當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採樣監測迫切，空氣中粒子的數量及其大小分佈乃是評價其危害的兩個不可缺少的指標。氣溶膠粒度分佈採樣器可同時測定兩參數，而且捕獲率高、結構牢固、性能穩定、使用方便。

用途

氣溶膠粒度分佈採樣器是一種多級多孔聯級式撞擊器，用作測量空氣中各種固體和液體粒子的大小分佈情況和總的含量程度。可廣泛用於環境保護、勞動衛生、大氣科學等部門作氣溶膠含量及其大小分佈的採樣監測以及有關科研教學部門作氣溶膠的採樣研究，爲評價空氣環境污染的危害及其治理措施提供科學依據。

工作原理

氣溶膠粒度分佈採樣器模擬人體呼吸道的解剖結構及其空氣動力學特徵，採用慣性撞擊原理，將懸浮在空氣中的粒子按其空氣動力學等效直徑的大小，分別收集在各級採集板上，然後通過稱重或其他物理化學的方法進行分析，以評價環境氣溶膠對人體健康的危害程度。

採樣器的設計儘可能模擬這一特性。慣性撞擊原理早在五十年代就已經提出來了。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採集板上，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，一般常用撞擊效率爲50%的直徑值作爲這一級撞擊器的截斷直徑，並假設空氣動力學等效直徑大於截斷直徑的粒子將被撞擊。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖2  粒子運動軌跡示意圖

三、結構

整套儀器由撞擊器、採集板、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成，圓盤下方放採集板，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。圓盤上環形排列精密的噴孔，當空氣進入採樣口後，氣流速度逐級增高，不同大小的粒子按空氣動力特徵分別撞擊在相應的採集板上，每級收集到粒子大小範圍取決於該級的噴孔速度和上級的截擋狀況。沒被收集的粒子隨着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爲止。

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鏽鋼採集板，第 0、1級的採集板在中心部位有φ22.5mm的孔，可使氣流從中心通過。

2、前分離器  在含有大於10μm粒子的環境中採樣，必須使用前分離器，以便防止粒子反彈和重複輸送，如果不使用前分離器，對於較大的粒子就會產生明顯的誤差。前分離器是一個進氣管和三個出氣管的撞擊室。這種設計能大大降低渦流，並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，無需再作調節。

3、主機  28.3L/min採樣流量由一個連續運轉的抽氣機提供，由軟體自動控制採樣泵並將流量恆定在28.3L/min。

四、技術性能

1、捕獲率：100﹪

2、採集粒子範圍

級 數	0級	1級	2級	3級	4級	5級	6級	7級	8級
採集粒子範圍 (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、採樣流量：28.3L/min（可設置）

4、電源：內置鋰電池。

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、使用方法

（一）設置流量

氣溶膠粒度分佈採樣器的標準採樣流量是28.3 L/min，採樣前設置流量爲28.3L/min。

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、啓動採樣。

（二）清洗處理

1、用中性洗滌劑溫水清洗撞擊器和採集板， 用超聲波清洗，以除去噴孔的塞物。清洗後擦乾或用無毛紙巾吸乾。

2、用手拿撞擊盤和採集板的邊緣，不要讓皮膚油脂沾到噴孔和採集面上。

3、檢查各級噴孔，若發生堵塞，用電吹風或便攜的氟利昂 去清潔噴孔，或用備用細針輕輕清除，決不可用硬質物件處理，以保證噴孔的精確度。

4、準備好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）。可採用其他採集襯墊物如纖維素、鋁箔、維尼龍等材料。　　

（三）現場採樣

1、將三腳架支開並鎖緊，把三腳架頂部的圓盤調至水準，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 級過濾器中，把0型圈壓在濾膜上。

3、依次放入不鏽鋼採集板，採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級的採集板中心位置有φ22.5mm的孔。

4、把φ80mm的玻璃纖維濾膜放入不鏽鋼採集板內，表面必須同採集板彎邊頂部一平，以保持噴孔與採集面的距離。第0、1級採集板上的濾膜中心有圓孔。

5、也可將不鏽鋼採集板底面朝上放置，底面塗抹矽油或真空脂進行採樣。

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，啓動主機進行採樣。可用配備的定時器設定採樣時間。

8、採樣完畢，記錄採樣時間，取出採集板和濾膜，注意順序和編好號碼，以備重量分析或化學檢測。

六、 結果分析（採樣數據說明）

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，以獲得所採集的粒子總稱重。

 

3、

 

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，這兩部分之和大於0級的Dp50。前分離器並沒有提供規格的截擋尺寸，但是它能防止粒子回彈和重複輸送，從而使撞擊器有效地工作。

5、利用圖1，選擇各級粒徑範圍的最小值，該值代表每級有效截擋直徑        （ECD）。 圖3也能獲得這個ECD。

6、把結果繪製在概率對數紙上，縱軸座標是ECD值，而橫軸座標是小於稱重範圍的累積百分比值（圖4）。

7、假設一個對數的正常狀態粒子檢測分佈，那麼粒子檢測重量的標準偏重 

 

 

                

無論如何這兩個標準偏差都是不等的（就像在雙峯分佈中所表示的那樣），因此不能用直線表示檢測大小的分佈（實際上不是常對數分佈）。表示標準偏差的方法是：σg=（84.13% 直徑÷15.87%直徑）1/2。

通常粒子大小資料應以圖表表示，而很少報告平均直徑和標準稱重偏差。由於把ECD和累積百分比繪製在概率對數紙上，所以任何規格範圍的粒子含量都能確定出來。

8、從表1和圖4可以看出，這種假設的樣品，大約97%是可以呼吸的（＜7μm）,它的平均直徑是2.0μm，標準重量偏差是1.9μm。