大氣自動監(jiān)測中PM2.5和PM10倒掛成因及處理方法研究

何瑋光

（保定市環(huán)境保護監(jiān)測站河北保定071000）

大氣自動監(jiān)測中PM2.5和PM10倒掛成因及處理方法研究

何瑋光

（保定市環(huán)境保護監(jiān)測站河北保定071000）

PM2.5是指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，PM10是指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于或等于10μm的顆粒物。從理論上來講，在PM2.5和PM10監(jiān)測過程中，PM2.5的1小時平均質(zhì)量濃度應該低于PM10，但是實際數(shù)據(jù)中還是會出現(xiàn)PM2.5大于PM10的情況，這就是PM2.5和PM10倒掛，本文將針對出現(xiàn)PM2.5和PM10倒掛的成癮進行分析，并提出相應的處理方法。

PM2.5；PM10；倒掛；成因；處理方法

1 PM2.5和PM10

1.1 PM 2.5

PM2.5又稱為細顆粒物，是指可入肺顆粒物，肉眼無法觀測到，但是卻可以連續(xù)數(shù)日漂浮在空中，對空氣質(zhì)量以及人體健康造成危害。PM2.5與其他空氣中的顆粒物相比雖然直徑較小，但是卻能夠長時間、遠距離的傳播，且攜帶大量有害有毒物質(zhì)，影響大氣質(zhì)量以及人體健康。

1.2 PM10

PM10被稱為可吸入顆粒物，在PM10中，設顆粒物直徑為d，若2.5≤d≤10,那么該顆粒物則被稱之為粗顆粒物。PM10能夠在空氣中能夠長時間停留，影響了大氣清晰度,危害了人體健康。

空氣中的可吸入顆粒物主要來源于大氣污染源，如汽車尾氣或煙筒中的廢氣等。另一些顆粒物則是由空氣中的化合物相互作用而形成的，若是長時間吸入顆粒物，會引起人體呼吸道或肺部疾病，影響人體健康。

2 監(jiān)測方法

2.1 重量法

重量法測量PM10通常采用的儀器是大流量采樣器，測量原理是使用采樣泵抽取定量空氣于切割器中，將空氣動力學直徑小于30μm的顆粒物進行切割分離，使顆粒物隨氣流沿著切割器出口阻留在經(jīng)過稱重的濾網(wǎng)上，根據(jù)采樣體積以及前后的濾網(wǎng)質(zhì)量計算PM10的濃度。

2.2 微量震蕩天平法

微量震蕩天平法是指通過在傳感器內(nèi)置入震蕩空心錐形管，在震蕩部分安裝可更換的濾網(wǎng)，通過振蕩頻率以及錐形管特征，計算PM10的濃度。當所采集的空氣通過濾網(wǎng)時，顆粒物會在濾網(wǎng)上堆積，濾網(wǎng)的質(zhì)量導致震蕩頻率發(fā)生變化，隨后便可以通過震蕩頻率計算出顆粒物的質(zhì)量，在根據(jù)流量計算出PM10的質(zhì)量濃度。

2.3 β射線法

Β射線儀通過利用β射線衰減原理，環(huán)境空氣通過采樣泵將定量空氣吸入采樣管中，經(jīng)過濾網(wǎng)使顆粒物沉積在濾網(wǎng)上，當β射線通過帶有顆粒物的濾網(wǎng)時，β射線的能量就會減弱，通過β射線的減弱量便可計算出顆粒物濃度。PM10通常會采用傳統(tǒng)的β射線法測量濃度。

3 原因分析

以北京市內(nèi)北京大學為觀測點，此地點位于北京市海淀區(qū)頤和園路五號。15年10月8日倒掛最為嚴重，自當日凌晨2點起至下午14點，PM2.5和PM10數(shù)據(jù)一直處于倒掛狀態(tài)，嚴重影響了數(shù)據(jù)測量結果，根據(jù)觀察，其倒掛最高值出現(xiàn)在凌晨4點，PM10為108μg/m3，PM2.5為156μg/m3。根據(jù)技術人員分析，得出以下幾點原因。

3.1 監(jiān)測儀器原因

PM2.5HARP5030監(jiān)測儀與PM10FH62C14監(jiān)測儀監(jiān)測原理相同，都是通過β射線法對顆粒物濃度進行監(jiān)測，但是PM2.5HARP5030監(jiān)測儀帶有加熱系統(tǒng)而PM10FH62C14監(jiān)測儀卻沒有加熱系統(tǒng)，由于地理環(huán)境差異，數(shù)據(jù)結果也會不同。相對濕度越高，測試結果越高，極有可能出現(xiàn)PM2.5與PM10倒掛，除此之外，帶有補償設施的監(jiān)測儀也會對監(jiān)測過程中存在的揮發(fā)現(xiàn)象進行補償。由于PM2.5中易揮發(fā)物質(zhì)占較大比重，檢測儀器對其進行補償，最終導致PM2.5測量值略高于PM10的測量值。

3.2 溫度及濕度原因

空氣濕度是影響空氣中固體顆粒物質(zhì)監(jiān)測效果的主要因素，由于空氣濕度大，監(jiān)測儀所在的室內(nèi)空氣干燥，使得采樣的空氣出現(xiàn)誤差，若對所收集的空氣樣本加熱溫度偏低，就會出現(xiàn)液體凝結狀態(tài)，導致傳統(tǒng)β射線法測量出的濃度值高于實際值；若對所收集的空氣樣本加熱溫度偏高，就會加快顆粒物質(zhì)揮發(fā)，使空氣水含量增加，影響檢測結果，最終導致PM2.5和PM10出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象。

3.3 監(jiān)測儀器日常維護原因

儀器若不能進行定期維護或是校準，就會導致測量結果不準確，最終導致PM2.5和PM10出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象。

4 處理方法

4.1 監(jiān)測前測試室內(nèi)外環(huán)境

采用β射線法測量PM值是，為保障測量結果的準確性，要將室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境進行比較，平衡測量環(huán)境，針對地理差異問題，設置不同測量標準，對于室內(nèi)外空氣濕度以及溫度不同的情況，要先將環(huán)境進行平衡，隨后再采集樣本，測量PM值，增加測量結果的準確率。

4.2 定期維護監(jiān)測儀器

為確保測量結果的準確性，實驗室工作人員要定期將監(jiān)測儀器進行校準或維護，保障其能夠準確測量PM值。

[1]羅漢翔.淺析大氣自動監(jiān)測中PM2.5和PM10倒掛成因[J].環(huán)境與生活,2014（81）.