2. 颗粒物采样基础与标准体系

环境空气颗粒物采样并不是“抽一口气、称一张膜”这么简单。采样前必须先回答三个问题：要捕集哪一档粒径的颗粒物？依据哪个标准选择采样器与流量？采样结果要用于评价、比对还是源解析？这三个问题分别对应粒径定义、标准体系和适用场景，也是后续滤膜恒重、流量校准、数据审核工作的前提。

一、TSP、PM10、PM2.5：不是三个名字，而是三条切割曲线

颗粒物的“大小”在采样领域用空气动力学直径表征，即与真实颗粒具有相同沉降末速度、密度为1 g/cm³的球形颗粒直径。标准中给出的TSP、PM10、PM2.5，本质上是三种不同的粒径选择方式：

• TSP（总悬浮颗粒物）：指空气动力学直径小于等于100 μm的颗粒物。它近似“全部可悬浮”的部分，采样器入口通常为大口径，切割特性相对宽松，结果受风速、风向影响明显。
• PM10（可吸入颗粒物）：指空气动力学直径小于等于10 μm的颗粒物。这一档可穿过鼻腔和上呼吸道，进入气管、支气管区域，是呼吸道刺激和炎症反应的主要贡献者。
• PM2.5（细颗粒物）：指空气动力学直径小于等于2.5 μm的颗粒物。它能深入肺泡甚至进入血液循环，携带多环芳烃、重金属、二次硫酸盐和硝酸盐，与心血管和呼吸系统疾病风险关联最强，也是我国空气质量评价中权重最高的指标之一。

需要强调的是，PM10不等于“TSP中10 μm以下的部分”的简单筛分，而是由采样入口和切割器共同形成的50%切割效率点：粒径等于10 μm的颗粒有50%被采集、50%被通过。PM2.5同理，其切割点为2.5 μm。因此同一地点用不同切割器测得的“PM10”可能存在系统偏差，这也是标准对切割器型式、入口尺寸和采样流量作出严格规定的原因。

二、标准体系：三份文件各管一段

我国环境空气颗粒物采样与监测的标准体系，可以按“方法—质量—设备”三个层面理解。课程中常提到的HJ 618、HJ 656、HJ 93，正好分别落在方法、质量控制和设备技术要求三个位置：

三者的关系可以这样理解：HJ 93回答“这台采样器合不合格”，HJ 618回答“用合格采样器怎样测出可信数据”，HJ 656回答“整个PM2.5手工监测过程如何组织和管理”。实际工作中，一台采样器进场先按HJ 93验收，日常运行按HJ 656做质控，出具数据时按HJ 618的重量法流程执行，三者缺一不可。

三、从标准要求落到采样操作

以PM2.5手工采样为例，HJ 618和HJ 656对关键环节的要求可以直接转化为操作动作。流量方面，中流量采样器通常为100 L/min，大流量为1.13 m³/min，采样前须用标准流量计校准，流量偏差一般控制在±5%以内；采样时间常设为24小时，对应日均值评价。滤膜方面，常用石英纤维膜或特氟龙膜，直径依采样器而定（如47 mm、90 mm），采样前在恒温恒湿箱中平衡24小时以上，用十万分之一天平称量，记录初重；采样后同样条件平衡再称，两次质量差除以标准状态下采样体积，即得浓度（μg/m³）。

举个教学示例：某点用中流量采样器采PM2.5，流量100 L/min，采样24小时，标准状态下采样体积约144 m³；滤膜采样前初重为132.456 mg，采样后终重为132.612 mg，增重0.156 mg，则浓度约为0.156×1000÷144≈1.08 μg/m³。这个数值仅用于说明计算路径，实际数据须以真实称量和校准结果为准。若增重过小（接近天平检出限）或滤膜出现破损、边缘污染，该样品应判为无效，这正是HJ 656数据有效性条款要解决的问题。

四、常见误区与判断依据

实践中三类错误最典型。第一，把PM10采样器当作TSP使用，或反过来用TSP数据代替PM10，导致粒径口径不一致，评价结论失真。第二，忽视切割器的清洗与密封，切割器内壁积尘或O型圈老化会改变切割曲线，表现为PM2.5数据系统性偏高或偏低。第三，滤膜恒重条件不统一，采样前后温湿度差异大，滤膜吸湿造成“假增重”，这类偏差在低浓度地区尤其明显。判断依据很直接：查流量校准记录是否在有效期内、查恒重记录温湿度是否落在规定区间、查切割器清洗台账与气密性检查结果。三项都合规，数据才有讨论价值。

理解粒径定义、标准分工和操作要求之后，后续的滤膜选择、恒重称量、采样器校准与数据审核才有明确的依据。采样标准不是束缚，而是让不同时间、不同点位、不同人员获得可比数据的技术契约。