來源：TSI
“TSP”指“總懸浮顆粒物”（被美國政府工業(yè)衛(wèi)生師協(xié)會——ACGIH重新定義為“總”塵）。聲稱能夠測量TSP的氣溶膠儀器意味著它能夠測量所有懸浮在空氣中的顆粒物。任何此類聲明都并非如此。TSP只是一個儀器能夠“看到的”測量，并不是測量空氣中所有存在的顆粒物。由于捕集和測量技術(shù)固有的局限性，，即使是最好的采樣儀器也僅能測量空氣中一部分的顆粒物。
實際上，一臺氣溶膠檢測儀僅能檢測實際進(jìn)入設(shè)備的，而且是檢測器能“看到的”粒徑范圍內(nèi)的顆粒物。這兩項重要因素影響著氣溶膠檢測儀的量程和精度。聲稱能夠檢測TSP也只是意味著檢測儀沒有安裝進(jìn)行粒徑切割的采樣頭。換句話說，顆粒物的采樣效率是未知的。
首先，讓我們來看看進(jìn)樣效率。大氣中的顆粒物粒徑范圍從小于0.1微米到100微米或更大。實際進(jìn)入采樣口和輸送到達(dá)檢測器的粒徑范圍是多個因素的一個復(fù)雜集合，包括：粒徑大小，環(huán)境空氣流速和采樣入口空氣流速比，空氣湍流，采樣入口的形狀，大小和方向。其中最重要的因素是粒徑大小。一般來說，大顆粒由于慣性和重力沉降而采樣效率較低。大于10微米，采樣效率急劇下降。例如，認(rèn)為一個典型的儀器采樣效率是以1.7 L/min流量，通過一根12英寸長帶有一個的90°彎折的水平管的采樣效率（內(nèi)徑為0.25英寸）。
表1 帶有一個90°彎折的簡單系統(tǒng)對于不同粒徑顆粒物的采樣損失
表1說明不采取極端措施去不彎曲采樣管路或全向采樣，采集超過20微米的顆粒物幾乎是不可能的。表1清楚表明不可能有測量所有空氣中懸浮顆粒物的采樣儀（包括100微米以上的顆粒物）。沒有粒徑切割器，測量范圍將無法確定而且儀器之間會有很大差別。需要知道確切的粒徑范圍以至于儀器間的數(shù)據(jù)可以比較。例如，TSI DUSTTRAK?8520型氣溶膠監(jiān)測儀被設(shè)計為10微米的檢測上限，可以滿足衛(wèi)生領(lǐng)域氣溶膠采樣要求。
第二個需要考慮的因素是檢測器的靈敏度。一般的經(jīng)驗法則是光散射氣溶膠監(jiān)測儀能夠有效檢測超過至多1?到2個數(shù)量級的粒徑范圍。因此最大的可檢測粒徑大約是最小檢測粒徑的50到100倍。例如，DUSTTRAK?的粒徑范圍是0.1到10.0微米。
氣溶膠光度計（有時稱為濁度計）通過測量散射光總量來檢測顆粒物。粒子的光散射強(qiáng)度是一個涉及到粒徑大小、形狀和折射率的函數(shù)。對于一定的顆粒體積（或質(zhì)量），0.1到10微米粒徑范圍的顆粒物比更大或更小尺寸的顆粒物有更多的光散射量。圖1顯示了DUSTTRAK?對于不同氣溶膠組分的光散射強(qiáng)度。響應(yīng)是單位質(zhì)量濃度粒徑大小的函數(shù)。此外，由于材料組分變化，有一點是非常一致的：在0.1微米以下和10微米以上散射強(qiáng)度迅速下降。因此，像氣溶膠光度計這樣的光散射儀器通常限定的測量范圍是0.1到10微米。
圖1.作為一定質(zhì)量濃度下粒徑大小的函數(shù)，不同材料的相對響應(yīng)（TSI DUSTTRAK?8520型氣溶膠監(jiān)測儀）
圖1表明對于材料組分的響應(yīng)特性（折射率）。圖1也顯示了細(xì)粒子（小于1微米）比大于1微米的粒子單位質(zhì)量散射更多的光。因此，光度計測量的一個特殊情況是煙霧、霧霾和像香煙或柴油機(jī)排放這類燃燒物氣溶膠。由于圖1的曲線形狀，這些氣溶膠單位質(zhì)量散射光能夠是ISO細(xì)粉塵散射光的2到5倍，ISO細(xì)粉塵被用于包括DUSTTRAK?在內(nèi)的儀器校準(zhǔn)。因此，1μg/m3細(xì)氣溶膠將產(chǎn)生同2到5μg/m3 ISO細(xì)粉塵一樣量的散射光。因此，顯示濃度也將是實際濃度的2-5倍高。幸運的是，對于呼吸性粉塵顆粒，由于細(xì)顆粒存在會高估濃度，粗顆粒存在會低估濃度，共同影響往往趨于一個相當(dāng)合適的偏移，這將導(dǎo)致對于很寬范圍內(nèi)的工業(yè)氣溶膠會有一個平坦的光度計響應(yīng)。因此，光度計非常適于測量呼吸性粉塵。
為了最精確的校準(zhǔn)，最好采用測試環(huán)境的氣溶膠來校準(zhǔn)儀器。對于如木屑塵、二氧化硅、煤塵或香煙煙塵等特定的氣溶膠，DUSTTRAK?能夠現(xiàn)場校準(zhǔn)。
圖1也顯示了大于10微米的顆粒物光散射強(qiáng)度幾乎能降到零。使用光散射光度計去測量大于10微米的顆粒物，你需要從采樣的其余部分中分離出大顆粒并采用大顆粒的校正因子。假如大顆粒保持與小顆粒混合，小顆粒的光散射信號將占主導(dǎo)。因此，如果氣溶膠是單分散或粗顆粒，粒徑分布的微小變化將引起大的測量偏差。
任何聲稱能夠測量TSP（意味著所有空氣中的顆粒物）的氣溶膠光度計，至多是提供了一個誤導(dǎo)性信息。問題如下：
· 根據(jù)顆粒物直徑，儀器進(jìn)樣口的實際采樣效率如何？
· 它確實能對空氣中顆粒物100%采樣么？
· 儀器檢測器的顆粒物粒徑范圍是什么？
· 假如空氣中的顆粒物確實100%到達(dá)了檢測器，儀器能“看到”他們么？
· 對于從小顆粒中物理分離出的大顆粒，有規(guī)定表明可以對每個粒徑范圍分別采用不同的校正因子么？
o 如果沒有，那么范圍在0.1-10微米的顆粒將主導(dǎo)檢測型號。
o 沒有粒徑分離，不可能用光散射方法準(zhǔn)確測量10微米以上的大顆粒質(zhì)量。
