室内可吸入颗粒物浓度与粒径分布检测方法的研究

空气污染颗粒物的检测方法空气污染对人类健康造成重大影响，颗粒物是空气污染的主要组成部分之一。

它们小到足以被吸入肺部，甚至渗透进血液循环系统，引发诸如心血管疾病、癌症、哮喘等健康问题。

因此，对背景空气中的颗粒物进行实时、准确、可靠的检测和分析至关重要。

本文将介绍几种常见的颗粒物检测方法。

1. 激光散射粒度仪法激光散射粒度仪是通过散射光谱分析颗粒物的形态、大小、浓度及分布情况。

该仪器原理借助激光束辐射到颗粒物，吸收部分能量，并向所有方向发射散射光，再利用散射光强、角度分布、时间分布等指标对样品进行分析。

应用颗粒物质量和散射强度之间的某种关系进行计算，可以得到颗粒物的质量浓度及大小分布。

激光散射粒度仪具备检测快速、准确度高及范围广等特点，而且还能自动测试，无需人工干预和特殊处理，因此在颗粒物检测方面应用广泛。

2. 移动式烟气颗粒物质量测定仪法移动式烟气颗粒物质量测定仪是专门适用于检测烟气、工业废气和工地扬尘等环境的颗粒物检测仪器。

其主要原理是利用滤纸、毛细管等材料对颗粒物进行过滤和捕集，再利用重量法检测质量浓度。

通过化学计量式计算颗粒物的质量浓度和总质量，从而得出其浓度值。

移动式烟气颗粒物质量测定仪准确度高，灵敏度好，适用于在场地实时检测环境中的颗粒物污染问题，但由于其不能确定每个颗粒物的粒径分布及运动状态等特征，对于复杂环境，其判定方法的准确性可能会受到一定影响。

3. 扫描电子显微镜法扫描电子显微镜可以对高分辨率图像进行拍摄，图像中的各种微观组织与零件都可以通过电子束照射而清晰可见。

通过该仪器可以直接观察到颗粒物的外观形态、粒径大小、表面微观结构和内部形态，可用于分析颗粒物形态结构、内部成分、材料组分及其物理化学性质等。

但是，该检测方法一般需要显微镜技术人员进行操作，需要经过特殊的实验室条件，且仪器造价昂贵，一般用于科学研究领域等实验室环境下的颗粒物检测。

综上所述，不同的颗粒物检测方法各有优缺点，应根据不同的场合和要求选择合适的方法进行检测。

空气微小颗粒物质检测与分析在现代社会中，随着工业化和城市化的加速发展，空气污染问题变得越来越严重。

其中，大气中的微小颗粒物质是一种有害的污染物，不仅会危害人类健康，还对环境造成破坏。

因此，对空气微小颗粒物质的检测和分析显得十分重要。

一、空气微小颗粒物质的定义和来源空气微小颗粒物质，又称为PM2.5，是指直径小于等于2.5微米的颗粒物。

它们主要来自于工业过程、交通运输、能源消耗和天然因素等多个来源。

例如，汽车尾气、燃煤和工业排放都能够产生PM2.5。

在污染物排放源头，通过治理和减排降低PM2.5的排放是很必要的，但在进行有效治理前，监测和预警是必不可少的手段。

针对PM2.5进行监测是很有必要的，可以在 PM2.5浓度超标之前发现问题并采取相应的应对措施。

二、空气微小颗粒物质的检测方法当前，PM2.5的监测方法已经比较成熟。

在国内的空气质量监测中，主要采用光学式PM2.5传感器对数据进行检测。

这种设备可以通过发射光束,测量空气中的颗粒物权重分布，从而得到空气中PM2.5的浓度值。

同时，PM2.5的检测还需采集空气样本后进行化学分析。

为了得到准确、可靠的数据，PM2.5的检测需要考虑以下因素：1. 样品采集和处理的标准化：采样管路、吸流量、采集时间等参数标准化；2. 仪器和设备的标准化：仪器检定、设备校验等；3. 数据分析和处理的标准化：数据处理流程、数据标准化等。

