本发明涉及大气监测技术领域，具体涉及一种用于大气颗粒物的自动监测收集装置及其应用方法，包括机体、支腿和控制器；所述机体的上方设有球盖，球盖的内部设有多层半球形同心的滤膜，滤膜按滤孔的规格依次层叠排布；由于在对大气颗粒物的测量过程中，导风扇引导后的大气颗粒物间的混合状态被改变，与环境中大气颗粒物的分布情况产成差异，削弱了光检器测量大气颗粒物分布数据的准确性；故此，本发明通过设置在球盖中的多层滤膜，配合导风扇的运行，分别对大气颗粒物进行截留，且在传感器测量滤膜间的压差数据变化下，得到大气颗粒物中各粒径颗粒的物质量，从而提升了用于大气颗粒物的自动监测收集装置的应用效果。