當(dāng)今氣溶膠對(duì)人體健康的潛在影響，已愈來(lái)愈受到重視，因而對(duì)各種空氣污染的采樣監(jiān)測(cè)就更加迫切，空氣中粒子的數(shù)量及其大小分布乃是評(píng)價(jià)其危害的兩個(gè)的指標(biāo)。TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器可同時(shí)測(cè)定兩參數(shù)，而且捕獲率高、結(jié)構(gòu)牢固、性能穩(wěn)定、使用方便。
一、氣溶膠粒度分布采樣器用途
TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器是一種多級(jí)多孔聯(lián)級(jí)式撞擊器，用作測(cè)量空氣中各種固體和液體粒子的大小分布情況和總的含量程度?？蓮V泛用于環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)衛(wèi)生、大氣科學(xué)等部門作氣溶膠含量及其大小分布的采樣監(jiān)測(cè)以及有關(guān)科研教學(xué)部門作氣溶膠的采樣研究，為評(píng)價(jià)空氣環(huán)境污染的危害及其治理措施提供科學(xué)依據(jù)。
二、氣溶膠粒度分布采樣器工作原理
TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器模擬人體呼吸道的解剖結(jié)構(gòu)及其空氣動(dòng)力學(xué)特征，采用慣性撞擊原理，將懸浮在空氣中的粒子按其空氣動(dòng)力學(xué)等效直徑的大小，分別收集在各級(jí)采集板上，然后通過(guò)稱重或其它物理化學(xué)的方法進(jìn)行分析，以評(píng)價(jià)環(huán)境氣溶膠對(duì)人體健康的危害程度。
圖1 采樣器模擬人類呼吸系統(tǒng)
圖1給出不同空氣動(dòng)力學(xué)等效直徑的粒子在人體呼吸系統(tǒng)中的沉降部位，采樣器的設(shè)計(jì)盡可能模擬這一特性。慣性撞擊原理早在五十年代就已經(jīng)提出來(lái)了。圖2給出一個(gè)噴孔附近粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。在一定的氣流速度時(shí)，一些慣性較大的粒子將撞擊到采集板上，而那些慣性較小的粒子則隨氣流繞行而進(jìn)入下一級(jí)，在噴孔的幾何尺寸和氣流速度一定的條件下，不同空氣動(dòng)力學(xué)等效直徑的粒子其撞擊概率是不同的，其特性可用撞擊效率曲線，一般常用撞擊效率為50%的直徑值作為這一級(jí)撞擊器的截?cái)嘀睆剑⒓僭O(shè)空氣動(dòng)力學(xué)等效直徑大于截?cái)嘀睆降牧Ｗ訉⒈?9%地撞擊。
圖2 粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖
三、氣溶膠粒度分布采樣器結(jié)構(gòu)
整套儀器由撞擊器、采集板、前分離器、主機(jī)（流量計(jì)）及三腳架組成。
1、撞擊器 撞擊器是由八級(jí)帶有微小噴孔的鋁合金圓盤及一級(jí)過(guò)濾器構(gòu)成，圓盤下方放采集板，圓盤之間用膠圈密封，用底座上三個(gè)彈簧掛鉤把九級(jí)圓盤固定在一起。圓盤上環(huán)形排列精密的噴孔，當(dāng)空氣進(jìn)入采樣口后，氣流速度逐級(jí)增高，不同大小的粒子按空氣動(dòng)力特征分別撞擊在相應(yīng)的采集板上，每級(jí)收集到粒子大小范圍取決于該級(jí)的噴孔速度和上級(jí)的截?fù)鯛顩r。沒被收集的粒子隨著板邊周圍的氣流進(jìn)入下一級(jí)，以此類推，一直加速到足以被撞擊為止。
第8級(jí)是備用過(guò)濾器，可裝Φ80mm的濾膜，通常使用玻璃纖維濾膜，沒有收集到的亞微米粒子被濾膜捕獲。
每級(jí)有一個(gè)可裝卸的不銹鋼采集板，第 0、1級(jí)的采集板在中心部位有φ22.5mm的孔，可使氣流從中心通過(guò)。
2、前分離器 在含有大于10μm粒子的環(huán)境中采樣，必須使用前分離器，以便防止粒子反彈和重復(fù)輸送，如果不使用前分離器，對(duì)于較大的粒子就會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差。前分離器是一個(gè)進(jìn)氣管和三個(gè)出氣管的撞擊室。這種設(shè)計(jì)能大大降低渦流，并且收集到幾克重粒子的情況下也不過(guò)載。
