HJ 93-2013.Specifications and Test Procedures for PM10 and PM2.5 Sampler.
1适用范围
HJ 93规定了环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)采样器的技术要求、性能指标和检测方法。
HJ 93适用于环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)采样器的设计、生产和检测。
2规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB 3095-2012环境 空气质量标准
GB 3768 声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法
HJ 618环境空气PM10和PM2.5的测定重量法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
空气动力学当量直径 aerodynamic diameter
指单位密度(p0=1g/cm3 的球体，在静止空气中作低雷诺数运动时，达到与实际粒子相同的最终沉降速度时的直径。
3.2
颗粒物(粒径小于等于10μm) particulate matter (PM10)
指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物，也称可吸入颗粒物。
3.3
颗粒物(粒径小于等于2.5μm) particulate matter (PM2.5)
指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物，也称细颗粒物。
3.4
切割器 particle separate device
指具有将不同粒径粒子分离功能的装置。
3.5
工作点流量 air flow rate
指采样器在工作环境条件下，采气流量保持定值，并能保证切割器切割特性的流量称为采样器的工作点流量。
3.6
标准状态 standard state
指温度为273 K，压力为101.325 kPa时的状态。本标准中污染物浓度值均为标准状态下浓度。
3.7
仪器平行性 parallelism of monitors
指每一批次数据结果的均方根。
3.8
气溶胶传输效率 aerosol transport eficiency
指进入采样器到达滤膜的气溶胶量与通过切割器后的气溶胶总量的百分比。

中华人民共和国国家环境保护标准HJ93-2013
代替HJ/T93-2003
环境空气颗粒物（PM1o和PM25）采样器技术要求及检测方法
Specifications and Test Procedures for PMio and PM2.5 Sampler（发布稿）
本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2013-07-30发布
环境保护部
2013-08-01实施
1适用范围
2规范性引用文件
3术语和定义
4采样器组成..
5技术要求...
6性能指标..
7检测方法
8检测项目..
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
气密性指标检查方法
小流量撞击式切割器图纸
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》，实施《环境空气质量标准》（GB3095-2012），规范环境空气中颗粒物（PMio和PM2.5）采样器的性能、质量，制定本标准。
本标准规定了环境空气颗粒物（PM1o和PM2.5）采样器（以下简称PM1o和PM2.5采样器）的技术要求、性能指标和检测方法。本标准是对《PM1o采样器技术要求及检测方法》（HJ/T93-2003）的修订。本标准首次发布于2003年，本次为第一次修订。本次修订增加了PM2.5采样器的相关内容。
自本标准实施之日起，《PM10采样器技术要求及检测方法》（HJ/T93-2003）废止。凡进入国家环境监测网络的PMio和PM2.5采样器须符合本标准的要求本标准附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：中国环境监测总站。本标准环境保护部2013年07月30日批准。本标准自2013年08月01日起实施。本标准由环境保护部解释。
