🌫️ 空气中 PM10 / PM2.5 颗粒物浓度
用重量法测定环境空气中 PM10 和 PM2.5 悬浮颗粒物的质量浓度。欧盟空气质量监测的基准方法。
要点速览
- 标准: PN-EN 12341:2023
- 类别: 环境
- 操作步骤数: 10
- 各步骤合计时间: 5 天 1 小时 30 分钟
- 测量范围: 1–1 000 µg/m³
- 称量分辨力: 1 µg（微量天平）
- 公称流量（LVS）: 2,3 m³/h ± 2%
概述
悬浮颗粒物 PM10（空气动力学直径 ≤10 µm 的颗粒）和 PM2.5（≤2,5 µm）是最重要的大气污染物之一，直接影响人体健康。PM2.5 可进入肺泡和血液，引起呼吸系统疾病、心血管疾病和肺癌。波兰是欧盟中空气质量最差的国家之一 — 采暖季有数十个区域 PM10 和 PM2.5 超标。
PN-EN 12341 所述的重量法是 2008/50/EC 指令（CAFE）和波兰空气质量评价条例所要求的基准方法。方法是在恒定空气流量下经 PM10 或 PM2.5 切割头将颗粒物采集在滤膜上，随后在受控气候条件下称量曝置前后的滤膜。
在波兰，GIOŚ 在约 180 个 PM10 站点和 70 个 PM2.5 站点开展重量法测量。序列采样器每 24 小时自动更换滤膜，称量分析在经认可的实验室进行。该方法辅以自动连续分析仪（TEOM、β 射线衰减法），但后者需依基准方法进行校准。
PN-EN 12341:2023 标准规定了基准采样器的要求，包括小流量系统公称流量 2,3 m³/h、大流量系统 30 m³/h、采样时间 24 h、滤膜类型和平衡条件。
方法原理
环境空气经切割头（撞击式或旋风式）抽取，按规定的切割曲线精度（D50）截去 PM10 或 PM2.5 以上的部分。小于阈值的颗粒沉积在石英纤维或 PTFE 滤膜上。滤膜在曝置前后于温度（20±1°C）和湿度（50±5% RH）受控的房间中平衡至少 48 h，随后在分析微量天平（分辨力 1 µg）上称量。曝置后与曝置前滤膜的质量差除以采样空气体积（标准状态），即得颗粒物质量浓度（µg/m³）。
应用领域
- 环境空气质量监测（GIOŚ、WIOŚ）
- 与欧盟标准的符合性评价 — PM10（50 µg/m³ / 24 h）、PM2.5（25 µg/m³ / 年）
- 防护带和空气保护计划（POP）
- 建设项目环境影响评价（EIA）
- 科学研究 — 颗粒物化学成分、排放源解析
- 工业企业周边落地浓度测量
- 自动连续分析仪（TEOM、β 法）的比对验证
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 测量范围 | 1–1 000 µg/m³ |
| 称量分辨力 | 1 µg（微量天平） |
| 公称流量（LVS） | 2,3 m³/h ± 2% |
| 采样时间 | 24 h ± 1 h |
| 平衡条件 | 20±1°C，50±5% RH，至少 48 h |
| 定量限 | 约 1,5 µg/m³（采气 55,2 m³ 时） |
标准
- 标准编号
- PN-EN 12341:2023
- 标准名称（波兰语）
- Powietrze atmosferyczne — Standardowa grawimetryczna metoda pomiarowa do oznaczania stężenia masowego frakcji PM10 lub PM2,5 pyłu zawieszonego
- 标准名称（英语）
- Ambient air — Standard gravimetric measurement method for the determination of the PM10 or PM2.5 mass concentration of suspended particulate matter
分步操作程序
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空白滤膜平衡
将洁净石英滤膜置于恒温恒湿箱（20±1°C，50±5% RH）中至少 48 h。用防静电镊子取放滤膜。
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空白滤膜称量
在微量天平（分辨力 1 µg）上对每片滤膜至少称量 2 次。两次之差 ≤10 µg。记录质量 m₁。
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滤膜运输与装载
将滤膜置于运输盒中送至监测站。装入序列采样器（14 片可用 2 周）。
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采样（24 h）
采样器以 2,3 m³/h 的流量经 PM10/PM2.5 切割头自动采气 24 h。每日更换滤膜。
-
收取已曝置滤膜
14 天后收取装有滤膜的膜盒。运输时须尽量避免污染和物质损失。
-
已曝置滤膜平衡
