1、第五章空氣中顆粒物的測定第一節概述空氣中固態和液態顆粒狀態的物質統稱空氣顆粒物(particulatematter)。風沙塵土、火山爆發、森林火災和海水噴濺等自然現象，人類生活、生產活動中各種燃料(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源。顆粒物按大小可分為總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物和細粒子。空氣中的顆粒物有固態和液態兩種形態。固態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。液態顆粒物主要有雨滴、霧和硫酸霧等。在工農業生產中可產生大量生產性粉塵，根據性質分為無機和有機粉塵?？諝忸w粒物污染對人群死亡率有急性和慢性影響，有一定的致

2、癌作用，長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，經呼吸道溶解后，可引起機體中毒的發生。粉塵作用于人體上呼吸道，早期可引起鼻粘膜刺激，毛細血管擴張，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。經常接觸生產性粉塵，也能引起皮膚、眼、耳疾病的發生。大麻、棉花、對苯二胺等粉塵可引起哮喘性支氣管炎、偏頭痛等變態反應性疾病。瀝青粉塵在日光照射下通過光化學作用，可引起光感性皮炎、結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，隨呼吸道進入人體后，可引起感染性疾病的發生。如果吸入含致癌物粉塵，如鎳、鉻等，可導致肺癌的發生。第二節生產性粉塵生產性

3、粉塵是指在生產過程中形成的，并能長時間飄浮在空氣中的固體微粒。它是污染工作環境、損害勞動者健康的重要職業性有害因素，可引起多種職業性肺部疾病。一、生產性粉塵的來源和分類生產性粉塵的來源有：礦山開采、鑿巖、爆破、運輸、隧道開鑿、筑路等；冶金工業中的原料準備、礦石粉碎、篩分、配料等；機械鑄造工業中原料破碎、配料、清砂等；耐火材料、玻璃、水泥、陶瓷制造等；工業原料的加工；皮毛、紡織工業的原料處理；化學工業中固體原料處理加工，包裝物品等生產過程。凡防塵措施不夠完善，均可能有大量粉塵外逸污染生產環境。生產性粉塵的分類方法很多，按粉塵的性質可概括為兩大類：1無機粉塵(inorganicdust)無機粉塵包

4、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；人工無機粉塵如金剛砂、水泥、玻璃纖維等。2有機粉塵(organicdust)有機粉塵包括動物性粉塵如皮毛、絲、骨粉塵；植物性粉塵如棉、麻、谷物、亞麻、甘蔗、木、茶粉塵；人工有機粉塵如有機燃料、農藥、合成樹脂、橡膠、人造有機纖維粉塵等。在生產環境中，以單純一種粉塵存在的較少見，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(mixeddust)。二、生產性粉塵的理化特性及其衛生學意義在職業衛生實際工作中，根據生產性粉塵來源、分類以及其理化特性，能初步判定其對人體的危害性質和程度。從衛生學角度來看，應

5、該考慮粉塵的主要理化特性。1粉塵的化學成分、濃度和接觸時間工作場所空氣中粉塵的化學成分和濃度是直接決定其對人體危害性質和嚴重程度的重要因素。根據化學成分不同，粉塵對人體可有致纖維化、刺激、中毒和致敏作用。結晶形和非結晶形、游離型和結合型二氧化硅對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，危害愈大。非結晶形比結晶形二氧化硅致纖維化作用輕。某些金屬(如鉛及其化合物)粉塵通過肺組織吸收，進入血循環，引起中毒。同一種粉塵，工作環境空氣中濃度愈高，暴露時間愈長，對人體危害愈嚴重。2粉塵的分散度分散度是指物質被粉碎的程度，以粉塵粒徑的分布或質量組成百分比來表示。前者稱為粒子分散

6、度，粒徑較小的顆粒越多，分散度越高；后者稱為質量分散度，粒徑較小的顆粒的質量占總質量百分比越大，質量分散度越高。粉塵粒子分散度越高，其在空氣中浮游的時間越長，沉降速度越慢，被人體吸入的機會就越多；而且，分散度越高，比表面積越大，越易參與理化反應，對人體危害越大。當粉塵粒子比重相同時，分散度越高，粉塵粒子沉降速度越慢；而當塵粒大小相同時，比重越大的塵粒沉降速度越快。因此，在設計通風防塵措施時，必須根據粉塵的比重，采用不同通風速度。當粉塵質量相同時，其形狀越接近球形，在空氣中所受阻力越小，沉降速度越快。粉塵分散度對人群健康的影響與其在呼吸道中的阻留有關。粉塵粒子的直徑、比重、形狀不同，粉塵在呼吸道

7、各區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。一般認為，小于15m的粒子可以進入呼吸道，其中1015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定性（即在空氣中飄浮的時間）。質量相同的塵粒，其形狀愈接近球形，則愈容易降落。堅硬的塵粒能引起呼吸道粘膜機械損傷，而進入肺泡粒子，由于其質量較小，環境濕潤，并受肺泡腔表面活性物質影響，可以減輕機械損傷的程度。4粉塵的溶解度若組成粉塵的物質對人體有害，那么，粉塵的溶解度越大，有毒物質越易被人體吸收，粉塵的毒性作用就越大；而糖、面粉等無毒粉塵，溶解度雖大，易被人體吸收，也易被排出體外，對人體的危害較

