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ZDA-ZXFCY型顆粒物再懸浮采樣器研制意義

一、總論

日前，中國的大氣污染控制自2000年以來已由從SO2、NOx和TSP控制轉向PM10控制，并將逐漸轉向控制PM2.5，同時，國家環?？偩忠蟓h境空氣中顆粒物達標的城市從直轄市、省會和單列市等45個重點環境保護城市擴展到300個，并于2014年下發文件《關于*階段大氣顆粒物來源解析研究工作的通知》，其宗旨目的在于全面啟動大氣顆粒物來源解析研究工作，并將此做為全國環境監測站的日常工作，尤其對超標的城市和地區要定期開展大氣顆粒物源解析工作。本項目重點研究采集樣品的均勻性；研究懸浮箱顆粒物分布的均勻性；研究換膜的簡便性；自主開發大氣顆粒物再懸浮采樣器。

我國從70 年代初期開始重視對顆粒物污染的研究與控制, 許多城市都相繼開展了大氣顆粒物源解析研究。近年來研究表明, 無組織、無規則排放的開放源對于環境空氣中的顆粒物有很大的影響。由于開放源自身排放規律的特殊性, 所以開放源的排放率難以測量和評估。同時, 由于開放源排放屬于無組織排放, 所以開放源的原地采樣也是十分困難的。作為一種替代方式, 國外學者已開展了相關研究。但對于開放源的研究，目前面臨的首要難題是開放源樣品的采集和分離。本項目主要針對開放源樣品的再次均勻懸浮和均勻采集做出了研究方法和設備。

項目完成單位為陜西正大環保科技有限公司，協作單位有南開大學、西安市環境監測站。

本項目研究年限 2014-2015 年，經過前期調研、實施方案論證、項目實施、階段進展匯報研討、研究成果征求意見、組織簽定等階段。

項目背景

據我國環境監測資料表明， 中國大氣顆粒物的污染問題十分嚴峻，目前已經上升為環境空氣質量的首要影響因素，特別是細微大氣顆粒物對人體的危害相當嚴重，因此，對大氣顆粒物進行相關的研究和控制十分必要。來源解析顯示無組織排放源對大氣 PM2.5 的貢獻約5%～40%。對于土壤風沙塵、道路揚塵、建筑揚塵、工業粉塵等無組織排放源，因其排放面大、強度低、受周邊環境干擾強，故實地采樣往往難以獲得具有代表性的樣品，而目前的篩分技術也很難得到PM10 和 PM2.5 乃至粒徑更小的顆粒物，即對開放源顆粒物進行采集和分離是當前研究開放源面臨的首要難題。 為解決這一問題，陜西正大環保協同西安建筑科技大學和南開大學共同開發研制了一款新型ZDA-ZXFCY型顆粒物再懸浮采樣器。ZDA-ZXFCY型采樣系統包括送樣系統、再懸浮箱、切割器以及采樣氣路，整個系統采用自動化控制，通過可控氣動元件，提供滿足切割器準確計量要求的流量，實現整個采樣過程自動化控制。該采樣系統可模擬污染源樣品進入環境中的過程，完成對開放源樣品的采樣，便于進行相關化學分析，同時可以對粉末樣品進行PM10和PM2.5等不同粒徑的切割采樣，采樣模塊可滿足源譜分析要求，設備符合《環境空氣顆粒物源解析監測方法指南（試行）》中要求，并獲得了實用新型(1.一種顆粒物再懸浮采樣裝置，號：ZL201420201188.1；2.一種旋緊式換濾膜裝置，號：ZL201520190636.7；3.一種顆粒物再懸浮箱，號：ZL201520227447.2)。該顆粒物再懸浮裝置具有良好的采樣平行性和穩定性，能夠對各排放源特征進行有效區分，具有較高的采樣效率，且操作簡便經濟，對無組織排放源譜分析具有很高實用價值。

二、我國顆粒物采樣器目前的研究狀況

對于開放源的樣品，其多數為粉末樣品。而對于粉末樣品，國內多數采用巴柯粒度分級器進行粒度分割。但是由于我國生產的巴柯分級器的切割粒徑并不是按照環境空氣管理要求設計的，所以在使用過程中存在極大的不便并且存在較大的誤差，切割效率較低，分級時間較長，工作性能不穩定。在我國，開放源所排放的顆粒物樣品采集有三個關鍵技術尚未解決：

1、樣品如何采集；

2、樣品采集后如何分離出1um、2.5um、10um或者以下的顆粒物；

3、采集的樣品不適合當前的分析技術。

這三個問題成了當前開展顆粒物源解析工作的主要障礙，因此一種能夠方便、有效地采集和分離顆粒物的裝置顯得尤為重要。

三、大氣顆粒物PM2.5近年變化趨勢

大氣顆粒物是大氣的重要組成部分，給環境、氣候以及人體健康帶來很大的威脅；顆粒物尤其是粒徑在10um以下的顆粒物（如PM10、PM2.5等）可通過呼吸系統進入人體肺部，增加呼吸系統的發病率，甚至影響心肺功能。

近幾年隨著國家各項政策的出臺，各大燃煤工廠通過加裝脫硫脫硝系統裝置后，空氣中PM2.5的含量明顯有所降低；然而，近幾年中國的霧霾天卻成了困擾中國十幾億人口的難題，霧霾中含有的PM2.5卻導致人們呼吸系統疾病一路飆升。在中國，源解析工作才剛剛開始，后續還有更大的難題擺在我們面前，有專家表示，并非每個城市都必須做源解析，目前我國主要是燃煤、工業生產、揚塵和機動車4種主要來源。對于有些城市來說，即使不做源解析，也可以很清楚地知道主要問題出在哪兒。但對于有些城市即使污染源較為清楚，也需要做源解析，比如對京津冀來說，削減燃煤很重要，不過，問題在于削減哪種燃煤，是老電廠煤改氣，還是散煤削減，這*不一樣。而對于一些減排已達到一定程度的城市來說，則更需用源解析的工具來尋找污染的“元兇”， 通過不同燃煤、揚塵等的*特征物，追溯到具體的污染來源。

四、項目解決的問題

大氣中PM2.5含量降低的同時，霧霾天以及PM2.5中所含的成分所導致的呼吸系統疾病以及癌癥病發率卻呈增加趨勢，其原因是我國環保事業起步晚，而且源解析工作是一項長期的、嚴峻的工作，在短短的幾年時間里要想*搞好源解析工作那是不可能的?，F在我國已經對源解析工作引起了足夠的重視，相關法律、政策也在不斷的出臺，但是源解析工作是一項長期的工作，并非一朝一夕就能做好。

本項目重點研究大氣顆粒物再懸浮采樣器懸浮箱顆粒物分布均勻性；采樣器采集樣品的均勻性；自主開發顆粒物再懸浮采樣器。