石油氣、煤氣、天然氣和石油)的燃燒是空氣顆粒物的重要來(lái)源。
顆粒物按大小可分為總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物和細(xì)粒子�？諝庵械念w粒物有固態(tài)和液態(tài)兩種形態(tài)。固態(tài)顆粒物中較小的有炭黑、碘化銀、燃燒顆粒核等，較大的有水泥粉塵、土塵、鑄造塵和煤塵等。液態(tài)顆粒物主要有雨滴、霧和硫酸霧等。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可產(chǎn)生大量生產(chǎn)性粉塵，根據(jù)性質(zhì)分為無(wú)機(jī)和有機(jī)粉塵。
空氣顆粒物污染對(duì)人群死亡率有急性和慢性影響，有一定的致癌作用，長(zhǎng)期吸入較高濃度的某些粉塵可引起塵肺。吸入鉛、錳、砷等毒性粉塵，經(jīng)呼吸道溶解后，可引起機(jī)體中毒的發(fā)生。粉塵作用于人體上呼吸道，早期可引起鼻粘膜刺激，毛細(xì)血管擴(kuò)張，久而久之，能引起肥大性鼻炎，萎縮性鼻炎，還可引起咽喉炎，支氣管炎等。經(jīng)常接觸生產(chǎn)性粉塵，也能引起皮膚、眼、耳疾病的發(fā)生。大麻、棉花、對(duì)苯二胺等粉塵可引起哮喘性支氣管炎、偏頭痛等變態(tài)反應(yīng)性疾病。瀝青粉塵在日光照射下通過(guò)光化學(xué)作用，可引起光感性皮炎、結(jié)膜炎和一些全身癥狀。飄浮在空氣中的顆粒物，若攜帶某些致病微生物，隨呼吸道進(jìn)入人體后，可引起感染性疾病的發(fā)生。如果吸入含致癌物粉塵，如鎳、鉻等，可導(dǎo)致肺癌的發(fā)生。
第二節(jié) 生產(chǎn)性粉塵
生產(chǎn)性粉塵是指在生產(chǎn)過(guò)程中形成的，并能長(zhǎng)時(shí)間飄浮在空氣中的固體微粒。它是污染工作環(huán)境、損害勞動(dòng)者健康的重要職業(yè)性有害因素，可引起多種職業(yè)性肺部疾病。
一、生產(chǎn)性粉塵的來(lái)源和分類
生產(chǎn)性粉塵的來(lái)源有：礦山開(kāi)采、鑿巖、爆破、運(yùn)輸、隧道開(kāi)鑿、筑路等；冶金工業(yè)中的原料準(zhǔn)備、礦石粉碎、篩分、配料等；機(jī)械鑄造工業(yè)中原料破碎、配料、清砂等；耐火材料、玻璃、水泥、陶瓷制造等；工業(yè)原料的加工；皮毛、紡織工業(yè)的原料處理；化學(xué)工業(yè)中固體原料處理加工，包裝物品等生產(chǎn)過(guò)程。凡防塵措施不夠完善，均可能有大量粉塵外逸污染生產(chǎn)環(huán)境。
生產(chǎn)性粉塵的分類方法很多，按粉塵的性質(zhì)可概括為兩大類：
1．無(wú)機(jī)粉塵（inorganic dust) 無(wú)機(jī)粉塵包括礦物性粉塵如石英、石棉、滑石、煤等；金屬性粉塵如鉛、錳、鐵、鈹、錫、鋅及其化合物等；人工無(wú)機(jī)粉塵如金剛砂、水泥、玻璃纖維等。
2．有機(jī)粉塵（organic dust) 有機(jī)粉塵包括動(dòng)物性粉塵如皮毛、絲、骨粉塵；植物性粉塵如棉、麻、谷物、亞麻、甘蔗、木、茶粉塵；人工有機(jī)粉塵如有機(jī)燃料、農(nóng)藥、合成樹(shù)脂、橡膠、人造有機(jī)纖維粉塵等。
在生產(chǎn)環(huán)境中，以單純一種粉塵存在的較少見(jiàn)，大部分情況下為兩種或多種粉塵混合存在，一般稱之為混合性粉塵（mixed dust)。
二、生產(chǎn)性粉塵的理化特性及其衛(wèi)生學(xué)意義
在職業(yè)衛(wèi)生實(shí)際工作中，根據(jù)生產(chǎn)性粉塵來(lái)源、分類以及其理化特性，能初步判定其對(duì)人體的危害性質(zhì)和程度。從衛(wèi)生學(xué)角度來(lái)看，應(yīng)該考慮粉塵的主要理化特性。
1．粉塵的化學(xué)成分、濃度和接觸時(shí)間 工作場(chǎng)所空氣中粉塵的化學(xué)成分和濃度是直接決定其對(duì)人體危害性質(zhì)和嚴(yán)重程度的重要因素。根據(jù)化學(xué)成分不同，粉塵對(duì)人體可有致纖維化、刺激、中毒和致敏作用。結(jié)晶形和非結(jié)晶形、游離型和結(jié)合型二氧化硅對(duì)人體的危害作用是不同的。粉塵中游離二氧化硅含量愈高，致纖維化作用愈強(qiáng)，危害愈大。非結(jié)晶形比結(jié)晶形二氧化硅致纖維化作用輕。某些金屬（如鉛及其化合物)粉塵通過(guò)肺組織吸收，進(jìn)入血循環(huán)，引起中毒。同一種粉塵，工作環(huán)境空氣中濃度愈高，暴露時(shí)間愈長(zhǎng)，對(duì)人體危害愈嚴(yán)重。
2．粉塵的分散度 分散度是指物質(zhì)被粉碎的程度，以粉塵粒徑的分布或質(zhì)量組成百分比來(lái)表示。前者稱為粒子分散度，粒徑較小的顆粒越多，分散度越高；后者稱為質(zhì)量分散度，粒徑較小的顆粒的質(zhì)量占總質(zhì)量百分比越大，質(zhì)量分散度越高。粉塵粒子分散度越高，其在空氣中浮游的時(shí)間越長(zhǎng)，沉降速度越慢，被人體吸入的機(jī)會(huì)就越多；而且，分散度越高，比表面積越大，越易參與理化反應(yīng)，對(duì)人體危害越大。當(dāng)粉塵粒子比重相同時(shí)，分散度越高，粉塵粒子沉降速度越慢；而當(dāng)塵粒大小相同時(shí)，比重越大的塵粒沉降速度越快。因此，在設(shè)計(jì)通風(fēng)防塵措施時(shí)，必須根據(jù)粉塵的比重，采用不同通風(fēng)速度。當(dāng)粉塵質(zhì)量相同時(shí)，其形狀越接近球形，在空氣中所受阻力越小，沉降速度越快。
粉塵分散度對(duì)人群健康的影響與其在呼吸道中的阻留有關(guān)。粉塵粒子的直徑、比重、形狀不同，粉塵在呼吸道各區(qū)域的阻留沉積率不同；不同直徑粉塵粒子在呼吸道的沉積部位也不同。一般認(rèn)為，小于15 mm的粒子可以進(jìn)入呼吸道，其中10～15 mm的粒子主要沉積在上呼吸道
3．粉塵的形狀和硬度 粉塵粒子的形狀在一定程度上也影響它的穩(wěn)定性（即在空氣中飄浮的時(shí)間)。質(zhì)量相同的塵粒，其形狀愈接近球形，則愈容易降落。 堅(jiān)硬的塵粒能引起呼吸道粘膜機(jī)械損傷，而進(jìn)入肺泡粒子，由于其質(zhì)量較小，環(huán)境濕潤(rùn)，并受肺泡腔表面活性物質(zhì)影響，可以減輕機(jī)械損傷的程度。
4．粉塵的溶解度 若組成粉塵的物質(zhì)對(duì)人體有害，那么，粉塵的溶解度越大，有毒物質(zhì)越易被人體吸收，粉塵的毒性作用就越大；而糖、面粉等無(wú)毒粉塵，溶解度雖大，易被人體吸收，也易被排出體外，對(duì)人體的危害較�。皇m對(duì)人體有毒性作用，是難溶物質(zhì)，在體內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生毒害作用，其危害極其嚴(yán)重。
5．粉塵的荷電性 粉塵在形成的過(guò)程中，各種粉塵粒子相互摩擦，或吸附空氣中的離子而帶電，空氣中90﹪～95﹪的塵粒帶有電荷。塵粒的荷電量除與其粒徑大小、比重有關(guān)外，還與工作環(huán)境的溫度和濕度有關(guān)。同性電荷相斥增強(qiáng)了粉塵粒子的穩(wěn)定性，異性電荷相吸使塵粒在撞擊中凝集而沉降。一般來(lái)說(shuō)，荷電塵粒在體內(nèi)易被阻留。
6．爆炸性 可氧化的粉塵（如煤、面粉、糖、硫磺、鉛、鋅)，在適宜的濃度條件（面粉、鋁、硫磺7 g/m3；糖10.3 g/m3)下，一旦遇到明火、電火花和放電時(shí)，即會(huì)發(fā)生爆炸，導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
第三節(jié) 粉塵濃度的測(cè)定
一、概述