三、空气微小颗粒物质的危害PM2.5是非常小的颗粒物，它们能够到达呼吸系统的细小部位并沉积下来，对人体健康造成危害。

PM2.5会携带有害物质，例如重金属、细菌和病毒，通过呼吸道进入肺部，导致呼吸系统疾病的发生。

另外，长期暴露在高浓度PM2.5环境中还会导致心血管、神经系统疾病等严重疾病，严重影响人们的健康和生活质量。

因此，PM2.5的监测和治理都非常重要。

四、 PM2.5污染治理的手段PM2.5是空气质量监测的重要指标之一，其治理需要全社会的共同努力。

第五章空气中颗粒物的测定第一节概述空气中固态和液态颗粒状态的物质统称空气颗粒物（particulate matter）。

风沙尘土、火山爆发、森林火灾和海水喷溅等自然现象，人类生活、生产活动中各种燃料（如煤炭、液化石油气、煤气、天然气和石油）的燃烧是空气颗粒物的重要来源。

颗粒物按大小可分为总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物和细粒子。

空气中的颗粒物有固态和液态两种形态。

固态颗粒物中较小的有炭黑、碘化银、燃烧颗粒核等，较大的有水泥粉尘、土尘、铸造尘和煤尘等。

液态颗粒物主要有雨滴、雾和硫酸雾等。

在工农业生产中可产生大量生产性粉尘，根据性质分为无机和有机粉尘。

空气颗粒物污染对人群死亡率有急性和慢性影响，有一定的致癌作用，长期吸入较高浓度的某些粉尘可引起尘肺。

吸入铅、锰、砷等毒性粉尘，经呼吸道溶解后，可引起机体中毒的发生。

粉尘作用于人体上呼吸道，早期可引起鼻粘膜刺激，毛细血管扩张，久而久之，能引起肥大性鼻炎，萎缩性鼻炎，还可引起咽喉炎，支气管炎等。

经常接触生产性粉尘，也能引起皮肤、眼、耳疾病的发生。

大麻、棉花、对苯二胺等粉尘可引起哮喘性支气管炎、偏头痛等变态反应性疾病。

沥青粉尘在日光照射下通过光化学作用，可引起光感性皮炎、结膜炎和一些全身症状。

飘浮在空气中的颗粒物，若携带某些致病微生物，随呼吸道进入人体后，可引起感染性疾病的发生。

如果吸入含致癌物粉尘，如镍、铬等，可导致肺癌的发生。

第二节生产性粉尘生产性粉尘是指在生产过程中形成的，并能长时间飘浮在空气中的固体微粒。

它是污染工作环境、损害劳动者健康的重要职业性有害因素，可引起多种职业性肺部疾病。

一、生产性粉尘的来源和分类生产性粉尘的来源有：矿山开采、凿岩、爆破、运输、隧道开凿、筑路等；冶金工业中的原料准备、矿石粉碎、筛分、配料等；机械铸造工业中原料破碎、配料、清砂等；耐火材料、玻璃、水泥、陶瓷制造等；工业原料的加工；皮毛、纺织工业的原料处理；化学工业中固体原料处理加工，包装物品等生产过程。

室内空气中可吸入颗粒物卫生标准GB/T 17095-1997方法验证报告编制: 日期：校核: 日期：审核: 日期：广东XX检测技术有限公司室内空气中可吸入颗粒物的测定方法验证报告1 方法依据依据《室内空气中可吸入颗粒物卫生标准GB/T 17095-1997》。

2 适用范围适用于公共场所空气中PM10浓度的手工测定，也适用于其他室内空气中可吸入颗料物浓度的手工测定。

3 测量仪器颗粒物采样器，电子天平，流量计：精度：2.5级4测量所象条件、测点位置及测量时段检测原理：使用带有PM10和PM2.5的切割器的滤膜采样器进行空气采样，空气中的颗粒物经切割器分离后，可吸入和可入肺颗粒物被采集在滤膜上，经实验室称量可得到PM10\PM2.5的质量，再除以采样气体积可得出质量浓度。