环境空气颗粒物（PMi0和PM.5）采样器技术要求及检测方法
1适用范围
本标准规定了环境空气颗粒物（PM1o和PM2.5）采样器的技术要求、性能指标和检测方法。
本标准适用于环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）采样器的设计、生产和检测。2规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB3095-2012
GB3768
3术语和定义
环境空气质量标准
声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简环境空气PM1o和PM2.5的测定重量法下列术语和定义适用于本标准。3.1
空气动力学当量直径aerodynamicdiameter指单位密度（po=1g/cm2）的球体，在静止空气中作低雷诺数运动时，达到与实际粒子相同的最终沉降速度时的直径。3.2
颗粒物（粒径小于等于10μm）particulatematter（PMio）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μum的颗粒物，也称可吸入颗粒物。3.3
颗粒物（粒径小于等于2.5μum）particulatematter（PM2.5）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5um的颗粒物，也称细颗粒物。3.4
切割器particleseparatedevice指具有将不同粒径粒子分离功能的装置。3.5
工作点流量airflowrate
指采样器在工作环境条件下，采气流量保持定值，并能保证切割器切割特性的流量称为采样器的工作点流量。
标准状态standard state
指温度为273K，压力为101.325kPa时的状态。本标准中污染物浓度值均为标准状态下浓度。
仪器平行性parallelismofmonitors指每一批次数据结果的均方根，3.8
气溶胶传输效率aerosoltransportefficiency指进入采样器到达滤膜的气溶胶量与通过切割器后的气溶胶总量的百分比。3.9
50%切割粒径（Daso）50%cutpointdiameter指切割器对颗粒物的捕集效率为50%时所对应的粒子空气动力学当量直径。3.10
捕集效率的几何标准差（o）geometricstandarddeviationofsamplingefficiency切割器对颗粒物的捕集效率有以下两种表述方法：(1)捕集效率为16%时对应的粒子空气动力学直径Da16与捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学直径Da50的比值；（2）捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学直径Da50与捕集效率为84%时对应的粒子空气动力学直径Da84的比值：上述两个比值均应符合0g=1.5±0.1（PM1o采样器）、0g=1.2±0.1（PM2.5采样器）的要求。计算公式见（1）、（2）式：
式中...-捕集效率的几何标准差(1)
Da16---***-切割器对颗粒物的捕集效率为16%时对应的粒子空气动力学直径，μum；Da50-------切割器对颗粒物的捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学直径，μum；Da84---..--切割器对颗粒物的捕集效率为84%时对应的粒子空气动力学直径，μum。4采样器组成
采样器由采样入口、PM1o或PM2.5切割器、滤膜夹、连接杆、流量测量及控制装置、抽气泵等组成。
PM1o和PM2.5采样器通过流量测量及控制装置控制抽气泵以恒定流量（工作点流量）抽取环境空气样品，环境空气样品以恒定的流量依次经过采样器入口、PM1o或PM2.5切割器，PM1o或PM2.5颗粒物被捕集在滤膜上，气体经流量计、抽气泵由排气口排出。采样器实时测2
量流量计前压力、流量计前温度、环境大气压、环境温度等参数对采样流量进行控制。PMio或PM2.5采样器的工作点流量不做必须要求，一般情况如下：大流量采样器工作点流量为：1.05m/min：中流量采样器工作点流量为：100L/min：小流量采样器工作点流量为：16.67L/min。5技术要求
5.1外观要求