8、??；石英塵對人體有毒性作用，是難溶物質，在體內持續產生毒害作用，其危害極其嚴重。5粉塵的荷電性粉塵在形成的過程中，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、比重有關外，還與工作環境的溫度和濕度有關。同性電荷相斥增強了粉塵粒子的穩定性，異性電荷相吸使塵粒在撞擊中凝集而沉降。一般來說，荷電塵粒在體內易被阻留。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7g/m3;糖10.3g/m3）下，一旦遇到明火、電火花和放電時，即會發生爆炸，導致人員傷亡和財產損失。第三節粉塵濃度的測定一、概述粉塵濃度

9、是指單位體積空氣中所含粉塵的量。粉塵在空氣中的濃度，直接決定粉塵對人體的危害程度，在工作場所空氣中，粉塵的濃度越高，吸入量越多，對人體危害越重。研究表明，用質量相同而分散度不同的粉塵進行動物實驗時，塵粒直徑越小（12M，發病越快，病變也越嚴重；而在塵粒數目相同，但質量不同的情況下，則僅在粒徑較大的（即質量較大的）一組中發生塵肺，可見在塵肺發病過程中，粒子大小雖具有一定意義，但進入肺內粉塵的質量起著更重要的作用。因此，世界各國衛生標準中，粉塵濃度均采用質量濃度，即mg/m表示。測定方法為濾膜重量測定法。二、濾膜重量測定法1原理用已知質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。根據采

10、樣前后濾膜的質量差和采樣體積，計算空氣中粉塵的濃度(mg/n3)。1000式中，C為空氣中粉塵的濃度，mg/m；W為采樣前濾膜質量，mgW為采樣后濾膜與粉塵的質量，mgV0為換算成標準狀態下的采樣體積值，L。2. 樣品米集(1) 濾膜的準備：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(W)在襯紙上記錄濾膜的編號和質量。打開采樣夾，將稱量好的濾膜平鋪于錐形環上，擰緊固定蓋。濾膜毛面應向上，無皺褶和漏縫等。貯于樣品盒中備用。(2) 采樣：將粉塵采樣器固定在測塵點，在距地面1.5m高(呼吸帶)處，調節流量(1530L/min)，檢查無漏氣后將已準備好的采樣夾放在粉塵采樣器的采樣漏斗中，扭緊

11、頂蓋固定，采樣，記錄采樣的起始時間。估計濾膜上粉塵的增重120mg時，停止采樣，記錄終止時間。取出濾膜夾，將受塵面向上迅速平放于采樣盒內，用鑷子取出濾膜，使受塵面向內折疊45次,用襯紙包好，貯于樣品盒內，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，記錄質量(W2)。(4) 計算空氣中粉塵的濃度。3. 方法說明濾膜法操作簡便、分析快速、阻塵率高、測定結果準確，是我國目前通用的粉塵濃度測定方法(1) 測塵濾膜是聚氯乙烯纖維制成的網狀薄膜，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、重量輕等優點。(2) 采樣后濾膜上粉塵質量

12、應控制在120mg。若采集量過多，會造成微孔堵塞，阻力增大，且塵粒容易脫落；采集量過少，會增加稱量誤差。通常認為采集塵量在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。若被測空氣的相對濕度在90%以上(或采樣后濾膜上發現有水霧)時，應將濾膜置于硅膠干燥器中，干燥2h后稱量，以后每干燥半小時稱量一次，直到相鄰兩次質量之差不大于0.2mg為止。(5)粉塵采樣器在采樣前應進行氣密性檢驗：用手掌堵住濾膜進氣口，在抽氣條件下，流量計的轉子應即刻回到靜置狀態。否則表示有漏氣現象。(6)生產環境空氣中含有油霧時，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

13、濾膜不耐高溫，不能在55C以上的采樣現場使用。(8)本法要求采集平行樣本，兩個樣本濃度的相對偏差應小于20%，取其平均值作為該采樣點的粉塵濃度。兩個樣本濃度的相對偏差應大于20%時，視為無效樣本。第四節粉塵分散度的測定粉塵分散度是指空氣中粉塵顆粒的粒徑分布程度，可用數量分散度和質量分散度兩種方法表示。數量分散度是指各種粒徑范圍的粉塵粒子數量占粉塵總粒子數的百分比；質量分散度是指各種粒徑范圍粉塵粒子的質量占粉塵總質量的百分比。粒徑小的粉塵粒子越多，粉塵分散度越高。我國現行衛生標準采用數量分散度表示粉塵分散度。測定方法有濾膜法和自然沉降法。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

14、圓筒中，密閉靜置一定時間后，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，用目鏡測微尺測量蓋玻片上粉塵顆粒的大小，按粒徑分組計算百分率。2采樣將蓋玻片用95%乙醇棉球擦凈，放入沉降器的凹槽內（圖5-1a）,推動滑板至與底座平齊，蓋上圓桶蓋，備用。采樣時，將滑板向凹槽方向推動，直至圓桶位于底座之外（圖5-1b），打開圓桶蓋，在采樣點距地面1.5m高度處上下移動23次，使被測空氣進入圓桶內。推動滑板與底座平齊，蓋上圓桶蓋；將沉降器靜放3h，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 分散度的測量（1）用物鏡測微尺

