环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）采样器技术要求及检测方法.pdf

中华人民共和国国家环境保护标准中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 93-2013 代替 HJ/T 93-2003 环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器技术要求及检测方法 Specifications and Test Procedures for PM10 and PM2.5 Sampler （发布稿）本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2013-07-30发布 2013-08-01实施 环 境 保 护 部 环 境 保 护 部 发布 II 目 次 前 言.1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 采样器组成.2 5 技术要求.3 6 性能指标.4 7 检测方法.6 8 检测项目.15 附录 A（规范性附录）气密性指标检查方法.17 附录 B（资料性附录）小流量撞击式切割器图纸.18 III 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国大气污染防治法，实施环境空气质量标准（GB 3095-2012），规范环境空气中颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器的性能、质量，制定本标准。本标准规定了环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器（以下简称 PM10和 PM2.5采样器）的技术要求、性能指标和检测方法。本标准是对PM10采样器技术要求及检测方法（HJ/T 93-2003）的修订。本标准首次发布于 2003 年，本次为第一次修订。本次修订增加了 PM2.5采样器的相关内容。自本标准实施之日起，PM10采样器技术要求及检测方法（HJ/T 93-2003）废止。凡进入国家环境监测网络的 PM10和 PM2.5采样器须符合本标准的要求。本标准附录 A 为规范性附录，附录 B 为资料性附录。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：中国环境监测总站。本标准环境保护部 2013 年 07 月 30 日批准。本标准自 2013 年 08 月 01 日起实施。本标准由环境保护部解释。1环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器技术要求及检测方法 1 适用范围 本标准规定了环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器的技术要求、性能指标和检测方法。本标准适用于环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器的设计、生产和检测。2 规范性引用文件 本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。GB 3095-2012 环境空气质量标准 GB 3768 声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法 HJ 618 环境空气 PM10和 PM2.5的测定 重量法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 空气动力学当量直径 aerodynamic diameter 指单位密度（0=1g/cm3）的球体，在静止空气中作低雷诺数运动时，达到与实际粒子相同的最终沉降速度时的直径。3.2 颗粒物（粒径小于等于 10m）particulate matter（PM10）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 10 m 的颗粒物，也称可吸入颗粒物。3.3 颗粒物（粒径小于等于 2.5 m）particulate matter（PM2.5）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 m 的颗粒物，也称细颗粒物。3.4 切割器 particle separate device 指具有将不同粒径粒子分离功能的装置。3.5 工作点流量 air flow rate 指采样器在工作环境条件下，采气流量保持定值，并能保证切割器切割特性的流量称为采样器的工作点流量。23.6 标准状态 standard state 指温度为 273 K，压力为 101.325 kPa 时的状态。本标准中污染物浓度值均为标准状态下浓度。3.7 仪器平行性 parallelism of monitors 指每一批次数据结果的均方根。3.8 气溶胶传输效率 aerosol transport efficiency 指进入采样器到达滤膜的气溶胶量与通过切割器后的气溶胶总量的百分比。3.9 50%切割粒径（Da50）50%cutpoint diameter 指切割器对颗粒物的捕集效率为 50%时所对应的粒子空气动力学当量直径。3.10 捕集效率的几何标准差（g）geometric standard deviation of sampling efficiency 切割器对颗粒物的捕集效率有以下两种表述方法：（1）捕集效率为 16%时对应的粒子空气动力学直径 Da16与捕集效率为 50%时对应的粒子空气动力学直径 Da50的比值；（2）捕集效率为 50%时对应的粒子空气动力学直径 Da50与捕集效率为 84%时对应的粒子空气动力学直径 Da84的比值；上述两个比值均应符合 g=1.50.1（PM10采样器）、g=1.20.1（PM2.5采样器）的要求。计算公式见（1）、（2）式：5016aagDD=.（1）8450aagDD=（2）式中：g-捕集效率的几何标准差；Da16-切割器对颗粒物的捕集效率为 16%时对应的粒子空气动力学直径，m；Da50-切割器对颗粒物的捕集效率为 50%时对应的粒子空气动力学直径，m；Da84-切割器对颗粒物的捕集效率为 84%时对应的粒子空气动力学直径，m。4 采样器组成 采样器由采样入口、PM10或 PM2.5切割器、滤膜夹、连接杆、流量测量及控制装置、抽气泵等组成。