5.1.1采样器应有产品铭牌，铭牌上有采样器名称、型号、生产厂名称、出厂编号、生产日期等信息。
5.1.2采样器外观应完好无损，表面无明显损伤，适合户外采样。各零、部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有效。
5.2工作条件
环境温度：（-30～50）℃：
大气压：（80~106）kPa：
供电电压：AC（220±22）V，（50±1）Hz。注1：低温、低压等特殊环境条件下，仪器设备的配置应满足当地环境条件的使用要求。5.3安全要求
5.3.1绝缘电阻
在环境温度为（15～35）℃，相对湿度≤85%条件下，采样器电源端子对地或机壳的绝缘电阻不小于20M2。
5.3.2绝缘强度
在环境温度为（15～35）℃，相对湿度≤85%条件下，采样器在1500V（有效值）、50Hz正弦波实验电压下持续1min，不应出现击穿或飞弧现象。5.4功能要求
5.4.1采样器应使用耐腐蚀材料制造，所有含尘气流通道表面应无静电吸附作用。采样器抽气泵应使用无碳刷抽气泵。
5.4.2为使采样器的采样各向同性，采样器入口在水平面内应为圆形或矩形，非圆形或者矩性采样器入口在水平面内应至少有四个均匀进气方向。5.4.3采样器应具有采样时间控制及计时功能，并可进行时钟、采样时间、间隔时间设置。5.4.4采样器应能自动测量并显示瞬时流量、环境大气压、环境温度、流量计前温度、流量计前压力，显示更新时间不超过5s。采样器应能至少每1min自动计算一次累计工况采样体积和标况采样体积。采样器应能至少每5min记录并存储瞬时采样流量、环境温度、环境大气压和累计标况体积等参数，该存储记录可供查询、打印和输出。采样器应能至少存储3个月采样数据。采样器应具有RS232或USB等通讯接口。5.4.5当采样器测量的流量与规定的工作点流量的偏差超过士10%，且持续时间超过了60秒时，采样器应停止抽取空气样品，同时停止采样时间累计：采样器应对此种情况给出报警记录和累计采样时间记录，用于判断该采集样品的有效性。3
当采样器在工作过程中出现了断电情况时，采样器应停止采样时间累计并记录断电时间：重新供电后采样器应能自动恢复采样功能，并继续累计采样时间，同时记录来电时间，采样结束后应能显示、打印和输出采样过程中的断电、来电时间及本次采样的总采样时间。5.4.7采样器在采样过程中，采样滤膜处的温度与环境温度的偏差应控制在土5℃以内。5.4.8采样器各零部件连接紧密，避免漏气，PM1o和PM2.5采样器气密性检查方法见附录A。
5.4.9为降低采样器排气对PMio和PM2.5测量的影响，向下排气的大、中流量采样器的排气应在水平方向上均匀分布。
5.4.10滤膜夹应使用对测量结果无影响的惰性材料制造，应对滤膜不粘连，并方便取放。5.4.11采样器的安装支架应能够牢固支撑采样器，有安装孔和固定装置，能将采样器固定于地面或者采样平台。
5.4.12采样器应具备防雨、雪功能。5.4.13滤膜要求
采样滤膜可选用玻璃纤维滤膜、石英滤膜等无机滤膜或聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、混合纤维素等有机滤膜。滤膜应厚薄均匀，无针孔、无毛刺。PMio滤膜对0.3um标准粒子的截留效率≥99%，PM2.5滤膜对0.3μum标准粒子的截留效率≥99.7%，6性能指标
6.1PM0采样器
流量测试
在采样器正常工作条件下，使用标准流量计在采样入口处检测流量，应符合以下指标：（1）平均流量偏差：土5%设定流量：（2）流量相对标准偏差≤2%：
（3）平均流量示值误差≤2%。
6.1.2累计标况体积示值误差
累计标况体积示值误差土5%。
时钟误差
（1）在采样器正常工作状态下测试6h，时钟误差土20s。（2）断开采样器的供电总计5次（各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min，且在每次断电之间应保证不少于10min正常电力供应），测试6h，时钟误差±2min。
6.1.4大气压测量示值误差
在（80～106）kPa范围内，大气压测量示值误差≤1kPa。6.1.5温度测量示值误差
在（-30～50）℃范围内，温度测量示值误差土2℃。6.1.6噪声
（1）大流量采样器噪声≤67dB（A）：（2）中流量采样器噪声≤62dB（A）：4
（3）小流量采样器噪声≤62dB（A）。切割性能
50%切割粒径：Da50=（10±0.5）μm捕集效率的几何标准偏差：=1.5土0.1。6.1.8