15、標定目鏡測微尺：目鏡測微尺放在目鏡筒內，其刻度間距是固定的，用它來測量粉塵顆粒的大小。但粉塵顆粒在視野中的大小隨物鏡倍數的改變而改變，目鏡測微尺的刻度間距不能反映粉塵顆粒的真實粒徑。因此，必須用物鏡測微尺對目鏡測微尺進行標定，確定在所選的物鏡倍數下，目鏡測微尺刻度間距代表的真實長度。物鏡測微尺是一標準尺度，其總長為1mm，分為100等分，每一分度值為0.01mm，即卩10m（圖5-2）。測定分散度一般選用高倍鏡配合十倍的目鏡即可，特殊要求時可用油鏡。將待標定的目鏡測微尺放入目鏡鏡筒內，把物鏡測微尺置于載物臺上，先在低倍鏡下找到物鏡測微尺的刻度線，將其移至視野中央，然后換成高倍鏡，調至刻度線清晰

16、，移動載物臺，使物鏡測微尺的任一刻度線與目鏡測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£）,分別數出兩條重合刻度線間物鏡測微尺和目鏡測微尺的刻度數。目鏡測微尺一個刻度的長度為：丨10b式中，丨為目鏡測微尺一個刻度的長度，Jm；a為物鏡測微尺刻度數；b為目鏡測微尺刻度數；10為物鏡測微尺每刻度的長度，Jm0在圖5-3中，目鏡測微尺45個刻度相當于物鏡測微尺10個刻度，則目鏡測微尺一個刻度的長度為:x10口=2.2Pm45(2) 粉塵分散度的測量：取下物鏡測微尺，將粉塵標本片放在載物臺上，先用低倍鏡找到粉塵粒子，然后在標定目鏡測微尺時所用的放大倍率下，用目鏡測微尺測量

17、每個粉塵粒子的大小(圖5-4)。移動標本，使粉塵粒子依次進入目鏡測微尺范圍，遇長徑量長徑，遇短徑量短徑，測量每個塵粒。每個標本至少測量200個塵粒，分組紀錄，并計算百分率(表5-1)。表5-1粉塵分散度測量記錄表單位采樣地點采樣時間濾膜編號粒徑(口m)v225>10總計塵粒數(個)百分數(%100%4 方法說明(1) 本法采樣無選擇性，操作簡便，準確性較好。(2) 用格林氏沉降器采樣后，必須保證在不受震動和溫度變化不大的條件下靜止3h,才能使在顯微鏡下所有可見塵粒完全沉降在蓋玻片上。(3) 所用玻片必須保持無塵，否則影響結果的準確。采樣后制成的塵樣標本，應盡快進行測量，并要求在送檢和存放

18、過程中，避免振動和污染。(4) 本法僅適用于顆粒狀塵樣的測定。采塵前后，應選擇在空氣清潔的場所從沉降器中放置、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，并用玻棒充分攪拌，制成均勻的粉塵混懸液，取一滴置載玻片上，均勻涂布，待自然揮發成透明膜。同沉降法一樣測定、計算分散度。本法不適用于可溶于有機溶劑中的粉塵和纖維狀粉塵。所用器材用前必須潔凈，已制好的涂片標本應置玻璃平皿內保存。涂片標本粉塵粒子過密時，需加醋酸丁酯稀釋后重新制作涂片標本。測量時的光學條件必須與標定目鏡測微尺時一致；選擇涂片標本中塵粒分布較均勻的部位進行測量。第五節

19、粉塵中游離二氧化硅的測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。根據結構二氧化硅分為結合型二氧化硅和游離型二氧化硅，游離型二氧化硅有較強的致病作用。游離型二氧化硅是指沒有與金屬及金屬氧化物結合的二氧化硅，常以結晶形態存在，化學式為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，往往形成以結節為主的彌漫性纖維病變，進展較快，且易融合；而含游離二氧化硅低于10%時，肺內病變則以間質纖維化為主，發展較慢，且不易融合，粉塵中游離型二氧化硅是導致塵肺的關鍵因素。游離

20、SiO2化學性質穩定，它是一種酸性氧化物，除可與氫氟酸反應外，具有良好的抗酸性；與熱的強堿溶液，熔融的氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉作用轉變成可溶性硅酸鹽：SiO2+Na2CO3aNa2SiO3+C02上SiO2難溶于水；在O.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4.50X10-4mol/L、1.42X10-3mol/L、5.45X10-3mol/L。我國衛生標準根據粉塵中游離二氧化硅的不同含量，空氣中粉塵濃度標準也不相同。目前測定粉塵中游離二氧化硅含量的方法有堿熔鉬藍光度法、焦磷酸質量法、X線衍射測定法等。本節重點介紹焦磷酸質量法和堿熔鉬藍光度

21、法。一、焦磷酸質量法1 原理在245250C溫度條件下，磷酸脫水生成焦磷酸：2H3PO4”H4P2O7+H2O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的的粉塵樣品溶液過濾，二氧化硅以殘渣形式存在，稱量殘渣，以質量法測定游離二氧化硅含量。2采樣(1) 空氣中懸浮粉塵：用直徑75mm的測塵濾膜，在呼吸帶高度或離地面1.5米處，以1530L/min的流速采樣，采集0.2g左右粉塵。(2) 積塵：在采樣地點，生產設備或其他物體上相當于呼吸帶高度處采集沉降積塵約1go3. 樣品處理與測定（1）將采集的粉塵樣品放在105土3C烘箱中干