将已曝置滤膜置于恒温恒湿箱（20±1°C，50±5% RH）中至少 48 h。
-
已曝置滤膜称量
对每片滤膜至少称量 2 次。两次之差 ≤10 µg。记录质量 m₂。
-
质量控制 — 空白滤膜
每称量批次称量一片现场空白滤膜。用空白值对结果进行校正。
-
浓度计算
C =（m₂ − m₁）/ V，其中 V = 流量 × 时间 [m³，标准状态 293 K、101,3 kPa]。结果以 µg/m³ 表示。
-
报告
报告内容包括：PM10/PM2.5 日均浓度、采气体积、气象条件、测量不确定度。数据报送 JPOAT/GIOŚ 数据库。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 基准采样器 LVS（小流量） | Leckel SEQ 47/50，Sven Leckel GmbH | 60 000–120 000 PLN |
| 基准采样器 HVS（大流量） | Digitel DHA-80、Andersen RAAS10 | 80 000–160 000 PLN |
| PM10/PM2.5 切割头 | Leckel PM10/PM2.5 采样头、锐切割旋风器 | 5 000–15 000 PLN |
| 分析微量天平 | Mettler Toledo XPR2U（0,1 µg）、Sartorius Cubis II | 40 000–120 000 PLN |
| 滤膜平衡用恒温恒湿箱 | Weiss Technik、Memmert HPP260 | 30 000–80 000 PLN |
| ∅47 mm 石英纤维滤膜 | Whatman QM-A、Pall Tissuquartz | 8–15 PLN / 片 |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 石英滤膜（石英纤维） | — | Whatman QM-A 或 Pall Tissuquartz 2500QAT，∅47 mm，经 500°C/3 h 灼烧，用于重量分析 |
| PTFE 滤膜（聚四氟乙烯） | — | Pall Zefluor，∅47 mm，用于化学分析（金属、离子），吸湿性低 |
| 硅胶 | 112926-00-8 | 用于维持平衡室内湿度 |
| 砝码（天平校准） | — | OIML E2 级，1 mg – 200 g 一套，经 GUM/PTB 检定 |
职业健康与安全
- 已曝置滤膜可能含重金属和多环芳烃 — 必须佩戴丁腈手套
- 监测站作业涉及高处 — 须系安全带并经安全培训
- 微量天平 — 须置于防振工作台，避免气流，控制静电（离子风机）
- 恒温恒湿箱 — 有触电风险，须定期检验
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN 12341:2023 — 《Ambient air — Standard gravimetric measurement method for the determination of the PM10 or PM2.5 mass concentration of suspended particulate matter》。
该方法的原理是什么？
环境空气经切割头（撞击式或旋风式）抽取，按规定的切割曲线精度（D50）截去 PM10 或 PM2.5 以上的部分。
测量范围和准确度是多少？
测量范围：1–1 000 µg/m³；称量分辨力：1 µg（微量天平）；公称流量（LVS）：2,3 m³/h ± 2%；采样时间：24 h ± 1 h。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 5 天 1 小时 30 分钟。整个程序共 10 个步骤。
需要哪些设备？
基准采样器 LVS（小流量）、基准采样器 HVS（大流量）、PM10/PM2.5 切割头、分析微量天平、滤膜平衡用恒温恒湿箱、∅47 mm 石英纤维滤膜。核心仪器的参考价格（基准采样器 LVS（小流量））：60 000–120 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
环境空气质量监测（GIOŚ、WIOŚ）；与欧盟标准的符合性评价 — PM10（50 µg/m³ / 24 h）、PM2.5（25 µg/m³ / 年）；防护带和空气保护计划（POP）；建设项目环境影响评价（EIA）；科学研究 — 颗粒物化学成分、排放源解析；工业企业周边落地浓度测量；自动连续分析仪（TEOM、β 法）的比对验证。
需要采取哪些安全防护措施？
已曝置滤膜可能含重金属和多环芳烃 — 必须佩戴丁腈手套；监测站作业涉及高处 — 须系安全带并经安全培训；微量天平 — 须置于防振工作台，避免气流，控制静电（离子风机）；恒温恒湿箱 — 有触电风险，须定期检验。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN 12341。