参比方法比对测试
使用参比方法进行至少10组有效数据的比对测试，测试结果进行线性回归分析，符合以下要求：
斜率：1±0.1：
截距：（0±5）μg/m；
相关系数≥0.95。
6.1.9平均无故障时间
采样器平均无故障时间（MTBF）≥800h。6.2PM2.5采样器
6.2.1流量测试
在采样器正常工作条件下，使用标准流量计在采样入口处检测流量，应符合以下指标：（1）平均流量偏差：土5%设定流量；（2）流量相对标准偏差≤2%：
（3）平均流量示值误差≤2%。
6.2.2累计标况体积示值误差
累计标况体积示值误差主5%。
6.2.3时钟误差
（1）在采样器正常工作状态下测试6h，时钟误差士20s。（2）断开采样器的供电总计5次（各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min，且在每次断电之间应保证不少于10min正常电力供应），测试6h，时钟误差±2min。
6.2.4大气压测量示值误差
在（80～106）kPa范围内，大气压测量示值误差≤1kPa。6.2.5温度测量示值误差
在（-30～50）℃范围内，温度示值误差土2℃。6.2.6噪声
（1）大流量采样器噪声≤67dB（A）：（2）中流量采样器噪声≤62dB（A）：（3）小流量采样器噪声≤62dB（A）。6.2.7环境气压、环境温度和供电电压变化的影响采样器分别在不同的气压、温度和供电电压等6种环境条件下进行测试，其流量测试指标应符合6.2.1要求。
6.2.8切割性能
50%切割粒径：Da50=（2.5±0.2）μm5
捕集效率的几何标准偏差：0g=1.2土0.1。6.2.9切割器加载测试
在一个维护周期内，加载后的切割器切割性能指标符合6.2.8要求。6.2.10参比方法比对测试
使用参比方法进行至少23组有效数据的比对测试，测试结果进行线性回归分析，符合以下要求：
斜率：1±0.1：
截距：（0±5）μg/m：
相关系数≥0.93。
6.2.11平均无故障时间
采样器平均无故障时间（MTBF）≥800h。7
检测方法
7.1PM10采样器
流量测量
取下采样入口和切割器，将标准流量计的出气口通过流量测量适配器连接到待测采样器的进气口。开启待测采样器抽气泵，进入流量检测界面，待测采样器显示的流量稳定后开始测试。测试连续进行6h，至少每隔5min记录一次标准流量计和待测采样器的瞬时流量值（工况）。测试完成后，按照公式（3）、（4）、（5）、（6）、（7）计算流量测试的相关指标。测试结果应符合6.1.1的要求。
式中：Q。.--测试期间标准流量计平均流量值，L/min：QR.--测试期间标准流量计瞬时流量值，Lmin：i------测试期间记录瞬时时间点的序号，（-1～n)：n---..-测试期间记录瞬时时间点的总个数。1
式中：Q.------测试期间采样器平均流量值，L/min：Oc--测试期间采样器瞬时流量值，Lmin。OR-O.
=×100%
式中：4Q------平均流量偏差，%O.------待测采样器设定的采样流量，L/min。(3)
式中：CV.-.--流量相对标准偏差，%Qaf
式中：Qaif*---流量示值误差，%：7.1.2累计标况体积示值误差
巨R-o
将累计流量计与待测采样器入口连接，确保不漏气。设定仪器采样工作流量，启动抽气泵，连续运行（30土5）min，停止采样。分别记录累计流量计计前温度T/、计前压力Pl、工况累计体积Qv，以及环境大气压B.和待测采样器记录的标况体积Qvi，按公式（8）计算累计流量计标况体积Qv2，按公式（9）计算累积标况体积示值误差AOv，AQv应符合6.1.2要求。rz = Qw×(B, +P)×273
101.325×T
式中T---累计流量计计前温度，K;P.------累计流量计计前压力，kPaB------环境大气压，kPa;
O.-累计流量计工况体积，L；
Qv2.-累计流量计标况体积，L。A0,=On=On2x100%
式中：AQ-----累积标况体积示值误差，%：Qv...-采样器记录的标况体积，L。7.1.3时钟误差
（1）采样器正常工作条件下时钟误差..(8)
在待测采样器正常工作过程中，读取并记录显示时间（时-分-秒）记为开始时间to，同时启动秒表开始计时，当运行6h土60s时，分别读取和记录采样器显示时间t，和秒表显示时间t2。按公式（10）计算时钟误差。检测结果4t应符合6.1.3中第（1）条要求。At=t-to-t2
式中.4.-...-时钟误差，.