22、燥2h,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）準確稱取0.10.2g粉塵樣品于錐形瓶或小燒杯中，加入磷酸、硝酸銨數，攪拌，使樣品全部濕潤，置可調電爐上，插好帶有玻棒的300C溫度計，迅速加熱到245250C,并不斷攪拌，保持15min。（3）樣品中如果含有煤、其他碳素及有機物時，應在瓷坩堝中稱量，置高溫爐中，800900C灼燒30min以上，使碳及有機物完全灰化，冷卻后用少許磷酸分次將殘渣洗入錐形瓶或小燒杯中，再進行步驟（2）o（4）加熱15min后，由電爐上取下錐形瓶，在室溫下冷卻至4050°C，將內容物緩慢傾倒入盛有4050ml熱蒸餾水（約8

23、0C）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、玻棒及錐形瓶或小燒杯數次，洗液一并倒入燒杯中，使最后體積為150200mlo（5）取慢速定量濾紙趁熱過濾。（6）過濾后，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，要洗至無磷酸根后再洗三次。上述過程應在當日完成。（7）將帶有殘渣的濾紙折疊數次，放于已恒重的瓷坩堝中，在80C烘箱中烘干，再于電爐上炭化，然后放入高溫爐（800900C）中灼燒30min，取出，室溫下稍冷后，放入干燥器中冷卻1h，稱至恒重并記錄。當粉塵中含有難以被焦磷酸溶解的物質（如炭化硅、綠柱石、電氣石、黃玉等）時，需用氫氟酸處理。將帶

24、有殘渣的濾紙放入鉑坩堝內，如步驟（7）灼燒至恒重，加入數滴1:1硫酸，使殘渣全部濕潤。然后加40%氫氟酸510ml（在通風柜內），稍加熱，使殘渣中游離二氧化硅溶解，繼續加熱至不冒白煙為止（防止沸騰）。再于900C溫度下灼燒，稱至恒重。4. 計算w2_wC（%）21100W式中，C（%）為粉塵中游離二氧化硅的含量；W1為瓷坩堝（或錐形瓶或小燒杯）的重量，g;W恒重后瓷坩堝與殘渣的重量，g;W為分析用粉塵樣品的重量，go5 方法說明(1) 焦磷酸溶解硅酸鹽時溫度不得超過250C,否則易形成膠狀物。(2) 酸與水混合時應緩慢并充分攪拌，避免形成膠狀物。(3) 樣品中含有碳酸鹽時，遇酸產生氣泡，宜緩慢

25、加熱，以免樣品濺失。(4) 用氫氟酸處理時必須在通風柜內操作，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，過濾殘渣必須洗至無磷酸根反應，否則損壞鉑坩堝。磷酸根檢驗方法如下：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，取濾過液1ml加上述稀釋試劑各4.5ml混勻，放置20min，如有磷酸根離子則顯藍色。二、堿熔鉬藍光度法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270300C時，碳酸氫鈉轉變成碳酸鈉。繼續加熱至800900C時，碳酸鈉選擇性地與粉塵中的游離二氧化硅反應，生成水溶性硅酸鈉。在酸性環境中，水溶性硅酸鈉與

26、鉬酸銨作用形成配合物，用還原劑將其還原成鉬藍。在680nm下測定吸光度，用標準曲線法定量。2NaHCO3*Na2CO3+H2。+CO2Na2CO3+SiO2"Na2SiO3+CO2Na2SiO3+8(NH4)2MoO4+7H2SO4»(NH4國。3-8MOO3+7(NH4)2SO4+NazSOq+8出0(NH4)2SiO3-8MoO3+2H2SO4VitC片Mo2O5-2MoO32-H2SiO3+2NH4HSO4+2H2O2 采樣同粉塵濃度測定的采樣方法。3 方法說明(1) 嚴格控制熔融時間，觀察混合物剛剛熔融且表面光滑如鏡時，再灼燒2min，這是獲取準確結果的關鍵測定步驟

27、。(2) 混合熔劑中的氯化鈉為助熔劑，可提高碳酸氫鈉的熔點，降低游離二氧化硅熔點。實驗表明，碳酸氫鈉與等量的氯化鈉混合使用，熔融效果最好，氯化鈉過多或過少，均會影響測定結果。(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，導致過濾困難，結果偏低。(4) 可溶性硅酸鹽、磷酸鹽及砷酸鹽干擾測定。消除干擾的方法是一部分塵樣按上述方法熔融處理，另一部分塵樣不進行熔融處理，二者測定結果之差即可達到排除干擾的目的。（5）鎳坩堝對測定結果有影響，故每次實驗均需作空白試驗。（6）為消除鐵、鈷、鎳、鉻等有色離子對測定結果的干擾，在加入酸性鉬酸銨后，加適量酒石酸與它們

28、形成無色配合物可消除其干擾。第六節空氣顆粒物一、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，它反映了顆粒物來源的本質，影響空氣的光散射性質和氣候效應。顆粒物的許多性質如體積、質量和沉降速度等都與顆粒物的大小有關。由于來源和形成條件的不同，顆粒物的形狀多種多樣，無法直接測量顆粒的實際直徑。為了便于測量和相互比較，目前，國內外都采用空氣動力學當量直徑來表示顆粒物的粒徑。它是指在通常的溫度、壓力和相對濕度下，層流氣流中，與單位密度（1g/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 顆粒物的空氣動力學直徑（particleaerodynamicdiamet