测定步骤:将滤膜放在恒温恒湿箱中平衡24h，平衡条件为：温度：20湿度：50RH%。

平衡完成后，用分析电子天平称量滤膜（测PM10），记录滤膜的重量并装入塑料封口袋中进行编号。

采样人员领取测试滤膜后到现场采样,用一级皂膜流量计对采样流量计进行校准，误差≤5% 。

采样布点，连接采样器，装上滤膜，将采样流量调整到规定值。

根据检测现场环境状况设定采样时间，测量现场的环境温度、湿度和大气压力。

完成采样必须4℃储存运回实验室。

将采集有颗粒物的滤膜放入干燥器中平衡24h，用天平称出终质量。

结果计算：式中：V0----标准状态下的采气体和解，单位为升（L）Vt----实际采气体积，为采样流量与采用时间乘积，单位为升（L）T-----采样点的气温，单位为摄氏度（℃）T0----标准状态下的绝对温度，273KP-----标准状态下的大气压，101kPaP0---标准状态下的大气压，101kPa浓度计算：可吸入颗粒特PM10质量浓度如下：式中：ρ----可吸入颗粒物PM10质量浓度，单位为毫克每立方米（mg/m3）m---PM10颗粒质量，单位为毫克（mg）V0---标准状态下采气体积，单位为（L）M2---滤膜终质量，单位为毫克（mg）M1---滤膜初质量，单位为毫克（mg）结果表达：一个区域的测定结果以该区域内采样点质量浓度的算术平均值。

应用技术空气中可吸入颗粒物的检测方法探究邵剑明(浙江中一检测研究院股份有限公司，浙江宁波315042)摘要：当前可吸入颗粒物已成为我国城市空气的首要污染物，对其防治不仅是保障城市健康发展的环境问题，而且是影响公共安全的社会问题。

本文针对空气中可吸入颗粒物的危害、来源进行了分析，并探讨了几种常见空气中可吸入颗粒物检测方法了应用，介绍了具体的优势与不足，希望可以为空气中可吸入颗粒物的检测提供新思路。

关键词：空气可吸入颗粒物；危害；来源；检测技术中图分类号：X830.2 文献标识码：A文章编号：2095-672X(2017)06-0095-02D〇I:10.16647/15-1369/X.2017.06.061Study on the detection method of inhalable particulate matter in airShao Jianming{Zhejiang Zhongyi Testing Research Institute Co., Ltd., Ningbo Zhejiang 315042, China)Abstract:The current respirable particulate matter has become the primary pollutant of urban air in China.Its prevention and control is not only the environmental problem of protecting the healthy development of the city,but also the social problems that affect public safety.In this paper,the hazards and sources of respirable particulate matter in the air were analyzed,and the application of the method for the detection of respirable particulate matter in several common air was discussed.The advantages and disadvantages were introduced.It was hoped that the detection of respirable particulate matter in air could be provided New ideas.Key words:Air respirable particulate matter;Hazard;Source;Detection technology在人们物质水平的提升下，对于环境保护工作的要求日益严格，越来越多的人，意识到了空气中可吸入颗粒物的危害。

二、可吸入尘（飘尘，IP）的测定粒径小于10μm的颗粒物称为飘尘。

测定飘尘的方法有重量法、压电晶体振荡法、β射线吸收法及光散射法等。

（一）重量法根据采样流量不同，分为大流量采样重量法和小流量采样重量法。

大流量法使用带有10μm以上颗粒物切割器的大流量采样器采样（见本章第二节）。

使一定体积的大气通过采样器，先将粒径大于10μm的颗粒物分离出去，小于10μm的颗粒物被收集在预先恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算出飘尘的浓度。

使用时，应注意定期清扫切割器内的颗粒物；采样时必须将采样头及入口各部件旋紧，以免空气从旁侧进入采样器造成测定误差。

小流量法使用小流量采样器，如我国推荐使用13L/min。

使一定体积的空气通过具有分离和捕集装置的采样器，首先将粒径大于10μm的颗粒物阻留在撞击档板的入口档板内，飘尘则通过入口档板被捕集在预先恒重的玻璃纤维滤膜上，根据采样前后的滤膜重量及采样体积计算飘尘的浓度。

滤膜还可供进行化学组分分析。

采样器流量计一般用皂膜流量计校准，其他同大流量法。

（二）压电晶体振荡法这种方法以石英谐振器为测定飘尘的传感器，其工作原理示于图3－50（图略）。

气样经粒子切割器剔除粒径大于10μm的颗粒物，小于10μm的飘尘进入测量气室。

测量气室内有高压放电针、石英谐振器及电极构成的静电采样器，气样中的飘尘因高压电晕放电作用而带上负电荷，继之在带正电的石英谐振器电极表面放电并沉积，除尘后的气样流经参比室内的石英谐振器排出。