to----待测采样器初始时间，（时-分-秒）；t}----.--待测采样器结束时间，（时-分-秒）；t2-------秒表显示时间，（时-分-秒）。（2）采样器断电条件下时钟误差(10)
在待测采样器正常工作过程中，读取并记录显示的时间（时-分-秒）记为开始时间to，同时启动秒表开始计时。断电条件测试总时长为6h，在这期间要求断电总计5次：各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min左右，且在每次断电之间应保证不少于10min正常供电。当运行6h+60s时，分别读取和记录待测采样器显示时间t和秒表显示时间t2。按公式（10）计算时钟误差。检测结果4t应符合6.1.3中第（2）条要求。7.1.4大气压测量示值误差
将待测采样器放入气压舱中，在大气压测量的范围（80～106）kPa内，选取以下5个检测点：80kPa，90kPa，100kPa，106kPa和当前环境气压，各检测点的实际稳定值与上述规定值允许偏差土0.5kPa。待气压舱的压力稳定后，分别读取并记录标准压力值B和待测采样器显示压力值Pi。按公式（11）计算待测采样器的大气压测量示值误差pi。重复测量3次，每个检测点的平均值应符合6.1.4的要求。o=B,-Pl...wwW.bzxz.Net
式中：i---*--第i个测试点待测采样器大气压测量示值误差，kPaP-------第i个测试点标准压力值，kPaB;-----第i个测试点待测采样器压力测量值，kPa..--测试点序号，（1～5)。
7.1.5温度测量示值误差
将待测采样器放入恒温环境中，在（-3050）℃温度范围内分别设置4个温度测试点（-20，0，20，50）℃，恒温装置的实际控制温度与上述设定温度允许偏差土2℃。待恒温装置温度稳定后，分别读取并记录标准温度值t.和待测采样器显示温度值。按公式（12）计算待测采样器的温度测量示值误差4ti。重复测量3次，每个测试点的平均值应符合6.1.5的要求。
At, = tpi -tsi
式中：4t.-..--第i个测试点温度测量示值误差，℃；tp--第i个测试点待测采样器的环境温度示值，℃：ts-----第i个测试点标准温度值，℃；i-----测试点序号，（1～4)。
7.1.6噪声
采样器噪声检测按GB3768的规定进行，测得的采样器A声压级噪声应符合6.1.6的要求。
7.1.7切割性能
切割性能测试可使用分流测试法或静态箱测试法（1）分流测试法
发生单一粒径、均匀、稳定的气溶胶粒子，分别测试待测切割器上游的气溶胶浓度和切割器下游的气溶胶浓度，计算不同粒径气溶胶的捕集效率：拟合捕集效率与粒径的关系得到该切割器的50%切割粒径和捕集效率的几何标准偏差。a）气溶胶的生成
通过单分散固态气溶胶发生器发生单分散固态的气溶胶颗粒。采用气溶胶检测仪器（例8
如气溶胶粒径谱仪）测量单分散固态气溶胶的粒径和浓度。实验粒子的粒径要求见表1。表1PMo实验粒子的粒径要求
实验粒子的空气动力学当量直径Da（μm）3±0.5
b）分流法测试
1）将待测切割器去除进气部件，通过分流管连接流量适配器、待测切割器和气溶胶检测仪器，切割器应竖直放置。
2）采用单分散固态气溶胶发生器，发生表1中空气动力学当量直径（3士0.5）μm的雾化单分散固态气溶胶颗粒。
3）采用气溶胶检测仪器测量单分散固态气溶胶的粒径，确认其稳定、均匀，符合要求。4）采用气溶胶检测仪器分别测定切割器上、下游的气溶胶浓度。记录为Cim和C211°5）分别依次生成表1中所列的8种粒径的雾化单分散固态气溶胶颗粒。重复以上3）～4）的操作，直至8种粒径的雾化单分散固态气溶胶颗粒测试完毕，得到Ci和C2ij6）重复5）的操作三次，按公式（13）计算得到8组24个捕集效率的数据。C2L×100%
式中：n---每个粒径点单次测量的捕集效率，%；Ci----切割器上游固态单分散颗粒物单次测量浓度，/mC2i----切割器下游固态单分散颗粒物单次测量浓度，m;i-----发生的气溶胶粒径点（-1～8);j--..--每个粒径点测量的次数（j-1～3)。7）按公式（14）分别计算得到8个粒径点捕集效率的平均值。Zni
×100%
式中：ni--
-----每个粒径点捕集效率的平均值（1~8），%。(13)
8）按公式（15）计算每个粒径点的捕集效率相对标准偏差Cu，如果Cv超过10%，则该粒径点的捕集效率测试无效。(ni-n,)2
式中：C---
×100%
---每个粒径点捕集效率的相对标准偏差（i1～8）c）数据处理
将得到的8个捕集效率平均值与对应的气溶胶空气动力学粒径进行拟合，得出捕集效率与气溶胶空气动力学粒径之间的回归方程和曲线。通过回归曲线得出切割器捕集效率分别为16%、50%、84%时对应的空气动力学当量直径Da16、Da50、Da84，按照公式（1）、（2）计9
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