29、e，rPAD），它是指在通常溫度、壓力、相對濕度的空氣中，在重力作用下與實際顆粒物具有相同末速度、密度為1g/cm3球體的直徑。2 .顆粒物的擴散直徑（particlediffusiondiameter,PDD）,它是指在通常溫度、壓力和相對濕度條件下，與實際顆粒物具有相同擴散系數的球形直徑。小顆粒物的擴散作用比重力沉降作用更顯著，由于布朗運動，不能很快沉降。此時，應使用擴散直徑來表示顆粒物的粒徑。上述粒徑表示方法不涉及顆粒物的密度和形狀，使得顆粒物通過人體呼吸系統時所發生的撞擊、沉降和擴散作用與其在采樣時的動力學特征相一致，有利于研究和評價顆粒物的衛生和健康效應?？諝庵械膽腋☆w粒物是由各種不

30、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量占顆粒物總質量的百分數，即質量分散度，表示該種多分散體系的粒度分布狀態。將顆粒物的粒徑取對數坐標，不同粒徑顆粒物累積質量百分率取概率刻度坐標，在對數-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分布，而是接近對數正態分布為了便于表示分散體系中顆粒物的大小，采用質量中值直徑(massmediumdiameter,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，顆粒物的累積質量占其總質量一半時所對應的空氣動力學粒徑。這種

31、表示方法可以直接表達出顆粒物在空氣中停留的時間、沉降速度、進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。粒徑不同，顆粒物在化學組成、來源、形成方式、傳輸、對人體健康的影響以及去除機制等方面存在根本的區別。按照顆粒物粒徑的大小，人們把空氣顆粒物分為粗顆粒物(coarseparticuatematte)和細顆粒物(fineparticuatematter)，一般認為粒徑小于2.54m的顆粒物為細顆粒物。但是，目前對粗顆粒物和細顆粒物的粒徑分界線還沒有統一的規定，有待進一步研究確定。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(tota

32、lsuspendedparticulates,TSP)TSP是能懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑w100m的顆粒物。曾是我國唯一的環境大氣中顆粒物的監測指標，現仍用作環境監測指標，主要用于工作場所粉塵的監測。2. PM10(particularmatterlessthan10lm)PM10是懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑w10m的顆粒物。因其粒徑小，受擴散等因素影響，能夠在空氣中長時間飄浮，曾經稱之為“飄塵”(suspendeddusts。)3. PM2.5(particularmatterlessthan10lm)PM2.5指懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑w2.5Jm的顆粒物。大多數PM

33、2.5能進入呼吸道，由于表面積大，容易吸附許多空氣中的有毒物質。因此，PM2.5對人體健康的危害非常大，越來越受到人們的重視。美國在1996年制定了PM2.5顆粒物的環境空氣質量標準，我國目前也開展了有關PM2.5的研究工作。在職業衛生領域和空氣顆粒物的毒理學研究中，根據顆粒物進入人體呼吸道的位置，將空氣顆粒物進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(inhalableparticle，IP)根據顆粒物能進入人體呼吸道的位置來看，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10Jm的顆粒物；我國的環境空氣質量標準(GB30951996

34、)中對可吸入顆粒物作出了與PM10完全一致的定義，認為可吸入顆粒物和PM10都是“懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑W105的顆粒物”。其實，IP的粒徑范圍與呼吸者頭部的風速、風向、呼吸速率（次/min）以及呼吸量（ml/min）有關，IP沒有確定的上切割點粒徑和D50。實驗測得，當風速小于9m/s，IP的直徑Dv905。因此，把IP等同于PM10是不恰當的。5. 胸部顆粒物（thoracicparticulates,TP）TP是IP中能通過咽喉的顆粒物。它的粒徑小于30m，即粒徑大于30m的顆粒物能通過咽喉部。TP的D50為10比，因此，有人把TP又稱為PM10。應當指出，TP或PM10不是表

35、示粒徑小于10m的IP，而是表示D50為10m,粒徑小于30m的IP。6. 呼吸性顆粒物（respirablparticulatesRP）RP是IP中能通過非纖毛氣道（指肺泡部分）的顆粒物。對于健康人群，這類顆粒物的粒徑小于12m，D50為4m；對于兒童、年老體弱和有心肺疾病的高危人群，RP的粒徑小于7m,D50為2.5m。因此，對應健康人群的RP稱為PM4,對應高危人群的RP稱為PM2.5。這類顆粒物懸浮在空氣中的時間更長，易滯留在呼吸道深部，某些較細的組分可穿透肺泡進入血液，又容易吸附各種有毒的有機物和重金屬元素，對健康的危害極大。根據顆粒物的來源和形成方式，顆粒物可分為以下幾種。1. 塵

36、指由于各種機械作用粉碎而形成的顆粒。塵化學性狀與母體材料是相同的。2. 煙指燃燒產物，是炭粒、水汽、灰分等燃燒產物的混合物。3. 霧指空氣中的細小液體顆粒。三、空氣顆粒物對人體健康的影響顆粒物是一種非常復雜的混合物，其性質與顆粒物的來源、形態、粒徑以及吸附在其表面上的各種有毒有害物質有關。顆粒物的來源不同，其化學組成也不相同。如自然因素產生的顆粒物中無機成分較多；而燃料燃燒及化工生產中產生的顆粒物除了含一些有害金屬，如Pb、Cd、As、Hg及其鹽外，還含有大量有機成分，如多環芳烴（PAH）等。顆粒物的化學成分與其粒徑密切相關，大多數有毒有害成分存在于粒徑小于10Jm的顆粒中。一些有毒有害物質，

