一、颗粒物的分类与来源

1. PM10（可吸入颗粒物）：直径≤10 μm，可进入呼吸道。
2. PM2.5（细颗粒物）：直径≤2.5 μm，可深入肺部并进入血液循环。
3. 超细颗粒物（PM0.1）：直径≤0.1 μm，穿透性极强，危害最大。

• 移动源：机动车尾气、船舶和飞机排放。
• 固定源：燃煤电厂、钢铁厂、化工厂的烟囱排放。
• 自然源：扬尘、火山灰等。

二、核心检测项目

1. 颗粒物质量浓度

• 检测意义：衡量单位体积排气中颗粒物的总质量，是评价排放是否符合标准的核心参数。
• 检测方法：
  • 重量法：通过滤膜采集颗粒物，称量前后质量差计算浓度（如美国EPA Method 5）。
  • β射线吸收法：利用β射线穿透颗粒物时的衰减量反推质量浓度，适用于连续监测。

2. 粒径分布

• 检测意义：了解颗粒物的粒径范围，分析其对健康和环境的影响差异。
• 检测方法：
  • 激光粒度分析仪：通过颗粒物对激光的散射特性分析粒径分布。
  • 电迁移率粒径谱仪（SMPS）：基于颗粒物在电场中的迁移速度测定超细颗粒物分布。

3. 化学成分分析

• 检测意义：明确颗粒物的组成（如重金属、多环芳烃、硫酸盐等），追溯污染源并评估毒性。
• 检测方法：
  • X射线荧光光谱（XRF）：快速测定金属元素（如铅、镉、砷）。
  • 气相色谱-质谱联用（GC-MS）：分析有机污染物（如苯并[a]芘）。

4. 颗粒物数量浓度

• 检测意义：针对超细颗粒物（如机动车尾气中的纳米级颗粒），数量浓度比质量浓度更敏感。
• 检测方法：
  • 凝结核粒子计数器（CPC）：通过颗粒物在过饱和蒸汽中凝结放大后计数。

5. 颗粒物形貌与表面积

• 检测意义：不规则形状或高比表面积的颗粒物（如碳烟）吸附毒性物质能力更强。
• 检测方法：
  • 扫描电子显微镜（SEM）：观察微观形貌。
  • BET吸附法：测定比表面积。

6. 黑碳（BC）与有机碳（OC）含量

• 检测意义：黑碳是柴油车尾气的标志性成分，对气候变暖有显著影响；有机碳多来自燃料不完全燃烧。
• 检测方法：
  • 热光反射法（TOR）：通过加热分离OC和BC并测定其含量。

三、检测技术手段

1. 在线监测技术
   • 激光散射法：实时测定颗粒物浓度，广泛应用于机动车尾气检测线。
   • 稀释通道采样系统：模拟大气环境稀释排气，避免高温高湿干扰。
2. 实验室分析技术
   • 滤膜采样+化学分析：高精度但耗时，适用于法规认证。

四、排放标准与检测应用

• 国际标准：
  • 中国：国六标准规定汽油车PM限值为3 mg/km。
  • 欧盟：欧六标准要求柴油车PM排放≤4.5 mg/km。
  • 美国：EPA Tier 3标准限制PM排放至1 mg/km。
• 应用场景：
  • 机动车尾气年检与型式认证。
  • 工业烟囱排放实时监控。
  • 环境空气质量评估与污染源解析。

五、技术挑战与未来方向

1. 超低浓度检测：需开发更高灵敏度的传感器（如纳米材料传感技术）。
2. 在线监测标准化：推动稀释采样与激光技术的法规认可。
3. 多污染物协同监测：集成颗粒物、NOx、VOCs等参数的联合检测系统。