PM10和 PM2.5采样器通过流量测量及控制装置控制抽气泵以恒定流量（工作点流量）抽取环境空气样品，环境空气样品以恒定的流量依次经过采样器入口、PM10或 PM2.5切割器，PM10或 PM2.5颗粒物被捕集在滤膜上，气体经流量计、抽气泵由排气口排出。采样器实时测 3量流量计前压力、流量计前温度、环境大气压、环境温度等参数对采样流量进行控制。PM10或 PM2.5采样器的工作点流量不做必须要求，一般情况如下：大流量采样器工作点流量为：1.05 m3/min；中流量采样器工作点流量为：100 L/min；小流量采样器工作点流量为：16.67 L/min。5 技术要求 5.1 外观要求 5.1.1 采样器应有产品铭牌，铭牌上有采样器名称、型号、生产厂名称、出厂编号、生产日期等信息。5.1.2 采样器外观应完好无损，表面无明显损伤，适合户外采样。各零、部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有效。5.2 工作条件 环境温度：（-3050）；大 气 压：（80106）kPa；供电电压：AC（22022）V，（501）Hz。注 1：低温、低压等特殊环境条件下，仪器设备的配置应满足当地环境条件的使用要求。5.3 安全要求 5.3.1 绝缘电阻 在环境温度为（1535），相对湿度85%条件下，采样器电源端子对地或机壳的绝缘电阻不小于 20M。5.3.2 绝缘强度 在环境温度为（1535），相对湿度85%条件下，采样器在 1500V（有效值）、50Hz正弦波实验电压下持续 1min，不应出现击穿或飞弧现象。5.4 功能要求 5.4.1 采样器应使用耐腐蚀材料制造，所有含尘气流通道表面应无静电吸附作用。采样器抽气泵应使用无碳刷抽气泵。5.4.2 为使采样器的采样各向同性，采样器入口在水平面内应为圆形或矩形，非圆形或者矩性采样器入口在水平面内应至少有四个均匀进气方向。5.4.3 采样器应具有采样时间控制及计时功能，并可进行时钟、采样时间、间隔时间设置。5.4.4 采样器应能自动测量并显示瞬时流量、环境大气压、环境温度、流量计前温度、流量计前压力，显示更新时间不超过 5s。采样器应能至少每 1min 自动计算一次累计工况采样体积和标况采样体积。采样器应能至少每 5min 记录并存储瞬时采样流量、环境温度、环境大气压和累计标况体积等参数，该存储记录可供查询、打印和输出。采样器应能至少存储 3个月采样数据。采样器应具有 RS232 或 USB 等通讯接口。5.4.5 当采样器测量的流量与规定的工作点流量的偏差超过10%，且持续时间超过了 60秒时，采样器应停止抽取空气样品，同时停止采样时间累计；采样器应对此种情况给出报警记录和累计采样时间记录，用于判断该采集样品的有效性。45.4.6 当采样器在工作过程中出现了断电情况时，采样器应停止采样时间累计并记录断电时间；重新供电后采样器应能自动恢复采样功能，并继续累计采样时间，同时记录来电时间，采样结束后应能显示、打印和输出采样过程中的断电、来电时间及本次采样的总采样时间。5.4.7 采样器在采样过程中，采样滤膜处的温度与环境温度的偏差应控制在5以内。5.4.8 采样器各零部件连接紧密，避免漏气，PM10和 PM2.5采样器气密性检查方法见附录A。5.4.9 为降低采样器排气对 PM10和 PM2.5测量的影响，向下排气的大、中流量采样器的排气应在水平方向上均匀分布。5.4.10 滤膜夹应使用对测量结果无影响的惰性材料制造，应对滤膜不粘连，并方便取放。5.4.11 采样器的安装支架应能够牢固支撑采样器，有安装孔和固定装置，能将采样器固定于地面或者采样平台。5.4.12 采样器应具备防雨、雪功能。5.4.13 滤膜要求 采样滤膜可选用玻璃纤维滤膜、石英滤膜等无机滤膜或聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、混合纤维素等有机滤膜。滤膜应厚薄均匀，无针孔、无毛刺。PM10滤膜对 0.3m 标准粒子的截留效率99，PM2.5滤膜对 0.3 m 标准粒子的截留效率99.7。6 性能指标 6.1 PM10采样器 6.1.1 流量测试 在采样器正常工作条件下，使用标准流量计在采样入口处检测流量，应符合以下指标：（1）平均流量偏差：5%设定流量；（2）流量相对标准偏差2%；（3）平均流量示值误差2%。6.1.2 累计标况体积示值误差 累计标况体积示值误差5%。6.1.3 时钟误差（1）在采样器正常工作状态下测试6h，时钟误差20s。（2）断开采样器的供电总计5次（各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min，且在每次断电之间应保证不少于10min正常电力供应），测试6h，时钟误差2min。6.1.4 大气压测量示值误差 在（80106）kPa范围内，大气压测量示值误差1kPa。6.1.5 温度测量示值误差 在（-3050）范围内，温度测量示值误差2。6.1.6 噪声（1）大流量采样器噪声67 dB（A）；（2）中流量采样器噪声62 dB（A）；5（3）小流量采样器噪声62 dB（A）。6.1.7 切割性能 50%切割粒径：Da50=（100.5）m；捕集效率的几何标准偏差：g=1.50.1。6.1.8 参比方法比对测试 使用参比方法进行至少10组有效数据的比对测试，测试结果进行线性回归分析，符合以下要求：斜率：10.1；截距：（05）g/m3；相关系数0.95。6.1.9 平均无故障时间 采样器平均无故障时间（MTBF）800h。6.2 PM2.5采样器 6.2.1 流量测试 在采样器正常工作条件下，使用标准流量计在采样入口处检测流量，应符合以下指标：（1）平均流量偏差：5%设定流量；（2）流量相对标准偏差2%；（3）平均流量示值误差2%。6.2.2 累计标况体积示值误差 累计标况体积示值误差5%。6.2.3 时钟误差（1）在采样器正常工作状态下测试6h，时钟误差20s。（2）断开采样器的供电总计5次（各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min，且在每次断电之间应保证不少于10min正常电力供应），测试6h，时钟误差2min。6.2.4 大气压测量示值误差 在（80106）kPa范围内，大气压测量示值误差1kPa。6.2.5 温度测量示值误差 在（-3050）范围内，温度示值误差2。6.2.6 噪声（1）大流量采样器噪声67 dB（A）；（2）中流量采样器噪声62 dB（A）；（3）小流量采样器噪声62dB（A）。6.2.7 环境气压、环境温度和供电电压变化的影响 采样器分别在不同的气压、温度和供电