37、如Pb、Cd、As、Hg有機PAH等主要吸附在小于2.5的細粒子表面上。顆粒越小，沉降越慢，在空氣中停留的時間越長，被吸入呼吸道的機會越多，對人體健康的影響就越大?？傊w粒物對人體健康的影響與顆粒物的粒徑大小、顆粒物的化學組成以及顆粒物在呼吸道中沉積的部位有關。1 顆粒物對呼吸系統的影響大量的顆粒物進入肺部對局部組織有堵塞作用，可使局部支氣管的通氣功能下降，細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，長期作用可使呼吸系統的防御機能受到不同程度的損害，發生支氣管炎、肺氣腫、支氣管哮喘等。大量研究表明，顆粒物可通過直接或間接的方式激活肺泡巨噬細胞和上皮細胞內的氧化應

38、激系統，刺激炎性因子的分泌以及中性粒細胞和淋巴細胞的浸潤，引起肺組織發生脂質過氧化等。長期居住在顆粒物污染嚴重地區的居民，可出現肺活量降低，呼氣時間延長，呼吸系統疾病的患病率增高。顆粒物還可以增加動物對細菌的敏感性，進而導致呼吸系統對感染的抵抗力降低。據國外文獻報道，大氣PM10濃度的升高可使兒童哮喘癥狀加重。19951996年在我國廣州、武漢等城市調查顯示，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關系。綜合大量國內外研究資料發現，大氣PM10濃度每升高10g/m3，人群中出現咳嗽癥狀的相對危險度（relativerisk，RR）為1.0356,出現下呼吸道癥

39、狀的RR為1.0324，因呼吸系統疾病入院的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，顆粒物的有機提取物有致突變性，可引起細胞染色體畸變，姊妹染色體交換以及微核率增高，還可引起細胞發生惡性轉化。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、氣管內注射、吸入染毒）進行的實驗發現，顆粒物提取物可在大鼠、小鼠誘發皮下肉瘤、皮膚癌以及肺癌等。顆粒物的致癌活性與其多環芳烴含量有關。大量流行病學調查資料表明，城市大氣顆粒物中的多環芳烴與居民肺癌的發病率和死亡率呈相關關系。3.顆粒物對健康的其他影響研究顯示，大氣顆粒物污染對人群死亡率有急性和

40、慢性影響。據估計，大氣中PM2.5、PM10濃度每增加10Jg/m3，弓I起總死亡率增加的RR分別為1.015和1.0074。還有研究發現，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作和房性期前收縮發生有關。第七節可吸入顆粒物（PM10）測定可吸入顆粒物（PM10）與人體健康關系密切，是室內外空氣質量的重要監測指標。測定可吸入顆粒物的方法有質量法、光散射法、壓電晶體差頻法和：射線吸收法。質量法具有檢出限低，結果準確等優點。質量法是用具有入口切割粒徑D50=（10±1）im的采樣器采樣和質量法測定。切割器常用沖擊式和旋風式兩種，沖擊式切割器可以裝在大、中、小流量采樣器

41、上，而旋風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大氣和室內空氣中可吸入顆粒物測定的標準方法（GB116671989和GB/T170951997）。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量，其振蕩頻率發生變化。根據頻率的變化，可測得空氣中顆粒物的濃度。一：射線吸收法是利用顆粒物對1射線的吸收進行測定，其采樣效率高達99.98%，測得的結果是顆粒物的質量濃度，且不受顆粒物粒徑、組成、顏色及分散狀態的影響。光散射法是利用顆粒物對光的散射作用進行測定的，該法儀器攜帶方便，測定范圍寬（0.01-1

42、00mg/m3），是我國公共場所空氣中可吸入顆粒物（PM10）濃度測定的標準方法（WS/T206-2001）。一、小流量（沖擊式）采樣一質量法1原理利用二段沖擊式小流量采樣器，在采樣器規定流量下采樣，空氣中的顆粒物經慣性沖擊分離，將空氣動力學當量直徑小于30Jm（D50=10Jm,幾何標準差g=1.5）的顆粒收集于已恒重的濾料上。取下，稱量，根據采樣前后濾料的質量差及采樣體積計算空氣中可吸入顆粒物的濃度。m2-miV。1000式中，c為空氣中PM10的濃度，mg/m；m1和m2分別是采樣前和采樣后濾料的質量，g；V0為換算成標準狀況下的采樣體積，m32樣品采集與處理將已恒重的濾料，毛面向上，平

43、置于采樣夾中。按采樣器說明書操作。在采樣器規定的流量下，采氣824h。置干燥器中24h,稱量至恒重。記錄采樣時的氣溫和氣壓。采樣后，小心取下采樣濾料，塵面向里對折，放于清潔紙袋中，再放入樣品盒內保存。3 方法說明(1) 采樣期間流量應保持恒定。使用前應用皂膜流量計進行校準，誤差應小于5%。(2) 采樣前應認真清潔采樣頭的內外表面和分級噴嘴，安裝時應防止漏氣和壓損濾膜。(3) 對采樣濾料的稱量應進行質量控制。具體方法是：在已平衡、稱量的濾料中，隨機抽取45張，每張反復平衡、稱量10次以上，計算各張濾料的質量均值，作為稱量質量控制的“標準濾料”。每次稱量空白濾料和采樣后的濾料時，必須同時稱兩張“標