粉塵濃度是指單位體積空氣中所含粉塵的量。粉塵在空氣中的濃度，直接決定粉塵對(duì)人體的危害程度，在工作場(chǎng)所空氣中，粉塵的濃度越高，吸入量越多，對(duì)人體危害越重。研究表明，用質(zhì)量相同而分散度不同的粉塵進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，塵粒直徑越�。�1～2 mm)，發(fā)病越快，病變也越嚴(yán)重；而在塵粒數(shù)目相同，但質(zhì)量不同的情況下，則僅在粒徑較大的（即質(zhì)量較大的)一組中發(fā)生塵肺，可見(jiàn)在塵肺發(fā)病過(guò)程中，粒子大小雖具有一定意義，但進(jìn)入肺內(nèi)粉塵的質(zhì)量起著更重要的作用。因此，世界各國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中，粉塵濃度均采用質(zhì)量濃度，即mg/m3表示。測(cè)定方法為濾膜重量測(cè)定法。
二、濾膜重量測(cè)定法
1．原理 用已知質(zhì)量的濾膜采集一定體積的含塵空氣，將粉塵粒子阻留在濾膜上。根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差和采樣體積，計(jì)算空氣中粉塵的濃度（mg/m3)。
式中，
2．樣品采集
（1)濾膜的準(zhǔn)備：用鑷子取下濾膜兩面的夾襯紙，將濾膜放在分析天平上稱量（W1)，在襯紙上記錄濾膜的編號(hào)和質(zhì)量。打開(kāi)采樣夾，將稱量好的濾膜平鋪于錐形環(huán)上，擰緊固定蓋。濾膜毛面應(yīng)向上，無(wú)皺褶和漏縫等。貯于樣品盒中備用。
（2)采樣：將粉塵采樣器固定在測(cè)塵點(diǎn)，在距地面1.5 m高（呼吸帶)處，調(diào)節(jié)流量（15～30L/min)，檢查無(wú)漏氣后將已準(zhǔn)備好的采樣夾放在粉塵采樣器的采樣漏斗中，扭緊頂蓋固定，采樣，記錄采樣的起始時(shí)間。估計(jì)濾膜上粉塵的增重1~20 mg時(shí)，停止采樣，記錄終止時(shí)間。取出濾膜夾，將受塵面向上迅速平放于采樣盒內(nèi)，用鑷子取出濾膜，使受塵面向內(nèi)折疊4~5次，用襯紙包好，貯于樣品盒內(nèi)，帶回。
記錄氣溫和氣壓；
（3)稱量：用鑷子取出采樣后的濾膜，放在分析天平上稱量，記錄質(zhì)量（W2)。
（4)計(jì)算空氣中粉塵的濃度。
3．方法說(shuō)明
（1)濾膜法操作簡(jiǎn)便、分析快速、阻塵率高、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，是我國(guó)目前通用的粉塵濃度測(cè)定方法。
（2)測(cè)塵濾膜是聚氯乙烯纖維制成的網(wǎng)狀薄膜，不易脆裂、有明顯的靜電性和憎水性，能牢固地吸附粉塵；并具有阻力小、耐酸堿、阻塵率高、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
（3)采樣后濾膜上粉塵質(zhì)量應(yīng)控制在1～20mg。若采集量過(guò)多，會(huì)造成微孔堵塞，阻力增大，且塵粒容易脫落；采集量過(guò)少，會(huì)增加稱量誤差。通常認(rèn)為采集塵量在10mg左右為最適宜。
（4)采樣后的濾膜一般不需要干燥，可直接稱量。若被測(cè)空氣的相對(duì)濕度在90%以上（或采樣后濾膜上發(fā)現(xiàn)有水霧)時(shí)，應(yīng)將濾膜置于硅膠干燥器中，干燥2 h后稱量，以后每干燥半小時(shí)稱量一次，直到相鄰兩次質(zhì)量之差不大于0.2 mg為止。
（5)粉塵采樣器在采樣前應(yīng)進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)：用手掌堵住濾膜進(jìn)氣口，在抽氣條件下，流量計(jì)的轉(zhuǎn)子應(yīng)即刻回到靜置狀態(tài)。否則表示有漏氣現(xiàn)象。
（6)生產(chǎn)環(huán)境空氣中含有油霧時(shí)，采樣后，必須用石油醚或航空汽油浸洗濾膜，除油，晾干后再稱量。
（7)聚氯乙烯濾膜不耐高溫，不能在55℃以上的采樣現(xiàn)場(chǎng)使用。
（8)本法要求采集平行樣本，兩個(gè)樣本濃度的相對(duì)偏差應(yīng)小于20%，取其平均值作為該采樣點(diǎn)的粉塵濃度。兩個(gè)樣本濃度的相對(duì)偏差應(yīng)大于20%時(shí)，視為無(wú)效樣本。
第四節(jié) 粉塵分散度的測(cè)定
粉塵分散度是指空氣中粉塵顆粒的粒徑分布程度，可用數(shù)量分散度和質(zhì)量分散度兩種方法表示。數(shù)量分散度是指各種粒徑范圍的粉塵粒子數(shù)量占粉塵總粒子數(shù)的百分比；質(zhì)量分散度是指各種粒徑范圍粉塵粒子的質(zhì)量占粉塵總質(zhì)量的百分比。粒徑小的粉塵粒子越多，粉塵分散度越高。我國(guó)現(xiàn)行衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)采用數(shù)量分散度表示粉塵分散度。測(cè)定方法有濾膜中國(guó)衛(wèi)生人才網(wǎng)法和自然沉降法。
一、自然沉降法
1．原理 空氣中的粉塵被采集到格林氏沉降器的金屬圓筒中，密閉靜置一定時(shí)間后，塵粒由于本身的重力作用而沉降到圓筒底部的蓋玻片上。在顯微鏡下，用目鏡測(cè)微尺測(cè)量蓋玻片上粉塵顆粒的大小，按粒徑分組計(jì)算百分率。
2．采樣 將蓋玻片用95%乙醇棉球擦凈，放入沉降器的凹槽內(nèi)（圖5-1a)，推動(dòng)滑板至與底座平齊，蓋上圓桶蓋，備用。
采樣時(shí)，將滑板向凹槽方向推動(dòng)，直至圓桶位于底座之外（圖5-1b)，打開(kāi)圓桶蓋，在采樣點(diǎn)距地面1.5 m高度處上下移動(dòng)2～3次，使被測(cè)空氣進(jìn)入圓桶內(nèi)。推動(dòng)滑板與底座平齊，蓋上圓桶蓋；將沉降器靜放3 h，將滑板退出座外，用少許明膠涂于蓋玻片四角，把事先擦凈的載玻片壓在凹槽上，使蓋玻片緊貼載玻片，取出貯于樣本盒中。
3．分散度的測(cè)量
（1)用物鏡測(cè)微尺標(biāo)定目鏡測(cè)微尺：目鏡測(cè)微尺放在目鏡筒內(nèi)，其刻度間距是固定的，用它來(lái)測(cè)量粉塵顆粒的大小。但粉塵顆粒在視野中的大小隨物鏡倍數(shù)的改變而改變，目鏡測(cè)微尺的刻度間距不能反映粉塵顆粒的真實(shí)粒徑。因此，必須用物鏡測(cè)微尺對(duì)目鏡測(cè)微尺進(jìn)行標(biāo)定，確定在所選的物鏡倍數(shù)下，目鏡測(cè)微尺刻度間距代表的真實(shí)長(zhǎng)度。
物鏡測(cè)微尺是一標(biāo)準(zhǔn)尺度，其總長(zhǎng)為1 mm，分為100等分，每一分度值為0.01 mm，即10 mm（圖5-2)。
測(cè)定分散度一般選用高倍鏡配合十倍的目鏡即可，特殊要求時(shí)可用油鏡。將待標(biāo)定的目鏡測(cè)微尺放入目鏡鏡筒內(nèi)，把物鏡測(cè)微尺置于載物臺(tái)上，先在低倍鏡下找到物鏡測(cè)微尺的刻度線，將其移至視野中央，然后換成高倍鏡，調(diào)至刻度線清晰，移動(dòng)載物臺(tái)，使物鏡測(cè)微尺的任一刻度線與目鏡測(cè)微尺的任一刻度線重合，然后找出兩尺另外一條重合的刻度線（圖5–3)，分別數(shù)出兩條重合刻度線間物鏡測(cè)微尺和目鏡測(cè)微尺的刻度數(shù)。
目鏡測(cè)微尺一個(gè)刻度的長(zhǎng)度為：
式中，l為目鏡測(cè)微尺一個(gè)刻度的長(zhǎng)度，mm；a為物鏡測(cè)微尺刻度數(shù)；b為目鏡測(cè)微尺刻度數(shù)；10為物鏡測(cè)微尺每刻度的長(zhǎng)度，mm。
在圖5-3中，目鏡測(cè)微尺45個(gè)刻度相當(dāng)于物鏡測(cè)微尺10個(gè)刻度，則目鏡測(cè)微尺一個(gè)刻度的長(zhǎng)度為：
