當(dāng)今氣溶膠對人體健康的潛在影響，已愈來愈受到重視，因而對各種空氣污染的采樣監(jiān)測就更加迫切，空氣中粒子的數(shù)量及其大小分布乃是評價其危害的兩個的指標(biāo)。TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器可同時測定兩參數(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多孔聯(lián)級式撞擊器，用作測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、勞動衛(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)測以及有關(guān)科研教學(xué)部門作氣溶膠的采樣研究，為評價空氣環(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力學(xué)等效直徑的大小，分別收集在各級采集板上，然后通過稱重或其它物理化學(xué)的方法進行分析，以評價環(huán)境氣溶膠對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)提出來了。圖2給出一個噴孔附近粒子運動軌跡的示意圖。在一定的氣流速度時，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入下一級，在噴孔的幾何尺寸和氣流速度一定的條件下，不同空氣動力學(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撞擊器的截斷直徑，并假設(shè)空氣動力學(xué)等效直徑大于截斷直徑的粒子將被99%地撞擊。
圖2 粒子運動軌跡示意圖
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（流量計）及三腳架組成。
1、撞擊器 撞擊器是由八級帶有微小噴孔的鋁合金圓盤及一級過濾器構(gòu)成，圓盤下方放采集板，圓盤之間用膠圈密封，用底座上三個彈簧掛鉤把九級圓盤固定在一起。圓盤上環(huán)形排列精密的噴孔，當(dāng)空氣進入采樣口后，氣流速度逐級增高，不同大小的粒子按空氣動力特征分別撞擊在相應(yīng)的采集板上，每級收集到粒子大小范圍取決于該級的噴孔速度和上級的截擋狀況。沒被收集的粒子隨著板邊周圍的氣流進入下一級，以此類推，一直加速到足以被撞擊為止。
第8級是備用過濾器，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。
每級有一個可裝卸的不銹鋼采集板，第 0、1級的采集板在中心部位有φ22.5mm的孔，可使氣流從中心通過。
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，對于較大的粒子就會產(chǎn)生明顯的誤差。前分離器是一個進氣管和三個出氣管的撞擊室。這種設(shè)計能大大降低渦流，并且收集到幾克重粒子的情況下也不過載。
使用前分離器時，用前分離器取代撞擊器上部的進氣口，用三個彈簧掛鉤固定在撞擊器上，無需再作調(diào)節(jié)。
3、主機 28.3L/min采樣流量由一個連續(xù)運轉(zhuǎn)的抽氣機提供，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 數(shù) | 0級 | 1級 | 2級 | 3級 | 4級 | 5級 | 6級 | 7級 | 8級 |
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3kg )
7、體積： 撞擊器φ98mm×212mm 前分離器φ89mm×80mm
主機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，注意放好各級間密封圈，掛上三個彈簧掛鉤。
2、用橡膠管連接撞擊器出氣口→主機進氣口。取下撞擊器進氣口上蓋。
3、主機接上電源，按下主機上“電源開關(guān)”，調(diào)節(jié)“流量調(diào)節(jié)”旋鈕，使流量計的轉(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）。可采用其它采集襯墊物如纖維素、鋁箔、維尼龍等材料?！ ?/p>
（三）現(xiàn)場采樣
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，主機放在桌上或地上，用橡膠管連接撞擊器出氣口→主機進氣口。
2、將撞擊器三個彈簧掛鉤拉下，取下各級撞擊盤，把φ80mm的玻璃纖維濾膜，放入第八級過濾器中，把0型圈壓在濾膜上。
3、依次放入不銹鋼采集板，采集板安放在三個凸起有槽口的定位塊上，以防止活動。第0、1級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行采樣。
6、把頂部的進氣口或者前分離器安裝就位，掛上三個彈簧掛鉤。
7、取下進氣口上蓋，啟動主機進行采樣?？捎门鋫涞亩〞r器設(shè)定采樣時間。
8、采樣完畢，記錄采樣時間，取出采集板和濾膜，注意順序和編好號碼，以備重量分析或化學(xué)檢測。
六、 氣溶膠粒度分布采樣器結(jié)果分析（采樣數(shù)據(jù)說明）
1、確定撞擊器各級濾膜的重量變化。
2、把各級稱重變化加起來，以獲得所采集的粒子總稱重。
級 數(shù) | 0級 | 1級 | 2級 | 3級 | 4級 | 5級 | 6級 | 7級 | 8級 |
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告粒子大小。
注意：把前分離器部分加到0級層，這兩部分之和大于0級的Dp50。前分離器并沒有提供規(guī)格的截擋尺寸，但是它能防止粒子回彈和重復(fù)輸送，從而使撞擊器有效地工作。
5、利用圖1，選擇各級粒徑范圍的最小值，該值代表每級有效截擋直徑 （ECD）。 圖3也能獲得這個ECD。
6、把結(jié)果繪制在概率對數(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)一個對數(shù)的正常狀態(tài)粒子檢測分布，那么粒子檢測重量的標(biāo)準(zhǔn)偏重
無論如何這兩個標(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大小的分布（實際上不是常對數(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數(shù)紙上，所以任何規(guī)格范圍的粒子含量都能確定出來。
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 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 |
過濾器 | 1.000 | 1.00031 | 0.31 | 2.2 | 0 | 0 —0.4 | 0 |
*說明：收集媒介重量很小，無大差異。 | |||||||