44、準濾料”。若用感量為0.1mg的分析天平稱量時，所稱“標準濾料”的質量與其均值之差必須小于0.45mg，否則，應重新平衡后再稱量。二、光散射法1 原理空氣樣品經入口切割器被連續吸入暗室，一定粒徑范圍的顆粒物在暗室中與入射光作用，產生散射光。在顆粒物性質一定的條件下，顆粒物的散射光強度與其質量濃度成正比。散射光經光電傳感器進行光信號轉變成電信號，經放大后再轉換為電脈沖數(countsperminute，CPM)，利用CPM便可測定空氣中顆粒物的濃度。c=(R-B)K式中，c為可吸入顆粒物的質量濃度，mg/m3;R為單位時間內的脈沖數，CPM;B為儀器基底值，CPM;K為質量濃度轉換系數，即由CP

45、M換算為mg/m3的系數，mg/(m3CPM)。2 測定在采樣點，將光散射法數字測定儀安裝在35m高處，避免地面揚塵影響。按照儀器使用說明書開啟儀器、調節儀器靈敏度、抽氣采樣、測量、讀數。記錄現場采樣時間、累計讀數。3計算(1) 計算單位時間內的脈沖數(CPM):累計讀數(2) 計算可吸入顆粒物的濃度4 方法說明（1）K值的測定：由于光散射法對于不同粒徑、不同顏色的顆粒物會得出不同的測定結果，所以，在某一特定的環境中進行測定時，必須先用質量法（按GB/T17095規定執行）與光散射法所用的儀器（符合JJG846規定的要求）平行測定，求出K值。然后再用光散射法儀器測定顆粒物的濃度。儀器說明書中有

46、一個具體的K值（如K=0.01），這個K值是儀器出廠前用標準粒子校正后的K值，只表明同一型號的儀器K值相同，儀器的靈敏度相同，并不是實際測定樣品時可用的K值。實際工作中，K值的測定方法是：將光散射式粉塵測定儀和濾料顆粒物采樣器置于現場同一測定點和同一高度，平行采樣。兩儀器的吸氣口中心距離應在10cm內。按下式計算K值。KR-B式中，c為質量法測得的可吸入顆粒物濃度，（mg/m3）；R為光散射式粉塵測定儀測量值，CPM;B為光散射式粉塵測定儀基底值，CPM。（2）基底值：又稱暗計數，是無塵空氣通過儀器時的測定值?；字凳穷w粒物以外的因素引起的記數，在實際測定時，應從測定值中扣除?；字诞a生的原因

47、主要是：來自光源的雜散光；光電倍增管的暗電流；檢測區空氣分子的光散射。（3）應在相對濕度小于90%，平均風速小于1m/s的環境中進行光散射法測定。（4）精密度和準確度：儀器測量的重現性：平均相對標準差v±7%。光散射法與質量法相比較，總不確定度（ROU）應=25%。第八節灰塵自然沉降量的測定灰塵自然沉降量又稱為降塵，是指每個月（以30天計）沉降于單位面積上的灰塵質量。它是指空氣中粒徑大于10Jm的顆粒物，在空氣中漂浮的時間較短，極易降落到地面。降塵來自燃料燃燒產生的煙塵、工農業生產性粉塵和天然塵土。降塵可以污染空氣，降低大氣能見度；污染水源、土壤、食品等。降塵是大氣污染監測的主要指標

48、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（風力、降水、地形等）也起著一定作用。因此,很難區分自然降塵和非自然降塵，一般是指在空氣環境條件下，靠重力自然沉降在集塵缸中的顆粒物。對于沉降在集塵缸中的顆粒物可以進行沉降量測定、顆粒物成分分析等。質量法是測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程度。方法簡便可行，便于推廣。以下介紹質量法。一、灰塵自然沉降量的測定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，經蒸發、干燥、稱量后，計算灰塵自然沉降量。方法檢出限為0.2t/km230d2 采樣將采樣點選擇在矮建筑物的頂部，以方便更換

49、集塵缸等操作。采樣點附近無高大的建筑物、高大的樹木及局部污染源。集塵缸距地面515m高,相對高度11.5m，以防止受揚塵的影響。各采樣點集塵缸的放置高度應基本一致。同時，在清潔區設置對照點采樣。于集塵缸中加入6080ml乙二醇（以覆蓋缸底為準），再加入適量水（冬、夏季加50ml左右，春、秋季加100200ml）,固定放置在采樣點采樣。記錄放缸地點、缸號和時間（年、月、日、時）。按月定期更換集塵缸（30±2d）。取缸時應核對地點、缸號，記錄取缸時間（年、月、日、時）。用塑料袋罩好集塵缸，帶回實驗室。更換缸的時間統一規定為月底五日內完成。在夏天多雨季節，因降雨量較大，應注意缸內積水情況，

50、防止水滿溢出，造成塵樣流失。必要時，應中途更換干凈的集塵缸，繼續收集，采集的樣品合并后測定。3樣品的處理與測定測定前，將瓷坩堝洗凈、編號，在105C±5C下烘至恒重（兩次稱量誤差小于0.4mg），記為m0。用光亮無銹的鑷子夾取落入缸內的樹葉、昆蟲等異物，用水將附著在上面的細小塵粒淋洗下來后棄取。將缸內的溶液和塵粒全部轉入1000ml燒杯中，在電熱板上小心蒸發，使體積濃縮至1020ml。將燒杯中的溶液和塵粒全部轉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至干，然后放入烘箱，于105C±5C下烘至恒重，記為m1。在樣品測定的同時，做試劑空白實驗。將恒重時的質量減去瓷