（2)粉塵分散度的測(cè)量：取下物鏡測(cè)微尺，將粉塵標(biāo)本片放在載物臺(tái)上，先用低倍鏡找到粉塵粒子，然后在標(biāo)定目鏡測(cè)微尺時(shí)所用的放大倍率下，用目鏡測(cè)微尺測(cè)量每個(gè)粉塵粒子的大�。▓D5-4)。移動(dòng)標(biāo)本，使粉塵粒子依次進(jìn)入目鏡測(cè)微尺范圍，遇長(zhǎng)徑量長(zhǎng)徑，遇短徑量短徑，測(cè)量每個(gè)塵粒。每個(gè)標(biāo)本至少測(cè)量200個(gè)塵粒，分組紀(jì)錄，并計(jì)算百分率（表5-1)。
表5-1 粉塵分散度測(cè)量記錄表
單位 采樣地點(diǎn) 采樣時(shí)間 濾膜編號(hào)
| 粒徑(μm) | ＜2 | 2～ | 5～ | ≥10 | 總計(jì) |
| 塵粒數(shù)（個(gè)) | |||||
| 百分?jǐn)?shù)（%) | 100% |
4．方法說(shuō)明
（1)本法采樣無(wú)選擇性，操作簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性較好。
（2)用格林氏沉降器采樣后，必須保證在不受震動(dòng)和溫度變化不大的條件下靜止3 h，才能使在顯微鏡下所有可見(jiàn)塵粒完全沉降在蓋玻片上。
（3)所用玻片必須保持無(wú)塵，否則影響結(jié)果的準(zhǔn)確。采樣后制成的塵樣標(biāo)本，應(yīng)盡快進(jìn)行測(cè)量，并要求在送檢和存放過(guò)程中，避免振動(dòng)和污染。
（4)本法僅適用于顆粒狀塵樣的測(cè)定。采塵前后，應(yīng)選擇在空氣清潔的場(chǎng)所從沉降器中放置、取出蓋玻片。
二、濾膜溶解涂片法
同粉塵濃度測(cè)定一樣采樣。將采有粉塵的聚氯乙烯纖維濾膜放入小燒杯，加入少許醋酸丁酯，并用玻棒充分?jǐn)嚢�，制成均勻的粉塵混懸液，取一滴置載玻片上，均勻涂布，待自然揮發(fā)成透明膜。同沉降法一樣測(cè)定、計(jì)算分散度。
本法不適用于可溶于有機(jī)溶劑中的粉塵和纖維狀粉塵。所用器材用前必須潔凈，已制好的涂片標(biāo)本應(yīng)置玻璃平皿內(nèi)保存。涂片標(biāo)本粉塵粒子過(guò)密時(shí)，需加醋酸丁酯稀釋后重新制作涂片標(biāo)本。測(cè)量時(shí)的光學(xué)條件必須與標(biāo)定目鏡測(cè)微尺時(shí)一致；選擇涂片標(biāo)本中塵粒分布較均勻的部位進(jìn)行測(cè)量。
第五節(jié) 粉塵中游離二氧化硅的測(cè)定
二氧化硅是地殼表面的主要成份，占地表總量的3/4，主要存在花崗巖中。根據(jù)結(jié)構(gòu)二氧化硅分為結(jié)合型二氧化硅和游離型二氧化硅，游離型二氧化硅有較強(qiáng)的致病作用。游離型二氧化硅是指沒(méi)有與金屬及金屬氧化物結(jié)合的二氧化硅，常以結(jié)晶形態(tài)存在，化學(xué)式為SiO2。石英中游離二氧化硅含量通常在97﹪以上。粉塵中游離型二氧化硅的含量越高，則引起的病變程度越重，病變發(fā)展的速度越快。如含游離型二氧化硅70%以上的粉塵，往往形成以結(jié)節(jié)為主的彌漫性纖維病變，進(jìn)展較快，且易融合；而含游離二氧化硅低于10%時(shí)，肺內(nèi)病變則以間質(zhì)纖維化為主，發(fā)展較慢，且不易融合，粉塵中游離型二氧化硅是導(dǎo)致塵肺的關(guān)鍵因素。
游離SiO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，它是一種酸性氧化物，除可與氫氟酸反應(yīng)外，具有良好的抗酸性；與熱的強(qiáng)堿溶液，熔融的氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉作用轉(zhuǎn)變成可溶性硅酸鹽：
SiO2難溶于水；在0.1mol/L鹽酸、0.4mol/L氫氧化鈉和0.09mol/L碳酸鈉溶液中的溶解度分別為4.50×10-4mol/L、1.42×10-3mol/L、5.45×10-3mol/L。
我國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)粉塵中游離二氧化硅的不同含量，空氣中粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)也不相同。目前測(cè)定粉塵中游離二氧化硅含量的方法有堿熔鉬藍(lán)光度法、焦磷酸質(zhì)量法、X線衍射測(cè)定法等。本節(jié)重點(diǎn)介紹焦磷酸質(zhì)量法和堿熔鉬藍(lán)光度法。
一、焦磷酸質(zhì)量法
1．原理 在245～250 ℃溫度條件下，磷酸脫水生成焦磷酸：
焦磷酸與粉塵中的硅酸鹽、金屬氧化物作用，使之形成可溶性焦磷酸鹽，而游離二氧化硅幾乎不溶焦磷酸。將用熱焦磷酸處理過(guò)的的粉塵樣品溶液過(guò)濾，二氧化硅以殘?jiān)问酱嬖�，稱量殘?jiān)再|(zhì)量法測(cè)定游離二氧化硅含量。
2．采樣
（1)空氣中懸浮粉塵：用直徑75 mm的測(cè)塵濾膜，在呼吸帶高度或離地面1.5米處，以15～30L/min的流速采樣，采集0.2 g左右粉塵。
（2)積塵：在采樣地點(diǎn)，生產(chǎn)設(shè)備或其他物體上相當(dāng)于呼吸帶高度處采集沉降積塵約1 g。
3．樣品處理與測(cè)定
（1)將采集的粉塵樣品放在105±3 ℃烘箱中干燥2 h，稍冷，貯于干燥器中備用。如粉塵粒子較大，需要乳缽研磨至手捻有滑感為止。
（2)準(zhǔn)確稱取0.1～0.2 g粉塵樣品于錐形瓶或小燒杯中，加入磷酸、硝酸銨數(shù)，攪拌，使樣品全部濕潤(rùn)，置可調(diào)電爐上，插好帶有玻棒的300 ℃溫度計(jì)，迅速加熱到245～250 ℃，并不斷攪拌，保持15 min。
（3)樣品中如果含有煤、其他碳素及有機(jī)物時(shí)，應(yīng)在瓷坩堝中稱量，置高溫爐中，800～900 ℃灼燒30 min以上，使碳及有機(jī)物完全灰化，冷卻后用少許磷酸分次將殘?jiān)慈脲F形瓶或小燒杯中，再進(jìn)行步驟（2)。
（4)加熱15 min后，由電爐上取下錐形瓶，在室溫下冷卻至40～50 ℃，將內(nèi)容物緩慢傾倒入盛有40～50 ml熱蒸餾水（約80 ℃)的燒杯中，一面傾倒一面攪拌，充分混勻，用熱蒸餾水沖洗溫度計(jì)、玻棒及錐形瓶或小燒杯數(shù)次，洗液一并倒入燒杯中，使最后體積為150～200 ml。
（5)取慢速定量濾紙趁熱過(guò)濾。
（6)過(guò)濾后，用0.1mol/L鹽酸、熱水分別洗至濾出液中性。如用是用鉑坩鍋處理樣品時(shí)，要洗至無(wú)磷酸根后再洗三次。上述過(guò)程應(yīng)在當(dāng)日完成。
（7)將帶有殘?jiān)臑V紙折疊數(shù)次，放于已恒重的瓷坩堝中，在80℃烘箱中烘干，再于電爐上炭化，然后放入高溫爐（800～900 ℃)中灼燒30 min，取出，室溫下稍冷后，放入干燥器中冷卻1 h，稱至恒重并記錄。
當(dāng)粉塵中含有難以被焦磷酸溶解的物質(zhì)（如炭化硅、綠柱石、電氣石、黃玉等)時(shí)，需用氫氟酸處理。將帶有殘?jiān)臑V紙放入鉑坩堝內(nèi)，如步驟（7)灼燒至恒重，加入數(shù)滴1:1硫酸，使殘?jiān)繚駶?rùn)。然后加40%氫氟酸5～10 ml（在通風(fēng)柜內(nèi))，稍加熱，使殘?jiān)杏坞x二氧化硅溶解，繼續(xù)加熱至不冒白煙為止（防止沸騰)。再于900 ℃溫度下灼燒，稱至恒重。
4．計(jì)算
式中，C(%)為粉塵中游離二氧化硅的含量；
5．方法說(shuō)明
（1)焦磷酸溶解硅酸鹽時(shí)溫度不得超過(guò)250 ℃，否則易形成膠狀物。
（2)酸與水混合時(shí)應(yīng)緩慢并充分?jǐn)嚢�，避免形成膠狀物。
（3)樣品中含有碳酸鹽時(shí)，遇酸產(chǎn)生氣泡，宜緩慢加熱，以免樣品濺失。