因参比石英谐振器没有集尘作用，当没有气样进入仪器时，两谐振器固有振荡频率相同（fⅠ=fⅡ），其差值△f=fⅠ-fⅡ=0，无信号送入电子处理系统，数显屏幕上显示零。

当有气样进入仪器时，则测量石英谐振器因集尘而质量增加，使其振荡频率（fⅠ）降低，两振荡器频率之差（△f）经信号处理系统转换成飘尘浓度并在数显屏幕上显示。

测量石英谐振器集尘越多，振荡频率（fⅠ）降低也越多，二者具有线性关系，即△f=K·△M式中：K——由石英晶体特性和温度等因素决定的常数；△M——测量石英晶体质量增值，即采集的飘尘质量（mg）。

可吸入颗粒物浓度随着城市化进程的加快，城市的建成区面积也在逐年扩大，随之而来的城市大气环境污染，已经成为困扰城市发展的主要环境问题，那么可吸入颗粒物浓度如何测定呢?有多种测定仪器，如静电降尘重量分析仪可测出低达每标准立方米含尘10微克的浓度。

若将已知有效表面积的集尘装置放在露天的适当位置，收集足够量的尘粒进行称重，可测定降尘量。

②光散射法激光粉尘仪具有新世纪国际先进水平的新型内置滤膜在线采样器，仪器在连续监测粉尘浓度的同时，可收集到颗粒物，以便对其成份进行分析，并求出质量浓度转换系数K值。

可直读粉尘质量浓度(mg/m3)，具有PM10、PM5、PM2.5、PM1.0及TSP切割器供选择。

仪器采用了强力抽气泵，使其更适合需配备较长采样管的中央空调排气口PM10可吸入颗粒物浓度的检测，和对可吸入尘PM2.5进行监测。

仪器符合工业企业卫生标准(GBZ1-2002)、工作场所有害因素接触限值(GBZ2-2002)标准、卫生部WS/T206-2001《公共场所空气中可吸入颗粒物(PM10)测定法-光散射法》标准、劳动部LD98-1996《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》标准以及铁道部TB/T2323-92《铁路作业场所空气中粉尘测定相对质量浓度与质量浓度的转换方法》等行业标准以及卫生部卫法监发[2003]225号文件发布的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。

③浓度规格表比较法应用较广泛的是M.R.林格曼提出的林格曼煤烟浓度表。

④光度测定法用一定强度的光线通过受测气体，或用水洗涤一定量的受测气体，使气体中的尘粒进入水中，然后用一定强度的光线通过含尘水，气体或水中的尘粒就对光线产生反射和散射现象，用光电器件测定透射光或散射光的强度，并与标准的光度比较，即可换算成含尘浓度。

⑤粒子计算法：将已知空气体积中的粉尘沉降在一透明表面上，然后在显微镜下数出尘粒数目，测量结果用每立方厘米内的粒子数表示，必要时可换算成含尘浓度，其换算的近似值为：每立方厘米有500个尘粒,相当于在标准状态下含尘浓度每立方米约2毫克，2000个尘粒约为每立方米10毫克,20000个尘粒约为每立方米100毫克。