51、坩堝的質量即為試劑空白的質量，記為me4.計算根據定義，用下式計算灰塵自然沉降量F-m°530104Sn式中，F為灰塵自然沉降量，t/km230d;mi為采樣后經處理恒重后樣品和坩堝的質量，g；mo為空坩堝的恒重后的質量，g；S為缸口面積，cm2；n為采樣天數（準確到0.1d）。5 方法說明（1）測量缸口面積時，應從三個不同方向測量缸的內徑，求平均值，計算缸口面積。（2）每個樣品所使用的集塵缸、燒杯和瓷坩堝的編號必須一致，并及時填入記錄表中。（3）瓷坩堝在烘箱、搪瓷盤及干燥器中，應分散放置，不可重疊。（4）樣品在瓷坩堝中蒸發、濃縮時，不要用水淋洗坩堝壁，以防乙二醇-水界面劇烈沸騰使溶

52、液溢出。當樣品溶液濃縮至20ml以下時，應降低溫度并不斷搖動，使塵粒粘附在坩堝壁上，避免樣品濺出。（5）做空白實驗時，所用乙二醇與加入集塵缸的乙二醇應是同一批號，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，還能抑制微生物及藻類的生長。（7）報告結果要求保留一位小數。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，根據顆粒物中各成分溶解性質的不同，用化學方法分別分析沉降物中的各項指標：非水溶性物質、苯溶性物質、非水溶性物質的灰分、非水溶性可燃物質、pH值、硫酸鹽和氯化物含量、水溶性物質、水溶性物質的灰分、水溶性可燃物質、灰分總量，可燃性物質總量、固體污染物總

53、量等。結果均以每月每平方米面積上沉降的克數g/（m2.30d）表示。2 采樣同灰塵自然沉降量（質量法）。3 樣品處理首先檢查樣品，記錄集塵缸中塵粒的物理性狀，如果發現有樹葉，小蟲等異物，可用鑷子挾出，小心用水在集塵缸上沖洗，然后棄去。如果發現異種污染物（如石塊等）進入時，樣品不可再進行分析。將集塵缸中的沉淀物移入到1000ml燒杯中，用淀帚擦下缸底粘著物質，并用少量水沖洗集塵缸壁至無灰塵為止。蓋上表面皿，放置24h,使不溶物沉淀后進行分析。當收集的樣品是干的或僅殘留極少量水時，在分析之前，應加水把液體體積至少補足到200ml。補足后應該把樣品于室溫下放置24h，使可溶性物質溶解后進行分析。若于

54、收集的水中加有防凍劑，可將全部樣品轉入1000ml燒杯中，在電熱板上加熱蒸發至少量體積，然后加水至500ml，靜置12h后進行分析。4 測定(1)非水溶性物質的測定：先將無灰濾紙放在稱量瓶中，一起稱量至恒重，再將燒杯中的樣品，用已恒重的無灰濾紙抽吸過濾，收集沉淀物，包好放入稱量瓶中，在105C干燥箱中干燥23h,取出放入干燥器中，冷卻50min，稱量。再干燥1h，再稱量，直至恒重為止(兩次質量之差小于土0.4mg)。用下式計算非水溶性物質的含量：式中，M為非水溶性物質含量,g/(m2.30d)；m2為稱量瓶+濾紙+樣品的質量,g;m1為稱量瓶+濾紙的質量，g；S為集塵缸缸口面積，m2；K為30

55、天與實際采樣天數的比例系數。此沉淀物做苯溶性物質測定，濾液供水溶性物質測定。為便于分析和計算，可將濾液調至500ml體積(濾液多時應加熱濃縮至500ml)。(2)苯溶性物質的測定：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，取出提取過的沉淀物放回到同編號的稱量瓶中，在空氣中干燥至苯完全揮發，在105C干燥箱中干燥1h，再在干燥器中冷卻50min，稱量直至恒重。用下式計算苯溶性物質的含量：m2-m1式中，D為苯溶性物質的含量,g/(m2.30d)；m2為苯提取前稱量瓶+樣品+濾紙的質量，g；m1為苯提取后稱量瓶+樣品+濾紙的質量，g；S為集塵缸缸口面積,m2；K為30天與實際采樣天數的比例系數。經苯提取后的沉淀物做非水溶性物質的灰分測定。(3) 非水溶性物質灰分的測定：將用苯提取過的沉淀物和濾紙放入已恒重的瓷坩堝中，置入高溫爐(600C)灼燒1h,取出放入干燥器中，冷卻50min,稱量直至恒重。用下式計算非水溶性物質的灰分含量：KS式中，Bi為非水溶性物質灰分的含量，g/(m2.30d)；m2為非水溶性物質灰分+坩堝質量，g;mi為坩堝的質量，g;PP為濾紙灰分質量，g;S為集塵缸缸口面積，m2；K為30天與實際采樣天數的比例系數。(4) 非水溶性可燃物質的測定：已知非水溶性物質和其灰分的含量，則非水溶性可燃物質的含量為CM-