（4)用氫氟酸處理時(shí)必須在通風(fēng)柜內(nèi)操作，密切注意防止污染皮膚和吸入氫氟酸蒸氣造成中毒。
（5)用鉑坩堝處理樣品時(shí)，過(guò)濾殘?jiān)仨毾粗翢o(wú)磷酸根反應(yīng)，否則損壞鉑坩堝。磷酸根檢驗(yàn)方法如下：分別將1%抗壞血酸溶液和鉬酸銨溶液用醋酸鹽緩沖液（pH =4.1)稀釋10倍，取濾過(guò)液1 ml加上述稀釋試劑各4.5 ml混勻，放置20 min，如有磷酸根離子則顯藍(lán)色。
二、堿熔鉬藍(lán)光度法
1．原理 將粉塵與混合熔劑（等量的碳酸氫鈉與氯化鈉)混勻，加熱至270~300 ℃時(shí)，碳酸氫鈉轉(zhuǎn)變成碳酸鈉。繼續(xù)加熱至800~900 ℃時(shí)，碳酸鈉選擇性地與粉塵中的游離二氧化硅反應(yīng)，生成水溶性硅酸鈉。在酸性環(huán)境中，水溶性硅酸鈉與鉬酸銨作用形成配合物，用還原劑將其還原成鉬藍(lán)。在680nm下測(cè)定吸光度，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。
2．采樣 同粉塵濃度測(cè)定的采樣方法。
3．方法說(shuō)明
（1)嚴(yán)格控制熔融時(shí)間，觀察混合物剛剛?cè)廴谇冶砻婀饣珑R時(shí)，再灼燒2 min，這是獲取準(zhǔn)確結(jié)果的關(guān)鍵測(cè)定步驟。
（2)混合熔劑中的氯化鈉為助熔劑，可提高碳酸氫鈉的熔點(diǎn)，降低游離二氧化硅熔點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，碳酸氫鈉與等量的氯化鈉混合使用，熔融效果最好，氯化鈉過(guò)多或過(guò)少，均會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。
（3)必須加5%碳酸鈉溶液溶解熔融物中的硅酸鈉，如用酸性溶液溶解，可使硅酸鈉水解形成膠狀體，導(dǎo)致過(guò)濾困難，結(jié)果偏低。
（4)可溶性硅酸鹽、磷酸鹽及砷酸鹽干擾測(cè)定。消除干擾的方法是一部分塵樣按上述方法熔融處理，另一部分塵樣不進(jìn)行熔融處理，二者測(cè)定結(jié)果之差即可達(dá)到排除干擾的目的。
（5)鎳坩堝對(duì)測(cè)定結(jié)果有影響，故每次實(shí)驗(yàn)均需作空白試驗(yàn)。
（6)為消除鐵、鈷、鎳、鉻等有色離子對(duì)測(cè)定結(jié)果的干擾，在加入酸性鉬酸銨后，加適量酒石酸與它們形成無(wú)色配合物可消除其干擾。
第六節(jié) 空氣顆粒物
一、顆粒物粒徑表示方法和粒度分布
空氣顆粒物的粒徑是顆粒物最重要的性質(zhì)，它反映了顆粒物來(lái)源的本質(zhì)，影響空氣的光散射性質(zhì)和氣候效應(yīng)。顆粒物的許多性質(zhì)如體積、質(zhì)量和沉降速度等都與顆粒物的大小有關(guān)。由于來(lái)源和形成條件的不同，顆粒物的形狀多種多樣，無(wú)法直接測(cè)量顆粒的實(shí)際直徑。為了便于測(cè)量和相互比較，目前，國(guó)內(nèi)外都采用空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑來(lái)表示顆粒物的粒徑。它是指在通常的溫度、壓力和相對(duì)濕度下，層流氣流中，與單位密度（1 g/cm3)球體具有相同沉降速度的顆粒直徑。這一表示方法又分為兩種。
1．顆粒物的空氣動(dòng)力學(xué)直徑（particle aerodynamic diameter，PAD)，它是指在通常溫度、壓力、相對(duì)濕度的空氣中，在重力作用下與實(shí)際顆粒物具有相同末速度、密度為1 g /cm3球體的直徑。
2．顆粒物的擴(kuò)散直徑（particle diffusion diameter，PDD)，它是指在通常溫度、壓力和相對(duì)濕度條件下，與實(shí)際顆粒物具有相同擴(kuò)散系數(shù)的球形直徑。小顆粒物的擴(kuò)散作用比重力沉降作用更顯著，由于布朗運(yùn)動(dòng)，不能很快沉降。此時(shí)，應(yīng)使用擴(kuò)散直徑來(lái)表示顆粒物的粒徑。
上述粒徑表示方法不涉及顆粒物的密度和形狀，使得顆粒物通過(guò)人體呼吸系統(tǒng)時(shí)所發(fā)生的撞擊、沉降和擴(kuò)散作用與其在采樣時(shí)的動(dòng)力學(xué)特征相一致，有利于研究和評(píng)價(jià)顆粒物的衛(wèi)生和健康效應(yīng)。
空氣中的懸浮顆粒物是由各種不同大小粒徑的顆粒物組成的多分散體系。在多分散體系中常用各種粒徑范圍顆粒物的質(zhì)量占顆粒物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，即質(zhì)量分散度，表示該種多分散體系的粒度分布狀態(tài)。將顆粒物的粒徑取對(duì)數(shù)坐標(biāo)，不同粒徑顆粒物累積質(zhì)量百分率取概率刻度坐標(biāo)，在對(duì)數(shù)-概率紙上可得顆粒物的粒度分布曲線（圖5-5)，該曲線是一條直線，表明空氣中懸浮顆粒物的粒度分布不呈正態(tài)分布，而是接近對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
為了便于表示分散體系中顆粒物的大小，采用質(zhì)量中值直徑（mass medium diameter，MMD)表示懸浮顆粒物體系的幾何平均粒徑，常用D50表示。MMD是指在顆粒物粒度分布曲線中，顆粒物的累積質(zhì)量占其總質(zhì)量一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的空氣動(dòng)力學(xué)粒徑。這種表示方法可以直接表達(dá)出顆粒物在空氣中停留的時(shí)間、沉降速度、進(jìn)入呼吸道的可能性以及在呼吸道的沉積部位等。
二、空氣顆粒物的分類
粒徑是空氣顆粒物最重要的性質(zhì)。粒徑不同，顆粒物在化學(xué)組成、來(lái)源、形成方式、傳輸、對(duì)人體健康的影響以及去除機(jī)制等方面存在根本的區(qū)別。按照顆粒物粒徑的大小，人們把空氣顆粒物分為粗顆粒物（coarse particuate matter)和細(xì)顆粒物（fine particuate matter)，一般認(rèn)為粒徑小于2.5 mm的顆粒物為細(xì)顆粒物。但是，目前對(duì)粗顆粒物和細(xì)顆粒物的粒徑分界線還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，有待進(jìn)一步研究確定。
按照粒徑大小，空氣顆粒物也可分為以下幾種。
1．總懸浮顆粒物（total suspended particulates，TSP) TSP是能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤100 mm的顆粒物。曾是我國(guó)唯一的環(huán)境大氣中顆粒物的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，現(xiàn)仍用作環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)，主要用于工作場(chǎng)所粉塵的監(jiān)測(cè)。
2．PM10（particular matterless than 10 mm) PM10是懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤10 mm的顆粒物。因其粒徑小，受擴(kuò)散等因素影響，能夠在空氣中長(zhǎng)時(shí)間飄浮，曾經(jīng)稱之為“飄塵”( suspended dusts )。