使用前分離器時(shí)，用前分離器取代撞擊器上部的進(jìn)氣口，用三個(gè)彈簧掛鉤固定在撞擊器上，無(wú)需再作調(diào)節(jié)。
3、主機(jī) 28.3L/min采樣流量由一個(gè)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的抽氣機(jī)提供，由流量調(diào)節(jié)旋鈕的控制采樣流量，玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)指示流量。
四、氣溶膠粒度分布采樣器技術(shù)性能
1、捕獲率：100﹪
2、采集粒子范圍
級(jí) 數(shù) | 0級(jí) | 1級(jí) | 2級(jí) | 3級(jí) | 4級(jí) | 5級(jí) | 6級(jí) | 7級(jí) | 8級(jí) |
采集粒子范圍 (μm） | 9.0～10 | 5.8～9.0 | 4.7～5.8 | 3.3～4.7 | 2.1～3.3 | 1.1～2.1 | 0.65～1.1 | 0.43～0.65 | 亞微米 |
孔徑 (mm） | 2.55 | 1.89 | 0.91 | 0.71 | 0.53 | 0.34 | 0.25 | 0.25 | 濾膜 |
3、采樣流量：28.3L/min（可調(diào)）
4、電源： AC:220V
5、功率：35W
6、重量：5kg (撞擊器1.5kg 前分離器0.4kg 主機(jī)3kg )
7、體積： 撞擊器φ98mm×212mm 前分離器φ89mm×80mm
主機(jī)200mm×150mm×125mm
五、氣溶膠粒度分布采樣器使用方法
（一）流量校正
TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器的標(biāo)準(zhǔn)采樣流量是28.3 L/min，采樣前校正好流量。
1、必須保證圓盤孔眼通暢，按順序裝配好撞擊器，注意放好各級(jí)間密封圈，掛上三個(gè)彈簧掛鉤。
2、用橡膠管連接撞擊器出氣口→主機(jī)進(jìn)氣口。取下撞擊器進(jìn)氣口上蓋。
3、主機(jī)接上電源，按下主機(jī)上“電源開關(guān)”，調(diào)節(jié)“流量調(diào)節(jié)”旋鈕，使流量計(jì)的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在28.3L/min。
（二）清洗處理
1、用中性洗滌劑溫水清洗撞擊器和采集板，用超聲波清洗，以除去噴孔的塞物。清洗后擦干或用無(wú)毛紙巾吸干。
2、用手拿撞擊盤和采集板的邊緣，不要讓皮膚油脂沾到噴孔和采集面上。
3、檢查各級(jí)噴孔，若發(fā)生堵塞，用電吹風(fēng)或便攜的氟利昂槍去清潔噴孔，或用備用細(xì)針輕輕清除，決不可用硬質(zhì)物件處理，以保證噴孔的精確度。
4、準(zhǔn)備好φ80mm玻璃纖維濾膜（7片/次），及中心位置開孔（φ22.5mm）的玻璃纖維濾膜（2片/次）?？刹捎闷渌杉r墊物如纖維素、鋁箔、維尼龍等材料?！ ?/p>
（三）現(xiàn)場(chǎng)采樣
1、將三腳架支開并鎖緊，把三腳架頂部的圓盤調(diào)至水平，撞擊器放置在圓盤上，主機(jī)放在桌上或地上，用橡膠管連接撞擊器出氣口→主機(jī)進(jìn)氣口。
2、將撞擊器三個(gè)彈簧掛鉤拉下，取下各級(jí)撞擊盤，把φ80mm的玻璃纖維濾膜，放入第八級(jí)過(guò)濾器中，把0型圈壓在濾膜上。
3、依次放入不銹鋼采集板，采集板安放在三個(gè)凸起有槽口的定位塊上，以防止活動(dòng)。第0、1級(jí)的采集板中心位置有φ22.5mm的孔。
4、把φ80mm的玻璃纖維濾膜放入不銹鋼采集板內(nèi)，表面必須同采集板彎邊頂部一平，以保持噴孔與采集面的距離。第0、1級(jí)采集板上的濾膜中心有圓孔。
5、也可將不銹鋼采集板底面朝上放置，底面涂抹硅油或真空脂進(jìn)行采樣。
6、把頂部的進(jìn)氣口或者前分離器安裝就位，掛上三個(gè)彈簧掛鉤。
7、取下進(jìn)氣口上蓋，啟動(dòng)主機(jī)進(jìn)行采樣?？捎门鋫涞亩〞r(shí)器設(shè)定采樣時(shí)間。