空气颗粒度检测标准空气颗粒度检测是指对空气中悬浮颗粒物的浓度和粒径进行测定和分析，是环境监测领域中的重要内容之一。

空气颗粒物是空气污染的主要成分之一，对人体健康和环境造成严重影响，因此对空气颗粒度的检测标准显得尤为重要。

一、空气颗粒物的分类。

根据颗粒物的粒径大小，可以将空气颗粒物分为可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）两大类。

PM10是指空气中粒径小于等于10微米的颗粒物，而PM2.5则是指空气中粒径小于等于2.5微米的颗粒物。

这两类颗粒物对人体健康的影响尤为严重，因此对其进行检测和监测至关重要。

二、空气颗粒度检测的方法。

1. 传统方法。

传统的空气颗粒度检测方法主要包括滤膜法、激光散射法和激光粒度分析法。

滤膜法是通过将空气中的颗粒物通过滤膜进行捕集，再对滤膜进行称重来确定颗粒物的质量浓度。

激光散射法则是利用激光光束与颗粒物发生散射来测定颗粒物的浓度和粒径分布。

而激光粒度分析法则是通过激光光束对颗粒物进行扫描，再根据光信号的强度和时间来确定颗粒物的粒径大小。

2. 现代方法。

随着科技的发展，现代空气颗粒度检测方法也在不断更新。

例如，电动力学分析法（ELPI）和多孔板分析法（SMPS）等新型检测方法的出现，使得颗粒物的检测更加精准和高效。

ELPI是一种通过电动力学原理来对颗粒物进行分类和计数的方法，而SMPS则是通过多孔板和电荷器来对颗粒物进行筛选和测定。

三、空气颗粒度检测标准。

为了保障空气颗粒度检测的准确性和可比性，各国家和地区都制定了相应的空气颗粒度检测标准。

这些标准主要包括了颗粒物的采样方法、检测仪器的要求、数据处理的规范等内容，以确保检测结果的准确性和可靠性。

在中国，空气颗粒度检测标准主要由国家环境保护标准和行业标准来规范。

国家环境保护标准主要是针对环境空气质量的监测和评价，而行业标准则是针对特定行业的空气颗粒度监测和控制。

这些标准的制定和实施，对于保障空气质量和人民健康具有重要意义。

第24卷第5期2007年9月中国科学院研究生院学报Journal of the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences Vol.24SeptemberNo.52007*中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KJCX31SYW.N3)、上海市自然科学基金项目(05ZR14143)和北京正负电子对撞机国家实验室项目(vr -07004)资助­E -mail:yxzhang@si 文章编号:1002-1175(2007)05-0705-05简报室内气溶胶纳米颗粒物的粒径分布特征*张元勋­杨传俊 陆文忠 杨永兴 张桂林 李 燕(中国科学院上海应用物理研究所,上海201800)(2007年1月19日收稿;2007年5月28日收修改稿)Zhang YX,Yang CJ,Lu WZ,et al .C haracterizing of the size distribution of indoor airborne nanoparticle.Journal o f the Graduate School o f the Chinese Academy o f Sciences ,2007,24(5):705~709摘 要 研究室内气溶胶纳米粒径颗粒物的环境行为和污染特征对室内空气质量的影响具有重要意义.采用W PS TMModel 1000XP 宽范围粒径谱仪测量了粒径介于10~10000nm 之间的气溶胶纳米颗粒物.主要探讨了粒径在10~500nm 间的气溶胶纳米颗粒物在不同室内条件的粒径分布特征.结果发现,超细颗粒物(纳米粒径10~500nm)对总粒子数浓度贡献较大,而细颗粒物500nm~10L m 对总粒子质量浓度贡献较大,导致室内颗粒物粒子质量浓度通常比室外低,表现出室内污染以纳米粒径超细颗粒物为主的特点.抽烟明显增大纳米颗粒物粒子数浓度和粒子质量浓度.研究表明,室内空气质量对人体健康的影响可能超过室外,应当引起足够的重视和关注.关键词 纳米颗粒物,粒径分布,室内空气中图分类号 X511 引言气溶胶是由固体颗粒、液体颗粒或液体及固体颗粒悬浮于气体介质中形成的均匀分散体系,可长时间悬浮于空气中.气溶胶中存在着大量的可吸入颗粒物(Inhalable Particles),即空气动力学直径[10L m 的微粒,它们通过呼吸系统进入人体并滞留在不同部位.粒径大于5L m 的微粒易被呼吸道阻留,部分由咳嗽、吐痰等排出体外,但对局部粘膜产生刺激作用,可引起慢性鼻炎、咽喉炎.而小于5L m 的微粒可直接进入肺部使人致病,特别是0101L m(10nm)到011L m(100nm)粒径的微粒有50%会沉积在肺中造成肺部硬化,对人体健康造成极大的威胁.通常将粒径小于011L m 的微粒称为/超细微粒0或/纳米颗粒物0,研究气溶胶纳米颗粒物与人体健康的关系已成为近年来室内空气质量研究领域的新亮点[1,2].研究表明[3],城市人口每天有80%以上的时间在室内度过,而婴幼儿、孕产妇和老弱病残者等敏感人群在室内活动的时间更长.