3．PM2.5（particular matterless than 10 mm) PM2.5指懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5 mm的顆粒物。大多數(shù)PM2.5能進(jìn)入呼吸道，由于表面積大，容易吸附許多空氣中的有毒物質(zhì)。因此，PM2.5對(duì)人體健康的危害非常大，越來(lái)越受到人們的重視。美國(guó)在1996年制定了PM2.5顆粒物的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)目前也開(kāi)展了有關(guān)PM2.5的研究工作。
在職業(yè)衛(wèi)生領(lǐng)域和空氣顆粒物的毒理學(xué)研究中，根據(jù)顆粒物進(jìn)入人體呼吸道的位置，將空氣顆粒物進(jìn)一步分為可吸入顆粒物、胸部顆粒物、呼吸性顆粒物。
4．可吸入顆粒物（inhalable particle，IP) 根據(jù)顆粒物能進(jìn)入人體呼吸道的位置來(lái)看，IP是空氣懸浮顆粒物中能被口和鼻吸入的顆粒物。ISO建議將IP定義為粒徑小于10 mm的顆粒物；我國(guó)的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—1996)中對(duì)可吸入顆粒物作出了與PM10完全一致的定義，認(rèn)為可吸入顆粒物和PM10都是“懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤10 mm的顆粒物”。
其實(shí)，IP的粒徑范圍與呼吸者頭部的風(fēng)速、風(fēng)向、呼吸速率（次/min)以及呼吸量（ml/min)有關(guān)，IP沒(méi)有確定的上切割點(diǎn)粒徑和D50。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)風(fēng)速小于9 m/s，IP的直徑D＜90 mm。因此，把IP等同于PM10是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>
5．胸部顆粒物（thoracic particulates，TP) TP是IP中能通過(guò)咽喉的顆粒物。它的粒徑小于30 mm，即粒徑大于30 mm的顆粒物能通過(guò)咽喉部。TP的D50為10 mm，因此，有人把TP又稱為PM10。
應(yīng)當(dāng)指出，TP或PM10不是表示粒徑小于10 mm的IP，而是表示D50為10 mm，粒徑小于30 mm的IP。
6．呼吸性顆粒物（respirabl particulates，RP) RP是IP中能通過(guò)非纖毛氣道（指肺泡部分)的顆粒物。對(duì)于健康人群，這類顆粒物的粒徑小于12 mm，D50為4 mm；對(duì)于兒童、年老體弱和有心肺疾病的高危人群，RP的粒徑小于7 mm，D50為2.5 mm。因此，對(duì)應(yīng)健康人群的RP稱為PM4，對(duì)應(yīng)高危人群的RP稱為PM2.5。
這類顆粒物懸浮在空氣中的時(shí)間更長(zhǎng)，易滯留在呼吸道深部，某些較細(xì)的組分可穿透肺泡進(jìn)入血液，又容易吸附各種有毒的有機(jī)物和重金屬元素，對(duì)健康的危害極大。
根據(jù)顆粒物的來(lái)源和形成方式，顆粒物可分為以下幾種。
1．塵 指由于各種機(jī)械作用粉碎而形成的顆粒。塵化學(xué)性狀與母體材料是相同的。
2．煙 指燃燒產(chǎn)物，是炭粒、水汽、灰分等燃燒產(chǎn)物的混合物。
3．霧 指空氣中的細(xì)小液體顆粒。
三、空氣顆粒物對(duì)人體健康的影響
顆粒物是一種非常復(fù)雜的混合物，其性質(zhì)與顆粒物的來(lái)源、形態(tài)、粒徑以及吸附在其表面上的各種有毒有害物質(zhì)有關(guān)。顆粒物的來(lái)源不同，其化學(xué)組成也不相同。如自然因素產(chǎn)生的顆粒物中無(wú)機(jī)成分較多；而燃料燃燒及化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的顆粒物除了含一些有害金屬，如Pb、Cd、As、Hg及其鹽外，還含有大量有機(jī)成分，如多環(huán)芳烴（PAH)等。顆粒物的化學(xué)成分與其粒徑密切相關(guān)，大多數(shù)有毒有害成分存在于粒徑小于10 mm的顆粒中。一些有毒有害物質(zhì)，如Pb、Cd、As、Hg有機(jī)PAH等主要吸附在小于2.5 mm的細(xì)粒子表面上。顆粒越小，沉降越慢，在空氣中停留的時(shí)間越長(zhǎng)，被吸入呼吸道的機(jī)會(huì)越多，對(duì)人體健康的影響就越大�？傊�，顆粒物對(duì)人體健康的影響與顆粒物的粒徑大小、顆粒物的化學(xué)組成以及顆粒物在呼吸道中沉積的部位有關(guān)。
1．顆粒物對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響 大量的顆粒物進(jìn)入肺部對(duì)局部組織有堵塞作用，可使局部支氣管的通氣功能下降，細(xì)支氣管和肺泡的換氣功能喪失。吸附著有害成分的顆粒物可以刺激或腐蝕肺泡壁，長(zhǎng)期作用可使呼吸系統(tǒng)的防御機(jī)能受到不同程度的損害，發(fā)生支氣管炎、肺氣腫、支氣管哮喘等。大量研究表明，顆粒物可通過(guò)直接或間接的方式激活肺泡巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激系統(tǒng)，刺激炎性因子的分泌以及中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)，引起肺組織發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化等。長(zhǎng)期居住在顆粒物污染嚴(yán)重地區(qū)的居民，可出現(xiàn)肺活量降低，呼氣時(shí)間延長(zhǎng)，呼吸系統(tǒng)疾病的患病率增高。顆粒物還可以增加動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的敏感性，進(jìn)而導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)對(duì)感染的抵抗力降低。據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，大氣PM10濃度的升高可使兒童哮喘癥狀加重。1995～1996年在我國(guó)廣州、武漢等城市調(diào)查顯示，大氣中PM10和PM2.5污染水平與兒童呼吸道炎癥，哮喘的患病率呈線性相關(guān)關(guān)系。綜合大量國(guó)內(nèi)外研究資料發(fā)現(xiàn)，大氣PM10濃度每升高10 mg/m3，人群中出現(xiàn)咳嗽癥狀的相對(duì)危險(xiǎn)度（relative risk，RR)為1.0356，出現(xiàn)下呼吸道癥狀的RR為1.0324，因呼吸系統(tǒng)疾病入院的RR為1.0080，峰值呼氣流速下降13%。
2．顆粒物的致癌作用 近年研究資料表明，顆粒物的有機(jī)提取物有致突變性，可引起細(xì)胞染色體畸變，姊妹染色體交換以及微核率增高，還可引起細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。顆粒物中還含有多種致癌物和促癌物。采用不同染毒方式（皮膚涂抹、皮下注射、氣管內(nèi)注射、吸入染毒)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，顆粒物提取物可在大鼠、小鼠誘發(fā)皮下肉瘤、皮膚癌以及肺癌等。顆粒物的致癌活性與其多環(huán)芳烴含量有關(guān)。大量流行病學(xué)調(diào)查資料表明，城市大氣顆粒物中的多環(huán)芳烴與居民肺癌的發(fā)病率和死亡率呈相關(guān)關(guān)系。
