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光散射法在室内环境PM10检测中的应用及测尘仪器*新进展

2014-08-08 17:12:51 来源：

   经典测尘方法—滤膜称重法是测定可吸入颗粒物质量浓度的基本方法。关于基本测尘方法早在八十年代中期制定的国家标准：BG5748—85《作业场所空气中粉尘测定方法》以及GB6921—86《大气飘尘浓度测定方法》中均作了明确的规定。在GB5748-85第“3.5节”特别指出：“本方法为基本方法。如果使用其他仪器或方法测定粉尘质量浓度时，必须以本方法为基准。”这一表述一方面确定了滤膜称重法作为基准方法的地位，同时也为其他测尘技术，特别是便携式快速测尘方法的采用提供了可能。
    在公共场所等室内环境中，空气中的粉尘浓度比作业场所要低很多，在实际工作中，滤膜采样要达到0.5mg～1mg以上的增重往往需要采样2—4小时，再加上采样以后的滤膜干燥、恒重、计算等步骤，使滤膜称重法在实际应用中存在操作繁琐、费时、以及不能及时得到现场测定结果等缺点,而无法满足实际工作的需要。
    二十世纪七十年代发展起来的光散射法所形成的便携式快速测尘仪具有快速、灵敏、体积小、重量轻、噪声小、操作简便、能现场直接读数等优点。这一方法和仪器的发展，为空气中可吸入颗粒物现场检测提供了新的途径。特别是卫生部行业标准WS/T206-2001《公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定方法光散射法》发布实施以后，使便携式快速测尘仪器在公共场所及室内卫生检测中的应用有了法律依据。目前，光散射法测尘仪器如P-5L2C型便携式微电脑数字粉尘仪以及LD-3C型袖珍式微电脑激光粉尘仪已在全国各地得到广泛的应用。在这里我们就光散射法应用于室内环境空气可吸入颗粒物PM10检测的科学性、可行性、法律依据以及光散射测尘仪的*新成果━LD-5C型微电脑激光粉尘仪作一介绍。

光散射测尘法应用的科学性、可行性
     国家标准规定滤膜称重法为颗粒物检测的基准方法, 光散射测尘法在环境可吸入颗粒物PM10检测中应用必须解决两种方法测量数据的转换问题。为此在预防医科院环监所（目前为中国CDC环境与健康相关产品安全所）组织下,成立了全国光散射测尘仪质量浓度转换系数(K值) 研究协作组。协作组选择P-5L2便携式数字粉尘仪(可见光光散射型)及LD-1激光粉尘仪(激光光散射型)作为K值研究的仪器,并对仪器的精密度和准确度进行了测定。在确定仪器总不确定度（Relative overall uncertainty，ROU）达到国家标准要求后,在全国各地进行了K值测定,得出了公共场所光散射测尘仪K值経验值,为卫生部行业标准WS/T206-2001《公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定方法光散射法》的制定提供了科学依据。
1．总不确定度（亦可称为总准确度OSA）评价方法及标准要求
在“公共场所可吸入颗粒物（PM10）检验标准方法—光散射法”标准中规定：在测定范围内，光散射法与滤膜采样—称重法相比较，测定总不确定度，在95%置信水平，相对误差应小于或等于25%。总不确定度ROU计算公式如下：

ROU = [|b|+2|MRSD|] （%）          (1)

式中：b（准确度）—两个方法对比测定相对误差的算术平均值（%）；
      MRSD（精密度）—光散射法测定相对标准差的几何平均值（%）。

2．光散射测尘仪精密度、准确度及总不确定度实测结果
中国预防医科院环工所对P5-L2数字粉尘仪和LD-1(H)激光粉尘仪的精密度和准确度进行了测定,结果列于表1、表2及表3、表4。

2．1可见光光散射测尘仪（P5-L2数字粉尘仪）测定结果（见表1、表2）：

表 1   P-5L2精密度测量结果（mg/m³）

	商场（n=5）	宾馆（n=8）	会议室（n=6）	候车室（n=7）	图书馆（n=8）
891144 (仪器编号) 891186 (仪器编号)	0.279 0.340	0.250 0.250	0.198 0.203	0.102 0.118	0.080 0.088
均值偏差相对偏差(%)	0.310 0.031 10.0	0.250 0 0	0.201 0.002 1.0	0.110 0.008 7.3	0.084 0.004 4.8
MRSD	6.0%

表 2 P-5L2准确度测量结果（mg/m³）

	商场（n=10）	宾馆（n=16）	会议室（n=12）	候车室（n=14）	图书馆（n=16）
滤膜法 P5—L₂法	0.31 0.318	0.25 0.260	0.20 0.197	0.11 0.105	0.08 0.083
偏差相对偏差(%)	0.008 2.6	0.010 4.0	0.003 1.5	0.005 4.5	0.003 3.8
b	3.3%

根据公式（1），计算出P5-L2数字粉尘仪的总不确定度为：
ROU = (3.3%+2×6.0%)=15.3%

2．2 激光光散射测尘仪（LD-1（H）激光粉尘仪）测定结果（见表3、表4）：

表3 LD-1（H）精密度测量结果（mg/m³）

	商场（n=5）	宾馆（n=8）	会议室（n=6）	候车室（n=7）	图书馆（n=8）
980068 (仪器编号) 980070 (仪器编号)	0.307 0.300	0.255 0.251	0.205 0.210	0.109 0.109	0.085 0.085
均值偏差相对偏差(%)	0.304 0.004 1.3	0.253 0.002 1.0	0.208 0.003 1.4	0.109 0 0	0.085 0 0
MRSD	1.0%