室内不仅含有室外流入的污染颗粒物,而且含有很多产生纳米微粒的污染源,例如,家用电器、化学品、建筑装饰材料以及取暖、烹调、吸烟等人类活动所产生的多种污染物.现已查明,受污染的室内空气中存在着30余种致癌物质[4],其中主要有多环芳烃及其衍生物、重金属(Pb 、As 、Hg 、Ni 、Cr 等)、石棉和放射性物质如氡(Rn)等.其中绝大多数是以吸附在颗粒物上而存在于室内空706中国科学院研究生院学报第24卷气环境中.由于建筑物密闭程度的增加,所以污染程度往往比室外更为严重.因此,深入研究室内气溶胶,尤其是纳米粒径颗粒物的环境行为和污染特征对研究室内空气质量具有重要意义[5].本文使用MSP 公司生产的W PS TM Model1000XP宽范围粒径谱仪,实时测量4个典型工作场所粒径介于10~10000nm 的气溶胶颗粒物,主要探讨粒径在10~500nm间的气溶胶纳米颗粒物在不同室内条件的粒径分布特征.2实验方法211测量仪器使用美国MSP公司生产的WPS TM Model1000XP宽范围粒径谱仪,该谱仪将激光颗粒光谱(LPS)、微分迁移率光谱(DMA)和浓缩颗粒计数器(C PC)技术相结合,可测量粒径介于10~10000nm的气溶胶颗粒物分布.W PS TM气溶胶采样器以110L P min的采样速度进行采样,采用宽范围粒径扫描模式(SWS),在10 ~500nm粒径范围内,设置96个通道,使用DMA快速扫描模式工作,每道测量时间为4s.而在500~ 10000nm粒径范围内,设置19个通道,使用LPS模式同时进行工作.为保证分析测量的准确性,每次实地测量时重复4次,整个过程大约需要30min.212测试点选择针对不同的室内状况,选择了上海应用物理研究所内的11个测试点在常规工作日进行测定,各测试点的具体情况见表1.为了与室外状况进行比较,选择办公楼4楼顶(14m)室外作为参照点T.表1测试点情况一览表编号测试地点室内面积P m2地面结构室内状况A1实验楼,化学实验室15水泥地装修后3年A2实验楼,物理实验厅100水泥地装修后3年A3实验楼,办公室12木地板装修后未使用A4实验楼,办公室25木地板装修后3年A5走廊水泥地装修后3年B1学生公寓楼,走廊地砖装修后半年B2学生公寓楼,房间20地砖装修后半年B3学生公寓楼,房间20地砖刚装修完工C1办公楼,办公室30地砖装修后半年D1会议中心,走廊地砖装修后1年D2会议中心,会议厅300化纤地毯装修后1年T办公楼,楼顶室外3结果与讨论311粒子数浓度粒径分布图1显示了11个不同室内测试点和对照点粒子数浓度粒径分布的拟合结果.统计检验表明,纳米颗粒物粒子数浓度呈现对数正态分布,符合单峰模式的有A2和B1,双峰模式的有A1、A3、A4、A5、B2、C1、D1和T,三峰模式的有B3和D2.峰值位置分布没有规律性,粒子数浓度分布主要取决于室内实时状况.D2、A1和C13个点粒子数浓度粒径分布都比室外小,A3、A4、B3和D14个点粒径100nm以下的超细颗粒物粒子数浓度比室外大,而粒径大于100nm的细颗粒粒子数浓度比室外小.A5走廊的门直接和外界相连,因此它和室外大气的纳米颗粒物分布最接近.D1粒子数浓度最高,为2116@106P mL,比室外参照点T的粒子数浓度1140@106P mL高出50%,由于会议中心的室内为非抽烟区,抽烟需在D1走廊内,由此形成的烟雾导致超细颗粒物浓度严重升高.将粒径为0101~10L m的颗粒物细分为4级进行统计(10~100nm、100~524nm、01524~21739L m、图1 室内环境粒子数浓度的粒径分布21739~10L m),并计算室内与室外的粒子数浓度之比(I P O),结果列于表2.发现有4个测试点的总浓度比室外高,其余各点接近或比室外低.从I P O 结果可以看到,各测试点第1分级(10~100nm)的I P O 值都比粒径较大的其他3个分级大,而且大部分测试点第1分级的粒子数比室外参照点T 的粒子数高,表明10~100nm 的超细纳米颗粒物不仅来自室内,还有来自室外的污染,它对室内空气粒子数浓度贡献最大.室内汇聚了大量的超细粒子,粒径越小,其比表面积越大,越容易吸附有毒有害物质,进入肺部,引起各种疾病[6,7].表2 不同粒径范围的粒子数浓度和室内外比值size 10~100nm 100~524nm 0.524~2.739L m 2.739~10L m 0.01~10L m n P mL I P O n P mL I P O n P mL I P O n P mL I P O n P mL I P O A12811020.2852375700.57249050.765 2.80.2445235800.371A21081745 1.096533930.1289540.149 6.40.55611360980.806A32205370 2.233883390.2136170.0967.50.6482294333 1.628A41123660 1.1381089050.2629290.145 3.70.32112334980.875A59579340.970538599 1.2967340 1.14511.9 