大气降尘采样方法及质量控制思考.pdf

环境保护-56-大气降尘采样方法及质量控制思考高 娟（江苏省扬州环境监测中心，江苏 扬州 225002）摘要：自我国确立生态文明思想至今，各个行业领域普遍加强了环境管理工作。进入中国特色社会主义现代化改革阶段后，进一步推进了环境监测向高质量方向发展。本研究以此为背景，概述了大气降尘及其主要危害，并在剖析大气降尘采样方法的基础上，分别从全过程管理、影响因素控制、采样人员素质提升三个方面，提出了几点有利于提升采样质量的建议。关键词：大气降尘；采样方法；质量控制中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-19-18Refl ection on Sampling Methods and Quality Control of Atmospheric DustGao Juan(Jiangsu Yangzhou Environmental Monitoring Center,Yangzhou 225002,China)Abstract:Since the establishment of the concept of ecological civilization in our country,various industries and fi elds have generally strengthened environmental management work.After entering the modernization reform stage of Socialism with Chinese characteristics,it further promoted the development of environmental monitoring in the direction of high quality.Based on this background,this study summarized the atmospheric dust fall and its main hazards,and on the basis of analyzing the sampling methods of atmospheric dust fall,put forward several suggestions to improve the sampling quality from three aspects:the whole process management,the control of infl uencing factors,and the quality improvement of sampling personnel.Key words:atmospheric dust fall;sampling method;quality control引言新时期各行业各领域在中国特色社会主义现代化理论指导下按“并联式”发展方案，普遍实现了生态产业化、产业生态化转型。环境监测作为其发展的必要条件与重要构成部分，监测的结果直接影响其转型目标的有效落实。尤其在大气降尘测定方面，采样环节决定了测定数据的精准性。因而在当前阶段有必要加强对大气降尘采样方法及质量控制的研讨，扎实做好该环节的工作，为实践提供科学依据。下面先对大气降尘及其主要危害作出简要概述。1大气降尘及其主要危害1.1大气降尘大气降尘主要是以自然降落方式落于地面的空气颗粒物，作为地球表层地气系统物质交流的一种形式，具备环境指示意义，可以反映大气环境质量、天气状况变化等1。一般而言，降尘颗粒包括了不小于10 m和部分小于10 m的颗粒物，按动力学直径的不同称为总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10、PM2.5）等。此类降尘具有长期性、渐缓性、突发性特征，按颗粒物降落后的地气环境特征，通常将其划分为不同类型：（1）无风降尘、大风降尘；（2）湿降尘、干降尘；（3）非沙尘天气降尘、沙尘天气降尘等。例如，干降尘就是在无降水条件下，通过大气输送的气体和颗粒物或气溶胶落于地表并被捕获的颗粒物，具有缓慢而连续的渐缓性特征。1.2主要危害大气降尘是沉积于地表或容积中的物质，会造成一定的污染。由于降尘中的污染物种类涉及氮氧化物、硫化物、颗粒物，来源十分广泛并通过物质交流形式活动，在粒径、比重、风力等的作用下，会产生远源污染和近源污染。例如，我国前几年比较严重的“雾霾”天气，既对自然环境产生了污染，也严重影响了交通、生产、生活等。当此类污染物附着于不同的物质载体上，会通过物理、化学方式腐蚀、侵害物质载体。当人体通过呼吸道吸入可吸入颗粒后，会造成咳嗽、呼吸道感染等。因此各地区在环境管理过程中，加强了对大气降尘的监测，以期实现对其危害的防控。2大气降尘采样方法分析2.1采样流程大气降尘监测主要由环境管理部门实施，具体包括采样 作者简介：高娟（1982-），女，本科，工程师，研究方向：环境监测。环境保护-57-和测定两部分内容。