3．顆粒物對(duì)健康的其他影響 研究顯示，大氣顆粒物污染對(duì)人群死亡率有急性和慢性影響。據(jù)估計(jì)，大氣中PM2.5、PM10濃度每增加10 mg/m3，引起總死亡率增加的RR分別為1.015和1.0074。還有研究發(fā)現(xiàn)，大氣顆粒物，尤其是PM2.5濃度的升高與冠心病人的心肌梗死發(fā)作和房性期前收縮發(fā)生有關(guān)。
第七節(jié) 可吸入顆粒物（PM10)測(cè)定
可吸入顆粒物（PM10)與人體健康關(guān)系密切，是室內(nèi)外空氣質(zhì)量的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)。測(cè)定可吸入顆粒物的方法有質(zhì)量法、光散射法、壓電晶體差頻法和b射線吸收法。質(zhì)量法具有檢出限低，結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。質(zhì)量法是用具有入口切割粒徑D50 =（10±1)mm的采樣器采樣和質(zhì)量法測(cè)定。切割器常用沖擊式和旋風(fēng)式兩種，沖擊式切割器可以裝在大、中、小流量采樣器上，而旋風(fēng)式切割器主要用在小流量采樣上。其中二段沖擊式小流量采樣器已被列為居住區(qū)大氣和室內(nèi)空氣中可吸入顆粒物測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法（GB 11667—1989和GB/T 17095—1997)。壓電晶體差頻法是將壓電晶體作為一種微天平，用靜電采樣器將顆粒物采集在石英諧振器的電極表面。電極上因增加了顆粒物的質(zhì)量，其振蕩頻率發(fā)生變化。根據(jù)頻率的變化，可測(cè)得空氣中顆粒物的濃度。b射線吸收法是利用顆粒物對(duì)b射線的吸收進(jìn)行測(cè)定，其采樣效率高達(dá)99.98%，測(cè)得的結(jié)果是顆粒物的質(zhì)量濃度，且不受顆粒物粒徑、組成、顏色及分散狀態(tài)的影響。光散射法是利用顆粒物對(duì)光的散射作用進(jìn)行測(cè)定的，該法儀器攜帶方便，測(cè)定范圍寬（0.01～100mg/m3)，是我國(guó)公共場(chǎng)所空氣中可吸入顆粒物（PM10)濃度測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法（WS/T 206-2001)。
一、小流量（沖擊式)采樣—質(zhì)量法
1．原理 利用二段沖擊式小流量采樣器，在采樣器規(guī)定流量下采樣，空氣中的顆粒物經(jīng)慣性沖擊分離，將空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于30 mm（D50＝10 mm，幾何標(biāo)準(zhǔn)差dg＝1.5)的顆粒收集于已恒重的濾料上。取下，稱量，根據(jù)采樣前后濾料的質(zhì)量差及采樣體積計(jì)算空氣中可吸入顆粒物的濃度。
式中，c為空氣中PM10的濃度，mg/m3；m1和m2分別是采樣前和采樣后濾料的質(zhì)量，g；V0為換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的采樣體積，m3。
2．樣品采集與處理 將已恒重的濾料，毛面向上，平置于采樣夾中。按采樣器說(shuō)明書(shū)操作。在采樣器規(guī)定的流量下，采氣8～24h。置干燥器中24 h，稱量至恒重。記錄采樣時(shí)的氣溫和氣壓。
采樣后，小心取下采樣濾料，塵面向里對(duì)折，放于清潔紙袋中，再放入樣品盒內(nèi)保存。
3．方法說(shuō)明
（1)采樣期間流量應(yīng)保持恒定。使用前應(yīng)用皂膜流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，誤差應(yīng)小于5%。
（2)采樣前應(yīng)認(rèn)真清潔采樣頭的內(nèi)外表面和分級(jí)噴嘴，安裝時(shí)應(yīng)防止漏氣和壓損濾膜。
（3)對(duì)采樣濾料的稱量應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量控制。具體方法是：在已平衡、稱量的濾料中，隨機(jī)抽取4～5張，每張反復(fù)平衡、稱量10次以上，計(jì)算各張濾料的質(zhì)量均值，作為稱量質(zhì)量控制的“標(biāo)準(zhǔn)濾料”。每次稱量空白濾料和采樣后的濾料時(shí)，必須同時(shí)稱兩張“標(biāo)準(zhǔn)濾料”。若用感量為0.1 mg的分析天平稱量時(shí)，所稱“標(biāo)準(zhǔn)濾料”的質(zhì)量與其均值之差必須小于0.45 mg，否則，應(yīng)重新平衡后再稱量。
二、光散射法
1．原理 空氣樣品經(jīng)入口切割器被連續(xù)吸入暗室，一定粒徑范圍的顆粒物在暗室中與入射光作用，產(chǎn)生散射光。在顆粒物性質(zhì)一定的條件下，顆粒物的散射光強(qiáng)度與其質(zhì)量濃度成正比。散射光經(jīng)光電傳感器進(jìn)行光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大后再轉(zhuǎn)換為電脈沖數(shù)（counts per minute，CPM)，利用CPM便可測(cè)定空氣中顆粒物的濃度。
式中，c為可吸入顆粒物的質(zhì)量濃度，mg/m3；R為單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，CPM；B為儀器基底值，CPM；K為質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)，即由CPM換算為mg/m3的系數(shù)，mg/( m3·CPM)。
2．測(cè)定 在采樣點(diǎn)，將光散射法數(shù)字測(cè)定儀安裝在3～5m高處，避免地面揚(yáng)塵影響。按照儀器使用說(shuō)明書(shū)開(kāi)啟儀器、調(diào)節(jié)儀器靈敏度、抽氣采樣、測(cè)量、讀數(shù)。記錄現(xiàn)場(chǎng)采樣時(shí)間、累計(jì)讀數(shù)。
3．計(jì)算
（1)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)（CPM)：
（2)計(jì)算可吸入顆粒物的濃度。
4．方法說(shuō)明
（1)K值的測(cè)定：由于光散射法對(duì)于不同粒徑、不同顏色的顆粒物會(huì)得出不同的測(cè)定結(jié)果，所以，在某一特定的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)定時(shí)，必須先用質(zhì)量法（按GB/T17095規(guī)定執(zhí)行)與光散射法所用的儀器（符合JJG846規(guī)定的要求)平行測(cè)定，求出K值。然后再用光散射法儀器測(cè)定顆粒物的濃度。儀器說(shuō)明書(shū)中有一個(gè)具體的K值（如K = 0.01)，這個(gè)K值是儀器出廠前用標(biāo)準(zhǔn)粒子校正后的K值，只表明同一型號(hào)的儀器K值相同，儀器的靈敏度相同，并不是實(shí)際測(cè)定樣品時(shí)可用的K值。
實(shí)際工作中，K值的測(cè)定方法是：將光散射式粉塵測(cè)定儀和濾料顆粒物采樣器置于現(xiàn)場(chǎng)同一測(cè)定點(diǎn)和同一高度，平行采樣。兩儀器的吸氣口中心距離應(yīng)在10 cm內(nèi)。按下式計(jì)算K值。
式中，c為質(zhì)量法測(cè)得的可吸入顆粒物濃度，（mg/m3)；R為光散射式粉塵測(cè)定儀測(cè)量值，CPM；B為光散射式粉塵測(cè)定儀基底值，CPM。