8、采樣完畢，記錄采樣時(shí)間，取出采集板和濾膜，注意順序和編好號(hào)碼，以備重量分析或化學(xué)檢測(cè)。
六、 氣溶膠粒度分布采樣器結(jié)果分析（采樣數(shù)據(jù)說(shuō)明）
1、確定撞擊器各級(jí)濾膜的重量變化。
2、把各級(jí)稱重變化加起來(lái)，以獲得所采集的粒子總稱重。
級(jí) 數(shù) | 0級(jí) | 1級(jí) | 2級(jí) | 3級(jí) | 4級(jí) | 5級(jí) | 6級(jí) | 7級(jí) | 8級(jí) |
采集粒子范圍 (μm） | 9.0～10 | 5.8～9.0 | 4.7～5.8 | 3.3～4.7 | 2.1～3.3 | 1.1～2.1 | 0.65～1.1 | 0.43～0.65 | 亞微米 |
孔徑 (mm） | 2.55 | 1.89 | 0.91 | 0.71 | 0.53 | 0.34 | 0.25 | 0.25 | 濾膜 |
3、采樣流量：28.3L/min（可調(diào)）
4、把粒子密度看作是1.0g/cm3，這樣可以按等效氣溶膠直徑報(bào)告粒子大小。
注意：把前分離器部分加到0級(jí)層，這兩部分之和大于0級(jí)的Dp50。前分離器并沒有提供規(guī)格的截?fù)醭叽纾撬芊乐沽Ｗ踊貜椇椭貜?fù)輸送，從而使撞擊器有效地工作。
5、利用圖1，選擇各級(jí)粒徑范圍的最小值，該值代表每級(jí)有效截?fù)踔睆? （ECD）。 圖3也能獲得這個(gè)ECD。
6、把結(jié)果繪制在概率對(duì)數(shù)紙上，縱軸坐標(biāo)是ECD值，而橫軸坐標(biāo)是小于稱重范圍的累積百分比值（圖4）。
7、假設(shè)一個(gè)對(duì)數(shù)的正常狀態(tài)粒子檢測(cè)分布，那么粒子檢測(cè)重量的標(biāo)準(zhǔn)偏重
無(wú)論如何這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差都是不等的（就像在雙峰分布中所表示的那樣），因此不能用直線表示檢測(cè)大小的分布（實(shí)際上不是常對(duì)數(shù)分布）。表示標(biāo)準(zhǔn)偏差的方法是：σg=（84.13% 直徑÷15.87%直徑）1/2。
通常粒子大小數(shù)據(jù)應(yīng)以圖表表示，而很少報(bào)告平均直徑和標(biāo)準(zhǔn)稱重偏差。由于把ECD和累積百分比繪制在概率對(duì)數(shù)紙上，所以任何規(guī)格范圍的粒子含量都能確定出來(lái)。
8、從表1和圖4可以看出，這種假設(shè)的樣品，大約97%是可以呼吸的（＜7μm）,它的平均直徑是2.0μm，標(biāo)準(zhǔn)重量偏差是1.9μm。
七、TW-QW8型氣溶膠粒度分布采樣器示意圖
表1 數(shù)據(jù)介紹
級(jí) 數(shù) | 皮重(g)* | 總重(g) | 凈重(mg) | 大小范圍的% | 低于大小范圍的累積% | 大小范圍(μm) | ECD(μm) |
前分離器 | 0 | 0.00009 | 0.09 |
0.7 1.3 0.6 | 10.0及以上 | 10.0 | |
0 | 1.000 | 1.00009 | 0.09 | 98.7 | 9.0—10.0 | 9.0 | |
1 | 1.000 | 1.00017 | 0.17 | 1.2 | 97.5 | 5.8—9.0 | 5.8 |
2 | 1.000 | 1.00082 | 0.82 | 5.7 | 91.8 | 4.7—5.8 | 4.7 |
3 | 1.000 | 1.00194 | 1.94 | 13.6 | 78.2 | 3.3—4.7 | 3.3 |
4 | 1.000 | 1.00472 | 4.72 | 33.1 | 45.1 | 2.1—3.3 | 2.1 |
5 | 1.000 | 1.00431 | 4.31 | 30.2 | 14.9 | 1.1—2.1 | 1.1 |
6 | 1.000 | 1.00100 | 1.00 | 7.0 | 7.9 | 0.7—1.1 | 0.7 |
7 | 1.000 | 1.00082 | 0.82 | 5.7 | 2.2 | 0.4—0.7 | 0.4 |
過(guò)濾器 | 1.000 | 1.00031 | 0.31 | 2.2 | 0 | 0 —0.4 | 0 |
*說(shuō)明：收集媒介重量很小，無(wú)大差異。 | |||||||
