ZDA-ZXFCY型颗粒物再悬浮采样器研制意义

一、总论

日前，中国的大气污染控制自2000年以来已由从SO2、NOx和TSP控制转向PM10控制，并将逐渐转向控制PM2.5，同时，国家环保总局要求环境空气中颗粒物达标的城市从直辖市、省会和单列市等45个重点环境保护城市扩展到300个，并于2014年下发文件《关于*阶段大气颗粒物来源解析研究工作的通知》，其宗旨目的在于全面启动大气颗粒物来源解析研究工作，并将此做为全国环境监测站的日常工作，尤其对超标的城市和地区要定期开展大气颗粒物源解析工作。本项目重点研究采集样品的均匀性；研究悬浮箱颗粒物分布的均匀性；研究换膜的简便性；自主开发大气颗粒物再悬浮采样器。

我国从70 年代初期开始重视对颗粒物污染的研究与控制, 许多城市都相继开展了大气颗粒物源解析研究。近年来研究表明, 无组织、无规则排放的开放源对于环境空气中的颗粒物有很大的影响。由于开放源自身排放规律的特殊性, 所以开放源的排放率难以测量和评估。同时, 由于开放源排放属于无组织排放, 所以开放源的原地采样也是十分困难的。作为一种替代方式, 国外学者已开展了相关研究。但对于开放源的研究，目前面临的首要难题是开放源样品的采集和分离。本项目主要针对开放源样品的再次均匀悬浮和均匀采集做出了研究方法和设备。

项目完成单位为陕西正大环保科技有限公司，协作单位有南开大学、西安市环境监测站。

本项目研究年限 2014-2015 年，经过前期调研、实施方案论证、项目实施、阶段进展汇报研讨、研究成果征求意见、组织签定等阶段。

项目背景

据我国环境监测资料表明， 中国大气颗粒物的污染问题十分严峻，目前已经上升为环境空气质量的首要影响因素，特别是细微大气颗粒物对人体的危害相当严重，因此，对大气颗粒物进行相关的研究和控制十分必要。来源解析显示无组织排放源对大气 PM2.5 的贡献约5%～40%。对于土壤风沙尘、道路扬尘、建筑扬尘、工业粉尘等无组织排放源，因其排放面大、强度低、受周边环境干扰强，故实地采样往往难以获得具有代表性的样品，而目前的筛分技术也很难得到PM10 和 PM2.5 乃至粒径更小的颗粒物，即对开放源颗粒物进行采集和分离是当前研究开放源面临的首要难题。 为解决这一问题，陕西正大环保协同西安建筑科技大学和南开大学共同开发研制了一款新型ZDA-ZXFCY型颗粒物再悬浮采样器。ZDA-ZXFCY型采样系统包括送样系统、再悬浮箱、切割器以及采样气路，整个系统采用自动化控制，通过可控气动元件，提供满足切割器准确计量要求的流量，实现整个采样过程自动化控制。该采样系统可模拟污染源样品进入环境中的过程，完成对开放源样品的采样，便于进行相关化学分析，同时可以对粉末样品进行PM10和PM2.5等不同粒径的切割采样，采样模块可满足源谱分析要求，设备符合《环境空气颗粒物源解析监测方法指南（试行）》中要求，并获得了实用新型(1.一种颗粒物再悬浮采样装置，号：ZL201420201188.1；2.一种旋紧式换滤膜装置，号：ZL201520190636.7；3.一种颗粒物再悬浮箱，号：ZL201520227447.2)。该颗粒物再悬浮装置具有良好的采样平行性和稳定性，能够对各排放源特征进行有效区分，具有较高的采样效率，且操作简便经济，对无组织排放源谱分析具有很高实用价值。

二、我国颗粒物采样器目前的研究状况

对于开放源的样品，其多数为粉末样品。而对于粉末样品，国内多数采用巴柯粒度分级器进行粒度分割。但是由于我国生产的巴柯分级器的切割粒径并不是按照环境空气管理要求设计的，所以在使用过程中存在极大的不便并且存在较大的误差，切割效率较低，分级时间较长，工作性能不稳定。在我国，开放源所排放的颗粒物样品采集有三个关键技术尚未解决：

1、样品如何采集；

2、样品采集后如何分离出1um、2.5um、10um或者以下的颗粒物；

3、采集的样品不适合当前的分析技术。

这三个问题成了当前开展颗粒物源解析工作的主要障碍，因此一种能够方便、有效地采集和分离颗粒物的装置显得尤为重要。

三、大气颗粒物PM2.5近年变化趋势

大气颗粒物是大气的重要组成部分，给环境、气候以及人体健康带来很大的威胁；颗粒物尤其是粒径在10um以下的颗粒物（如PM10、PM2.5等）可通过呼吸系统进入人体肺部，增加呼吸系统的发病率，甚至影响心肺功能。

近几年随着国家各项政策的出台，各大燃煤工厂通过加装脱硫脱硝系统装置后，空气中PM2.5的含量明显有所降低；然而，近几年中国的雾霾天却成了困扰中国十几亿人口的难题，雾霾中含有的PM2.5却导致人们呼吸系统疾病一路飙升。在中国，源解析工作才刚刚开始，后续还有更大的难题摆在我们面前，有专家表示，并非每个城市都必须做源解析，目前我国主要是燃煤、工业生产、扬尘和机动车4种主要来源。对于有些城市来说，即使不做源解析，也可以很清楚地知道主要问题出在哪儿。但对于有些城市即使污染源较为清楚，也需要做源解析，比如对京津冀来说，削减燃煤很重要，不过，问题在于削减哪种燃煤，是老电厂煤改气，还是散煤削减，这*不一样。而对于一些减排已达到一定程度的城市来说，则更需用源解析的工具来寻找污染的“元凶”， 通过不同燃煤、扬尘等的*特征物，追溯到具体的污染来源。

四、项目解决的问题

大气中PM2.5含量降低的同时，雾霾天以及PM2.5中所含的成分所导致的呼吸系统疾病以及癌症病发率却呈增加趋势，其原因是我国环保事业起步晚，而且源解析工作是一项长期的、严峻的工作，在短短的几年时间里要想*搞好源解析工作那是不可能的。现在我国已经对源解析工作引起了足够的重视，相关法律、政策也在不断的出台，但是源解析工作是一项长期的工作，并非一朝一夕就能做好。

本项目重点研究大气颗粒物再悬浮采样器悬浮箱颗粒物分布均匀性；采样器采集样品的均匀性；自主开发颗粒物再悬浮采样器。