（2)基底值：又稱暗計(jì)數(shù)，是無(wú)塵空氣通過(guò)儀器時(shí)的測(cè)定值。基底值是顆粒物以外的因素引起的記數(shù)，在實(shí)際測(cè)定時(shí)，應(yīng)從測(cè)定值中扣除。基底值產(chǎn)生的原因主要是：來(lái)自光源的雜散光；光電倍增管的暗電流；檢測(cè)區(qū)空氣分子的光散射。
（3)應(yīng)在相對(duì)濕度小于90%，平均風(fēng)速小于1 m/s的環(huán)境中進(jìn)行光散射法測(cè)定。
（4)精密度和準(zhǔn)確度：儀器測(cè)量的重現(xiàn)性：平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差＜±7﹪。光散射法與質(zhì)量法相比較，總不確定度（ROU)應(yīng)≤25﹪。
第八節(jié) 灰塵自然沉降量的測(cè)定
灰塵自然沉降量又稱為降塵，是指每個(gè)月（以30天計(jì))沉降于單位面積上的灰塵質(zhì)量。它是指空氣中粒徑大于10 mm的顆粒物，在空氣中漂浮的時(shí)間較短，極易降落到地面。降塵來(lái)自燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性粉塵和天然塵土。降塵可以污染空氣，降低大氣能見(jiàn)度；污染水源、土壤、食品等。降塵是大氣污染監(jiān)測(cè)的主要指標(biāo)之一，灰塵的自然沉降能力主要決定于自身重量及粒度大小，但其它一些自然因素如氣象條件（風(fēng)力、降水、地形等)也起著一定作用。因此，很難區(qū)分自然降塵和非自然降塵，一般是指在空氣環(huán)境條件下，靠重力自然沉降在集塵缸中的顆粒物。
對(duì)于沉降在集塵缸中的顆粒物可以進(jìn)行沉降量測(cè)定、顆粒物成分分析等。
質(zhì)量法是測(cè)定灰塵自然沉降量的常用方法，可以用于觀察污染范圍和相對(duì)程度。方法簡(jiǎn)便可行，便于推廣。以下介紹質(zhì)量法。
一、灰塵自然沉降量的測(cè)定
1．原理 空氣中可沉降的顆粒物沉降在裝有乙二醇水溶液的集塵缸內(nèi)，經(jīng)蒸發(fā)、干燥、稱量后，計(jì)算灰塵自然沉降量。
方法檢出限為0.2t / (km2×30d)
2．采樣 將采樣點(diǎn)選擇在矮建筑物的頂部，以方便更換集塵缸等操作。采樣點(diǎn)附近無(wú)高大的建筑物、高大的樹(shù)木及局部污染源。集塵缸距地面5～15 m高，相對(duì)高度1～1.5 m，以防止受揚(yáng)塵的影響。各采樣點(diǎn)集塵缸的放置高度應(yīng)基本一致。同時(shí)，在清潔區(qū)設(shè)置對(duì)照點(diǎn)采樣。
于集塵缸中加入60～80ml乙二醇（以覆蓋缸底為準(zhǔn))，再加入適量水（冬、夏季加50 ml左右，春、秋季加100～200ml)，固定放置在采樣點(diǎn)采樣。
記錄放缸地點(diǎn)、缸號(hào)和時(shí)間（年、月、日、時(shí))。
按月定期更換集塵缸（30±2d)。取缸時(shí)應(yīng)核對(duì)地點(diǎn)、缸號(hào)，記錄取缸時(shí)間（年、月、日、時(shí))。用塑料袋罩好集塵缸，帶回實(shí)驗(yàn)室。更換缸的時(shí)間統(tǒng)一規(guī)定為月底五日內(nèi)完成。在夏天多雨季節(jié)，因降雨量較大，應(yīng)注意缸內(nèi)積水情況，防止水滿溢出，造成塵樣流失。必要時(shí)，應(yīng)中途更換干凈的集塵缸，繼續(xù)收集，采集的樣品合m.zxtf.net.cn/zhuyuan/并后測(cè)定。
3．樣品的處理與測(cè)定 測(cè)定前，將瓷坩堝洗凈、編號(hào)，在105℃±5℃下烘至恒重（兩次稱量誤差小于0.4 mg)，記為m0。
用光亮無(wú)銹的鑷子夾取落入缸內(nèi)的樹(shù)葉、昆蟲(chóng)等異物，用水將附著在上面的細(xì)小塵粒淋洗下來(lái)后棄取。將缸內(nèi)的溶液和塵粒全部轉(zhuǎn)入1000 ml燒杯中，在電熱板上小心蒸發(fā)，使體積濃縮至10～20ml。將燒杯中的溶液和塵粒全部轉(zhuǎn)移到已恒重的瓷坩堝中，放在搪瓷盤里，在電熱板上小心蒸發(fā)至干，然后放入烘箱，于105℃±5℃下烘至恒重，記為m1。
在樣品測(cè)定的同時(shí)，做試劑空白實(shí)驗(yàn)。將恒重時(shí)的質(zhì)量減去瓷坩堝的質(zhì)量即為試劑空白的質(zhì)量，記為mc。
4．計(jì)算 根據(jù)定義，用下式計(jì)算灰塵自然沉降量
式中，F為灰塵自然沉降量，t / (km2×30d)；m1為采樣后經(jīng)處理恒重后樣品和坩堝的質(zhì)量，g；m0為空坩堝的恒重后的質(zhì)量，g；S為缸口面積，cm2；n為采樣天數(shù)（準(zhǔn)確到0.1 d)。
5．方法說(shuō)明
（1)測(cè)量缸口面積時(shí)，應(yīng)從三個(gè)不同方向測(cè)量缸的內(nèi)徑，求平均值，計(jì)算缸口面積。
（2)每個(gè)樣品所使用的集塵缸、燒杯和瓷坩堝的編號(hào)必須一致，并及時(shí)填入記錄表中。
（3)瓷坩堝在烘箱、搪瓷盤及干燥器中，應(yīng)分散放置，不可重疊。
（4)樣品在瓷坩堝中蒸發(fā)、濃縮時(shí)，不要用水淋洗坩堝壁，以防乙二醇-水界面劇烈沸騰使溶液溢出。當(dāng)樣品溶液濃縮至20 ml以下時(shí)，應(yīng)降低溫度并不斷搖動(dòng)，使塵粒粘附在坩堝壁上，避免樣品濺出。
（5)做空白實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用乙二醇與加入集塵缸的乙二醇應(yīng)是同一批號(hào)，且加入量要相等。
（6)加乙二醇水溶液既可以防止冰凍，又可以保持缸底濕潤(rùn)，還能抑制微生物及藻類的生長(zhǎng)。
（7)報(bào)告結(jié)果要求保留一位小數(shù)。
二、降塵成分分析
1．原理 空氣中的顆粒物自然沉降在集塵缸內(nèi)，根據(jù)顆粒物中各成分溶解性質(zhì)的不同，用化學(xué)方法分別分析沉降物中的各項(xiàng)指標(biāo)：非水溶性物質(zhì)、苯溶性物質(zhì)、非水溶性物質(zhì)的灰分、非水溶性可燃物質(zhì)、pH值、硫酸鹽和氯化物含量、水溶性物質(zhì)、水溶性物質(zhì)的灰分、水溶性可燃物質(zhì)、灰分總量，可燃性物質(zhì)總量、固體污染物總量等。結(jié)果均以每月每平方米面積上沉降的克數(shù)[g / (m2.30d)]表示。
2．采樣 同灰塵自然沉降量（質(zhì)量法)。
3．樣品處理 首先檢查樣品，記錄集塵缸中塵粒的物理性狀，如果發(fā)現(xiàn)有樹(shù)葉，小蟲(chóng)等異物，可用鑷子挾出，小心用水在集塵缸上沖洗，然后棄去。如果發(fā)現(xiàn)異種污染物（如石塊等)進(jìn)入時(shí)，樣品不可再進(jìn)行分析。
將集塵缸中的沉淀物移入到1000 ml燒杯中，用淀帚擦下缸底粘著物質(zhì)，并用少量水沖洗集塵缸壁至無(wú)灰塵為止。蓋上表面皿，放置24 h，使不溶物沉淀后進(jìn)行分析。
當(dāng)收集的樣品是干的或僅殘留極少量水時(shí)，在分析之前，應(yīng)加水把液體體積至少補(bǔ)足到200 ml。補(bǔ)足后應(yīng)該把樣品于室溫下放置24 h，使可溶性物質(zhì)溶解后進(jìn)行分析。
若于收集的水中加有防凍劑，可將全部樣品轉(zhuǎn)入1000 ml燒杯中，在電熱板上加熱蒸發(fā)至少量體積，然后加水至500 ml，靜置12 h后進(jìn)行分析。
4．測(cè)定
（1)非水溶性物質(zhì)的測(cè)定：先將無(wú)灰濾紙放在稱量瓶中，一起稱量至恒重，再將燒杯中的樣品，用已恒重的無(wú)灰濾紙抽吸過(guò)濾，收集沉淀物，包好放入稱量瓶中，在105 ℃干燥箱中干燥2～3 h，取出放入干燥器中，冷卻50 min，稱量。再干燥1 h，再稱量，直至恒重為止（兩次質(zhì)量之差小于±0.4 mg)。用下式計(jì)算非水溶性物質(zhì)的含量：