1.0301503885 1.067B11007965 1.021674370.16210210.159 3.30.28610764270.764B28939120.905691810.16610030.157 4.30.3769641010.684B31565217 1.585502300.1217150.1127.80.6761616170 1.147C12604100.2641669030.40229910.466 1.60.1364303050.305D12072117 2.099885520.2137350.115 3.20.2732161407 1.534D23897800.395753800.1819990.1562.30.1974661610.331T987410415609641111.61409441312粒子质量浓度粒径分布图2 室内粒子质量浓度粒径分布图2是粒子质量浓度粒径分布拟合结果.由图2可见,粒子质量浓度主要呈单峰模式,符合对数正态分布.A5点的质量浓度为2131@103L g P m 3,高出室外T 参照点粒子质量浓度(1175@103L g P m 3)的20%,其余各测试点的室内粒子质量浓度都比室外低.由于A5是走廊,室内外气溶胶融于一体,加上人员走动影响,导致A5质量浓度为最高.从图1中的粒子数浓度粒径分布已经知,粒径<100nm 的超细颗粒对粒子数浓度贡献较大,而图2的结果表明,粒径>100nm 的细颗粒对质量浓度贡献较大.同样,对粒径为0101~10L m 的颗粒物细分为4级进行统计,计算室内外的粒子质量浓度比值(表3).从表3中各分级的I P O 值可见,除了走廊A5处质量浓度I P O 值略高外,其余室内颗粒物质量浓度明显都要比室外低.这表明,室内颗粒物质量浓度呈现比室外低的特征,表现出室内污染以纳米粒径超细颗粒物为主的特点.707第5期张元勋,等:室内气溶胶纳米颗粒物的粒径分布特征表3 不同粒径范围的粒子质量浓度和室内外比值size 10~100nm 100~524nm 0.524~2.739L m 2.739~10L m 0.01~10L m m P (L g P m 3)I P O m P (L g P m 3)I P O m P (L g P m 3)I P O m P (L g P m 3)I P O m P (L g P m 3)I P O A1410.3769810.5986350.70474.80.21417320.577A2350.3221880.1151720.191208.60.5976040.201A3109 1.0061940.1191530.169226.80.6506830.228A4810.7443070.1871520.169116.00.3326560.219A5127 1.1732186 1.332995 1.103373.1 1.0683681 1.227B1560.5141940.1181710.18984.60.2425050.168B2580.5352150.1311710.190131.00.3755760.192B3700.6441380.0841870.207230.50.6606250.208C1340.3157200.4393890.43141.00.11711840.395D1590.5392460.1501260.14089.40.2565200.173D2280.2603070.1871320.14769.10.1985360.179T1091640902349.23000313 抽烟前后的粒径分布烟草的烟雾成分复杂,它们在空气中以气态、气溶胶态存在,环境中的烟草烟雾也是室内气溶胶的重要来源之一[8].使用宽范围粒径谱仪,对于抽烟前后特定环境下的室内颗粒物粒径分布进行了研究.图3 室内吸烟前后的粒子数浓度和粒子质量浓度的粒径分布在25m 2办公室(A4)内,分别测定抽8支红梅牌香烟前后的颗粒物粒径分布,图3显示了抽烟前后室内空气纳米颗粒物的粒径分布拟合结果.由图3可见,抽烟前,粒子数浓度粒径分布呈现双峰模式,峰位置在18nm 和53nm.,纳米级粒子数浓度为1123@106P mL,粒子质量浓度为3187@102L g P m 3.抽烟后,粒子数浓度呈单峰分布,纳米级粒子数浓度升高到1103@107P mL,粒子质量浓度升高到8164@103L g P m 3.可见,吸烟前后室内纳米颗粒物粒子数浓度和粒子质量浓度的粒径分布发生了显著变化,其浓度分别增加了1个数量级.虽然香烟的过滤嘴能过滤掉粒径>500nm 以上的粒子[9],但它对于纳米量级的烟雾颗粒几乎不起任何作用.由于烟草的烟雾中含有3800余种化合物,含有较高浓度的苯、C O 、尼古丁、多环芳烃(PAHs)、醛等有害物质,使各种呼吸系统、肺癌发病率的相对危险度增加数倍[10].因此,建立吸烟有害健康的理念,保持室内通风,减少室内扬尘,切断室外颗粒物污染源,有助于减小室内颗粒物浓度.4 结论本研究表明,室内与室外空气质量存在显著的差异.室内超细纳米颗粒物对总粒子数浓度贡献较大,而细颗粒物对总粒子质量浓度贡献较大,导致室内颗粒物粒子质量浓度通常比室外低.