1. 标准概况
BS EN 17346:2020 全称《Ambient air — Standard method for the determination of the concentration of ammonia using diffusive samplers》(环境空气——利用扩散采样器测定氨浓度的标准方法),由欧洲标准化委员会(CEN)发布,英国标准协会(BSI)采纳。这是目前全球唯一专门针对环境空气氨气被动采样的国际标准方法。
EN 17346 是欧盟成员国环境空气质量监测网络中被广泛采纳的参考方法。对于中国用户,虽然尚未有直接等效的国标,但在CMA评审、科研论文发表、国际合作项目中,引用此标准可显著提升数据公信力。
1.1 关键信息
| 标准编号 | BS EN 17346:2020 |
| 发布机构 | 欧洲标准化委员会 (CEN) |
| 发布年份 | 2020年 |
| 监测目标 | 环境空气中的气态氨 (NH₃) |
| 采样方法 | 扩散采样 (diffusive sampling) / 被动采样 (passive sampling) |
| 分析方法 | 离子色谱法 (IC),测定铵离子 (NH₄⁺) |
| 典型暴露周期 | 2周–4周(可根据浓度调整) |
| 检出限 | ~0.1 µg/m³(暴露28天) |
2. 方法原理
EN 17346 基于两个核心过程的结合:
2.1 扩散采样
采样器暴露于环境空气中,气态氨分子在浓度梯度驱动下,通过扩散屏障(防风筛/扩散膜)自然迁移至吸附介质(磷酸或柠檬酸浸渍滤膜),被化学固定为铵离子(NH₄⁺)。
核心方程——菲克第一扩散定律(Fick's First Law):
m = K · C · t
其中:m = 采集的铵离子质量 (µg);K = 采样速率 (m³/h);C = 环境平均浓度 (µg/m³);t = 暴露时间 (h)。由此反算环境浓度:C = m / (K · t)。
2.2 离子色谱分析
暴露结束后,用去离子水提取吸附介质上的铵离子,通过离子色谱仪(IC)测定提取液中的 NH₄⁺ 浓度。氨浓度由公式换算:
C_NH₃ (µg/m³) = m_NH₄⁺ × 0.944 / (K × t)
式中 0.944 = MNH₃ / MNH₄⁺ (17.03 / 18.03)。
3. 关键性能要求
3.1 采样速率(K值)
采样速率 K 是连接"采集质量"与"环境浓度"的关键参数。EN 17346 要求:
- K值应由制造商通过实验舱测试确定并出具证书。
- K值的扩展不确定度应 ≤ 20%(覆盖因子 k=2,即95%置信水平)。
- 典型 K 值范围:1.0 × 10⁻³ – 2.0 × 10⁻³ m³/h(因采样器型号而异)。
3.2 空白值控制
标准区分三种空白:
- 实验室空白 (Lab Blank):评估实验室背景。接受标准:铵离子量 < 0.5 µg。
- 运输空白 (Travel Blank):评估运输污染。接受标准:与实验室空白的差值 < 0.2 µg。
- 现场空白 (Field Blank):评估现场操作污染。接受标准:< 检出限对应量的2倍。
3.3 检测限与定量限
- 方法检出限 (MDL):3倍空白标准偏差,典型值 0.1–0.3 µg/m³。
- 定量下限 (LOQ):10倍空白标准偏差,典型值 0.3–1.0 µg/m³。
4. 核心操作流程
EN 17346 规定的标准操作流程包含五个阶段:
- 采样器准备:在洁净环境中激活采样器(移除密封盖,安装扩散屏障),记录激活时刻为采样起始时间。
- 现场暴露:安装高度 1.5–2.0 m,暴露周期 2–4 周(根据预期浓度调整),记录气象和点位信息。
- 现场回收:在采样点位现场密封采样器(移除扩散屏障,拧回密封盖),记录回收时刻为采样结束时间。
- 运输保存:冷链运输(4°C),避光,24小时内送达实验室。
- 实验室分析:离子色谱法测定铵离子含量,按公式换算为环境氨浓度。
详细SOP请参见:SOP:Analyst PAS06 安装标准流程。
5. 质量控制要求
| 质控项目 | EN 17346 要求 | 建议实施 |
|---|---|---|
| 平行样比例 | ≥ 采样总数的 10% | 每批次至少 2 个点位 |
| 平行样偏差 | 相对偏差 ≤ 10%(高浓度)或 ≤ 20%(低浓度) | 记录并在报告中说明 |
| 现场空白 | 每批次至少 1 个 | 建议每 10 个样品配 1 个 |
| 分析空白 | 每批次至少 2 个 | 每 IC 序列包含 |
| 温度修正 | 必须:K_T = K_ref · (T/T_ref)1.81 | 使用采样期平均温度 |
| 加标回收 | 80–120% | 每批次至少 1 个 |
5.1 温度修正的必要性
EN 17346 附录E明确规定:采样速率必须进行温度修正。扩散系数与温度呈 T1.81 关系。若采样期间平均温度与标定温度(通常为 20°C / 293.15 K)偏差超过 5°C 而不修正,浓度计算结果偏差可达 10–15%。
修正公式:KT = Kref × (Tavg / Tref)1.81
6. PaSampler 对 EN 17346 的符合性
PaSampler 提供的 Analyst® PAS06 被动采样器及配套服务,从多个层面满足 EN 17346 要求:
| EN 17346 要求 | PaSampler 符合性 |
|---|---|
| 采样速率 K 值的标定与不确定度 | 每批 PAS06 出厂附带标定证书,K 值不确定度 ≤ 15% (k=2) |
| 空白值控制 | 提供低背景空白保证(实验室空白 NH₄⁺ < 0.2 µg) |
| 标准化采样器设计 | 轴向扩散式,防风筛保护,符合标准几何要求 |
| 离子色谱分析服务 | 合作伙伴实验室具备 CMA/CNAS 资质,完全遵循标准分析流程 |
| 现场操作培训 | 提供基于本标准编制的 SOP 文件和现场培训 |
| 数据处理与报告 | 提供温度修正后的最终浓度报告,含完整质控数据 |
7. 常见问题
Q1: 中国没有等效国标,EN 17346 在国内能用吗?
可以。在国际通行的环境监测实践中,当国内尚无专门标准时,引用国际标准是合规且受认可的做法。尤其在 CMA 评审中,只要方法经过验证并满足质控要求,EN 17346 可作为技术依据。建议在方案和报告中明确注明引用的标准编号及版本。
Q2: EN 17346 与 HJ 194-2017 什么关系?
互补关系。HJ 194-2017《环境空气手工监测技术规范》规定了点位布设、采样高度、质量保证等通用要求,但未涵盖扩散采样的专门方法。EN 17346 提供了被动采样法的具体技术细节。实际操作中,两者应结合使用:HJ 194 指导"在哪里采样",EN 17346 指导"如何采样和分析"。
Q3: 标准中为什么要求冷链运输?
铵离子在常温下可能被微生物转化或挥发损失(尤其是在碱性环境中)。冷链运输(4°C)可有效抑制这些过程,确保分析结果代表采样点当时的实际浓度。
Q4: 如果暴露时间不是标准中推荐的 2–4 周,数据还有效吗?
有效,但需注意:暴露时间过短(<1 周),采集质量可能低于定量限;暴露时间过长(>6 周),可能突破吸附容量导致结果偏低。建议根据目标浓度选择暴露时间,确保铵离子质量在 IC 线性范围内。