式中，M為非水溶性物質(zhì)含量，g/(m2.30d)；m2為稱量瓶+濾紙+樣品的質(zhì)量，g； m1為稱量瓶+濾紙的質(zhì)量，g；S為集塵缸缸口面積，m2 ；K為30天與實(shí)際采樣天數(shù)的比例系數(shù)。
此沉淀物做苯溶性物質(zhì)測(cè)定，濾液供水溶性物質(zhì)測(cè)定。為便于分析和計(jì)算，可將濾液調(diào)至500 ml體積（濾液多時(shí)應(yīng)加熱濃縮至500 ml)。
（2)苯溶性物質(zhì)的測(cè)定：將干燥的帶有非水溶性沉淀物的濾紙，放入索氏提取器中，加入40ml苯，在水浴上加熱提取4h，取出提取過(guò)的沉淀物放回到同編號(hào)的稱量瓶中，在空氣中干燥至苯完全揮發(fā)，在105 ℃干燥箱中干燥1 h，再在干燥器中冷卻50 min，稱量直至恒重。用下式計(jì)算苯溶性物質(zhì)的含量：
式中，為苯溶性物質(zhì)的含量，g/(m2.30d)；m2為苯提取前稱量瓶+樣品+濾紙的質(zhì)量，g；m1為苯提取后稱量瓶+樣品+濾紙的質(zhì)量，g；S為集塵缸缸口面積，m2；K為30天與實(shí)際采樣天數(shù)的比例系數(shù)。
經(jīng)苯提取后的沉淀物做非水溶性物質(zhì)的灰分測(cè)定。
（3)非水溶性物質(zhì)灰分的測(cè)定：將用苯提取過(guò)的沉淀物和濾紙放入已恒重的瓷坩堝中，置入高溫爐（600 ℃)灼燒1 h，取出放入干燥器中，冷卻50 min，稱量直至恒重。用下式計(jì)算非水溶性物質(zhì)的灰分含量：
式中，B1為非水溶性物質(zhì)灰分的含量，g/(m2.30d)；m2為非水溶性物質(zhì)灰分+坩堝質(zhì)量，g；m1為坩堝的質(zhì)量，g；P為濾紙灰分質(zhì)量，g；S為集塵缸缸口面積，m2；K為30天與實(shí)際采樣天數(shù)的比例系數(shù)。
（4)非水溶性可燃物質(zhì)的測(cè)定：已知非水溶性物質(zhì)和其灰分的含量，則非水溶性可燃物質(zhì)的含量為
式中，C1為非水溶性可燃物質(zhì)的含量，g/(m2.30d)；M為非水溶性物質(zhì)的含量，g/(m2·30d)；B1為非水溶性物質(zhì)灰分的含量，g/(m2.30d)。
（5)pH的測(cè)定：取10 ml濾液，用pH計(jì)或精密pH試紙測(cè)定。
（6)硫酸鹽的測(cè)定：取200.0 ml濾液，加2 ml飽和溴水，5 ml濃鹽酸，煮沸，直到溴完全被驅(qū)除為止，趁熱緩緩加入10 ml 10%氯化鋇溶液，邊加邊用玻棒攪拌，靜止過(guò)夜。用無(wú)灰濾紙過(guò)濾并洗滌，至無(wú)氯離子為止（用1%硝酸銀溶液滴加到濾液中不產(chǎn)生混濁)。將濾紙和沉淀移到已恒重的瓷坩堝中烘干，然后在電爐上灰化，再放入高溫爐（800 ℃)灼燒1 h，取出放入干燥器中，冷卻50min，稱量直至恒重。硫酸鹽的含量為
式中，m2為硫酸鋇和坩堝的質(zhì)量，g；m1為坩堝質(zhì)量，g；P為濾紙灰分重量，g；2.5為濾液總體積與測(cè)定液體之比；0.4115為硫酸鋇換算成硫酸鹽（)的系數(shù)；S為集塵缸缸口面積，m2；K為30天與實(shí)際采樣天數(shù)的比例系數(shù)。
（7)氯化物的測(cè)定：取50.0 ml濾液，加入3滴酚酞指示劑，用0.05 mol/L氫氧化鈉溶液或0.025 mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)樣品恰使酚酞指示劑從粉紅到無(wú)色。加入0.5 ml 10%鉻酸鉀溶液，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)液滴定，終點(diǎn)為淡桔紅色為止。記錄所用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。氯化物的含量為
式中，F為氯化物的含量，g/(m2.30d)；V為所用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)液的體積，ml；0.0005為1 ml硝酸銀溶液相當(dāng)于氯化物（)的克數(shù)；10為濾液總體積與測(cè)定液體積之比；S為集塵缸缸口面積，m2；K為30天與實(shí)際采樣天數(shù)的比例系數(shù)。
（8)水溶性物質(zhì)的測(cè)定：取200.0 ml濾液，放在已恒重的瓷蒸發(fā)皿中，在電熱板上蒸干，在105℃干燥箱中干燥1 h，放入干燥器中，冷卻50 min，稱量至恒重。水溶性物質(zhì)的含量為
式中，A為水溶性物質(zhì)重量，g / (m2.30d)；m2為加入樣品蒸干后蒸發(fā)皿的質(zhì)量，g；m1為蒸發(fā)皿質(zhì)量，g；2.5為濾液總體積與測(cè)定液體積之比；S為集塵缸缸口面積，m2；K為30天與實(shí)際采樣天數(shù)的比例系數(shù)。
此水溶性物質(zhì)留做其灰分測(cè)定。
（9)水溶性物質(zhì)灰分的測(cè)定：將蒸發(fā)干燥的水溶性物質(zhì)在高溫爐中（600℃)灼燒30 min，取出放入干燥器中，冷卻50 min，稱量至恒重。水溶性物質(zhì)的灰分含量為
式中，B2為水溶性物質(zhì)灰分的含量，g / (m2·30d)；m2為灰分+蒸發(fā)皿的重量，g；m1為蒸發(fā)皿重量，g；2.5為濾液總體積與測(cè)定液體積之比；S為集塵缸缸口面積，m2；K為30天與實(shí)際采樣天數(shù)的比例系數(shù)。
（10)水溶性可燃物質(zhì)的測(cè)定：已知水溶性物質(zhì)和其灰分的含量，則水溶性可燃物質(zhì)的含量為
式中，C2為水溶性可燃物質(zhì)的含量，g / (m2·30d)；A為水溶性物質(zhì)的含量，g / (m2·30d)；B2為水溶性物質(zhì)灰分的含量，g / (m2·30d) 。
（11)灰分總量：灰分總量為水溶性物質(zhì)灰分含量和非水溶性物質(zhì)灰分含量之和，即
式中，B為灰分總量，g/( m2·30d)；B1為非水溶性物質(zhì)灰分含量，g/( m2·30d)；B2為水溶性物質(zhì)灰分含量，g/( m2·30d)。
（12)可燃性物質(zhì)總量：可燃性物質(zhì)總量為水溶性可燃物質(zhì)的含量和非水溶性可燃物質(zhì)的含量之和，即
式中，C為可燃物質(zhì)總量，g/(m2·30d)；C1為非水溶性可燃物質(zhì)的含量，g/( m2·30d)；C2為水溶性可燃物質(zhì)的含量，g/( m2·30d) 。
（13)固體污染物的總量：固體污染物的總量（即灰塵自然沉降量)為水溶性物質(zhì)含量和非水溶性物質(zhì)含量之和，即
式中，F為固體污染物的總量，g/( m2·30d)；A為水溶性物質(zhì)的含量，g/( m2·30d)；M為非水溶性物質(zhì)的含量，g/( m2·30d)。
附：檢驗(yàn)公式
式中，F為固體污染物的總量，g/(m2.30d)；B為灰分總量，g/(m2.30d)；C為可燃性物質(zhì)總量，g/(m2.30d)。
復(fù)習(xí)思考題
1．簡(jiǎn)述生產(chǎn)性粉塵的分類與理化特性。
2．簡(jiǎn)述大氣顆粒物的分類及對(duì)人體健康的影響。
3．降塵成分分析包括哪些內(nèi)容。
4．對(duì)灰塵自然沉降量采樣時(shí)，集塵缸放置的位置有什么要求？
5．測(cè)定空氣中的TSP、PM10、灰塵自然沉降量時(shí)，濾料或坩堝為什么要恒重？怎樣恒重？
6．簡(jiǎn)述焦磷酸質(zhì)量法測(cè)定粉塵中游離二氧化硅的原理。
7．何謂粉塵分散度？測(cè)定分散度有什么衛(wèi)生意義？測(cè)定粉塵分散度的方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
（程世華)