由于室内环境中的悬浮颗粒物可能来自室外污染源(包括自然源和人为源),也可能来自室内污染源(抽烟、壁炉、烹调、家电、打扫等室内活动引起的颗粒物重新悬浮等),且呈现以纳米粒径超细颗粒物为主的特点,粒径虽然小,但颗粒数目浓度极大,超细微粒对人体的伤害比非超细微粒要大得多.所以,室内空气质量对人体健康的影响可能超过室外,应当引起足够的重视和关注.室内抽烟明显增大纳米颗粒物粒子数浓度和粒子质量浓度,对吸烟者本人和被动吸烟者都会产生极大的危害.人的一生中绝大部分时间在室内度过,所以从人体健康角度来看,控制和降低室内空气污染显得更为迫切和重要.708中国科学院研究生院学报第24卷感谢科艺仪器有限公司上海代理处的设备支持.参考文献[1] Jamris ka M ,Mora wska L,Ensor DS.Control s trategies for s ub -micrometer particles i ndoors:model study of air fil trati on and ventil ation.IndoorAir ,2003,13:96~105[2] Tareq H,Kaarle H,M aire SA,et al .Indoor and outdoor particle size characteriz ation at a famil y house in Espoo -Finland.Atmos phe ricEnvironme nt ,2005,39:3697~3709[3] Kousa A,Kukkonen J,Karppi nen A,et al .A model for evaluating the populati on expos ure to ambient air pollution in an urban area.Atmos phe ricEnvi ronment ,2002,36:2109~2119[4] Osunsanya T,Prescott G,Seaton A.Acute respiratoryeffects of ultrafine 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.Charac terization of i ndoor -outdoor aerosol concentrati on relations hips duri ng the Fresno P M exposurestudies.Ae rosol Scie nce and Tec hnology ,2001,34:118~126Characterizing of the size d istribution of indoor airborne nanoparticleZHANG Yuan -Xun YANG Chuan -Jun LU Wen -Zhong YANG Yong -Xing ZHANG Gu-i Lin LI Yan(Shanghai Institute o f Applied Physics ,Chinese Acade my o f Sciences ,Shanghai 201800,China )Abstract The number and mass concentrations of aerosol particulate size ranging from 10to 10000nm in indoorand outdoor air was measured using wide range particle spectrometer (Model 1000XP WPS)produced by MSP Corporation,and the nanoparticle size (10~500nm)in various room conditions was highlighted.It was found that the ultrafine particles (10~500nm)has more contribution to the total number concentration,and the fine particles (500~10000nm)has more contribution to the total mass concentration.The results also sho wed that the mass concentration of indoor fine particulates was lower than that of outdoor and the nanoparticles are dominant in indoor atmosphere.The number or mass c oncentrations of nanoparticle increases greatly when smoking happens.Key words nanoparticle,size distribution,indoor atmosphere709第5期张元勋,等:室内气溶胶纳米颗粒物的粒径分布特征。