目前，该部门的降尘监测目标明确，一般按收集资料、现场调查前期论证、确定固定点位每月按期进行收样填写采样单样品运输、交接、分类入库样品保存、送检测定等标准流程进行操作2。如图1。?图1大气降尘采样流程示意2.2采样准备在前期布点阶段，首先，需分析历史资料、现场调查报告、采访记录，进行固定点位论证；其次，确定固定点位后，应根据标准环境空气 降尘的测定 重量法（HJ 1221-2021）中的要求，正确放置集尘缸；第三，开展组内培训并确认操作流程，保障采样的正确性及熟练度；第四，根据确定的采样点，固定采样时间，结合采样流程按部就班地开展工作。需要说明的是，采样中应分路线安排人员去不同的点位收集样品，同时实验室方面准备好新的降尘收集缸，供采样人员进行更换，以此保障采样效率。2.3布设监测点及维护2.3.1 布设监测点大气降尘采样以布设的监测点为前提条件，各大城市主要根据环境空气质量手工监测技术规范（HJ 194-2017）中的监测点位及布设相关技术要求进行监测点位的选取与布设3。以某省为例，共设有生态环境部确定的115个国家级降尘监测点位，然而在实际省级降尘监测工作过程中，受环境、设备、技术、人为因素影响，部分城市中的降尘监测数据会缺失或存在异常，为了提升监测数据质量，根据当地环境监测点位管理办法和关于加强环境质量监测点管理的意见等文件，要求采取有效措施保障降尘监测点位的状态可控及监测数据有效。2.3.2 采样点位的有效维护在采样点确定后，质量管理人员与采样人员不定期对其中的监测点位进行了抽查，经检查发现部分监测点位存在问题，具体表现如下：（1）支架放置不坚固；（2）无防盗护栏；（3）无明显标识；（4）周边存在扬尘影响；（5）集尘缸受飞鸟和鸟粪污染；（6）通道不安全、坡道杂草丛生等。确认问题后，采样小组根据现场情况以及现行环境空气 降尘的测定 重量法（HJ 1221-2021）第8条8.1.28.1.5中的要求，对相关问题进行了针对性处理。措施如下：（1）将集尘缸支架牢固地固定于平台，避免被大风刮倒；（2）为避免样品丢失或被人为破坏，集尘缸支架周围需安装防盗护栏及摄像头；（3）每个降尘采样点需设置明显标识，防止误入；（4）为确保降尘样品的代表性，保持采样点周边环境整洁，同时避免将降尘缸放置在屋顶下面；（5）为避免飞虫或鸟屎溶解在降尘缸中，降尘缸应远离路灯，根据实际情况加装防鸟装置；（6）架设相关通道，并清除坡道杂草。确认采样点满足上述采样标准中的要求后，采样人员方可按规范开展样品收集工作。2.4样品收集与保存大气降尘样品收集时，主要采用干法收集、湿法收集、玻璃球收集三种方法。虽然收集装置原理趋于一致，但是在收集容器、加入介质、收集效率方面存在区别4。例如，在使用塑料箱、塑料筒、玻璃缸时，会因容器、规格不同存在差异。再如根据ISO标准沉积采样装置应为向上开口的聚乙烯圆柱形容器，通常容器上口边缘和容器壁之间设计为45角，高度、直径分别为400 mm、200 mm等，样品收集周期以日、周、月、季、年为主，而我国的生态环境监测标准中降尘样品收集按月（28 d31 d）/次周期进行。考虑到干法收集装置无法规避容器二次起尘与样品逃逸问题，玻璃球收集需要用到玻璃球、液体石蜡等，要求相对较多，因而，在本次样品收集时应用了湿法收集方法。首先，集尘缸放置到采样点前，把120 mL的乙二醇水溶液加入集尘缸中。由于采样点较多，在部分干旱、蒸发量大的采样点，采样人员可酌情向集尘缸中增加乙二醇水溶液的加入量，加好溶液后使用保鲜膜覆盖缸口；其次，根据环境空气 降尘的测定 重量法（HJ 1221-2021）第8条8.2、8.3中的要求，放缸前取下保鲜膜，对缸号、时间、地点等进行记录。考虑到本次样品收集以月为单位，采样人员根据“采样记录应精确到0.1 d”的要求进行采样记录，并按（2831 d）/次定期更换集尘缸，取缸时应核对地点、缸号，并记录取缸时间（精确到月、日、时），用保鲜膜覆盖缸口对其进行防尘处理。由于样品收集时间以“月”为单位，采样期间不排除自然因素的直接影响，在夏季多雨及冬季多雪季节，应注意缸内积水或者积雪现象，为了预防缸内水满或雪满溢出，根据天气状况和降雨/雪量及时对部分采样点的集尘缸进行更换，采集的样品合并后测定。在样品收集期间，由专业采样人员负责记录采样数据，当缸内收集液高度小于0.3 cm时，要适当补充乙二醇水溶液。2.5样品运输和交接样品运输前，采样人员先对保存的样品进行全面检查，具体包括：（1）名称与编号；（2）气象条件；（3）采样时间；（4）采样位置；（5）集尘缸数量；（6）样品物理性质，包括气味、颜色、质地；（7）采样人员；（8）管理标签等。由于送样时间以24 h以内为准，采样小组完成样品检查后，进行样品运输，由采样人员将收集到的降尘样品交接给样品管理员，样品管理员核对样品信息并对样品损坏、污染及其他异常情况进行检查与记录后，由样品管理员完成样品的入库登记及签字确认等工作。2.6样品的测定与保存样品收集工作完成后，应尽快完成测定分析。对于不能在24 h内分析的样品，先对其进行转移后保存。样品转移具体操环境保护-58-作如下：（1）使用光洁镊子取出集尘缸中的异物，包括昆虫、树叶等；（2）使用清水清洗掉异物中的尘粒后，将异物弃去；（3）使用软质硅胶刮刀刮洗集尘缸壁，并借助金属或尼龙筛把其中的溶液、尘粒转入到烧杯（500 mL）之内，完成筛网异物与刮刀附着尘粒的清水冲洗后，对其进行集中处理；（4）如不能24 h内分析，在烧杯中补加适量乙二醇溶液并覆盖保鲜膜，7 d内测定。3大气降尘采样质量控制措施大气降尘采样方法相对简单，从表面上看容易实现采样目标，但是根据“鱼骨图”分析发现，在实际采样期间，受到人、机、料、法、环等多重因素影响，导致采集的样品不能达到测定要求。因而，在实际采样过程中，大气降尘采样小组根据质量管理要求采取了一系列质量控制措施，包括编制全过程质控方案、增强点位及周边管理、提升采样人员综合素质等。分述如下：3.1依托采样流程，编制全过程质控方案在大气降尘采样前，大气降尘监测单位根据现场调查、初次采样后编制的大气降尘监测方案，梳理了内容全面、相对标准的采样流程，并编制了适配性较高的全过程质量控制方案。具体操作如下：首先，由采样项目负责人全面负责采样人员及点位路线的安排和确定，并编制全过程质量控制方案。其次，采样期间，采样组长对各环节进行监督指导，确保全过程质量控制方案能够贯穿采样准备、样品收集、样品保存、样品运输、样品交接等环节。同时，采样小组成员以2人/组实施采样时，应严格根据安全、质量、环境、技术等专项质量控制要求开展采样工作。3.2结合影响因素，加强点位及周边管理首先，大气降尘采样环节直接决定了后续测定结果的精准度，采样人员在采样前结合省环境监测中心关于加强降尘监测点位运行管理及质量控制工作的通知要求，由质量技术管理科对本次降尘采样工作实施了全过程跟踪监督检查，并出具了降尘巡检质控检查报告，采样小组与其协同合作，结合报告在现场对支架、护栏、标识、扬尘、污染、通道等进行了全面检查，一一列举了各个监测点位与周边环境中存在的问题。其次，在“先治后防，防治结合”的原则下，对其中存在的问题进行了及时处理，并根据本省环境监测点位管理办法关于加强环境质量监测点管理的意见环境空气 降尘的测定 重量法（HJ 1221-2021），以及本次实践经验总结，提出了针对降尘监测点位及周边质量管理的措施。具体包括：（1）常态化巡检，及时性检修；（2）通过线上、线下混合管理模式，借助传感器、摄像头、监测装置等上传的数据与预警情况，实现数字化、动态化管理；（3）对监测点位附近的各个地区开展宣传工作，主要以流动车辆宣传、微信公众号宣传、下基层宣传（如进企业、入农村）等多元宣传形式，宣传相关法律法规、监测重要性等，旨在实现大气降尘知识的普及，使广大民众了解其内容，将监督工作拓展到社会层面，减少对监测装置的人为破坏，为后续采样奠定坚实基础。3.3开展专题培训，提升采样人员综合素质考虑到大气降尘监测存在点多面广、采样质量要求高等实际情况，采样小组在认真学习采样全过程质量控制方案后，应对参与采样的所有人员进行专题培训，提升了采样人员的综合素质，从而提升采样质量。具体如下：（1）根据宏观生态文明思想、中国环境管理行业现状、微观大气降尘监测等，组织现场监测知识培训，帮助采样人员梳理清楚降尘监测流程、采样流程，并完成对相关采样知识的更新，实现了整体上理解大气降尘采样、局部深化大气降尘采样的目的5；（2）组织专业技能培训，通过比较分析干法、湿法、玻璃法，让采样人员通过实际操作培训，更为明确地掌握湿法收集方法，并对其装置构成要素、采样操作步骤、添加介质等熟练掌握，确保能够在实际采样时根据现场情况进行局部微调整，保证收集样品的质量；（3）在培养人才综合素质时，将重点放在专业术语培训、沟通交流培训方面，一方面巩固了采样人员的专业知识，另一方面为其协同合作提供了具体的方法和途径，防止采样期间因配合不足而导致的采样质量风险。4结语总之，大气降尘具有明确的环境指标意义，反映了大气环境质量，当降尘超标后会对自然环境、社会生产、民众健康等产生不同程度的危害。在当前高质量监测要求下应持续加强采样环节的方法研讨及质量控制工作。结合上述分析可以看出，在采样前应根据实际情况做好采样方案的设计，并按标准优化配置各项资源。样品收集过程中应根据样品收集对象选择适配性较高的方法，结合监测点布置选择合适的采样点，完成对样品的收集、保存、运输、交接等工作。考虑到影响大气采样质量的因素较多，建议编制全过程质量控制方案，通过对点位及周边环境的管理降低相关因素的影响。尤其应突出采样人才的重要性，借助专题培训全面提升其综合素质，为采样工作保驾护航，确保样品测定的可靠性。参考文献：1陈华，顾飞玲.大气降尘污染特征监测及点位分析J.科学与信息化，2020（1）：176+181.2张然.解读大气降尘研究进展及展望J.商品与质量，2020（35）：62.3张海霞，蔡昂祖，赵海萍，等.基于PMF和APCS-MLR模型的工业城市大气降尘金属源解析及综合污染评价J.环境工程学报，2022，16（11）：3 816-3 827.4黄建华，侯志强，李晓配.基于大气环境的抑尘车喷雾降尘影响因素试验研究J.工程机械，2022，53（2）：44-49.5王丽丽，金囝囡，武志宏，等.不同类型施工降尘中重金属污染特征及健康风险评价J.中国环境科学，2021，41（3）：1 055-1 065.