簡述PM2.5的監(jiān)測技術(shù)及其進(jìn)展

傅宇昊

（上海市浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站上海200120）

簡述PM2.5的監(jiān)測技術(shù)及其進(jìn)展

傅宇昊

（上海市浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站上海200120）

PM2.5的污染對生態(tài)環(huán)境以及人類的生存具有重要影響，國際上對PM2.5的監(jiān)測分析也越來越多。本文通過簡要探討了β射線法、重量法和光散射法3種常用方法的特點(diǎn)及其研究現(xiàn)狀，并做了比較。最后PM2.5監(jiān)測的發(fā)展前景，提出了治理措施。

PM2.5；監(jiān)測技術(shù)；β射線法；重量法

1　引言

近年來，我國大氣污染十分嚴(yán)重，空氣中可吸入顆粒的濃度增加，特別是以PM2.5為典型的細(xì)顆粒物的增長最為明顯，這嚴(yán)重影響到了人們的身體健康。柴靜的《蒼穹之下》為我們普通老百姓也敲響了警鐘，因此PM2.5監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展已成為了全民關(guān)注的熱點(diǎn)。如何高效的監(jiān)測污染物濃度，實(shí)時(shí)掌握空氣中可吸入細(xì)顆粒的情況成為了各大環(huán)保部門的研究重點(diǎn)。

2　目前常用監(jiān)測方法分析

目前國內(nèi)外測定PM2.5質(zhì)量濃度的方法主要有濾膜稱重法（簡稱重量、壓電晶體法、微量震蕩天平法、β射線吸收法以及光散射法等。其中重量法是當(dāng)前國際上比較認(rèn)可的基準(zhǔn)方法，以下將簡要介紹射線法、重量法和光散射法這3種測定方法。

2.1β射線法

β射線法是我國及國際上常采用的一種自動(dòng)監(jiān)測方法。β射線法（BAM）常用的有光濁度法和光吸收法。β射線法濁度法是采用500nm～600nm的波長檢測含有細(xì)顆粒空氣中的光密度，然后再比較標(biāo)準(zhǔn)濃度下的光密度與測定的光密度之比，其光密度之比及為PM2.5的濃度之比。這種方法不僅可以精確到1min的平均監(jiān)測值，進(jìn)行短時(shí)間監(jiān)測，而且準(zhǔn)確度和精確度都較高。

2.2濾膜稱重法（重量法）

重量法是美國環(huán)保局和我國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)推薦的使用的常規(guī)方法，也是目前最為可靠的方法。重量法測量PM2.5濃度普遍采用大流量采樣器，原理為采樣泵抽取一定體積的空氣進(jìn)入切割器，將空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于30um的顆粒物切割分離，PM2.5顆粒隨著氣流經(jīng)切割器的出口被阻留在已稱重的濾膜上。根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差及采樣體積，計(jì)算出PM2.5的濃度。

2.3光散射法

光散射法采用的方法是利用光散射法粉塵儀每分鐘記錄1次空氣中的PM2.5濃度，一般設(shè)置多組儀器，取其平均值進(jìn)行計(jì)算。其基本原理還是稱重法，采樣前挑選完整的石英濾膜放入天平室內(nèi)置干燥器稱重后備用，然后采樣后再次將石英濾膜放入天平室內(nèi)置干燥器中進(jìn)行平衡，這兩次稱量濾膜質(zhì)量之差與換算成標(biāo)況下的采樣體積之比及為該空氣環(huán)境下的顆粒物的質(zhì)量濃度。

3　最新研究進(jìn)展情況

3.1我國PM2.5監(jiān)測方法比對測試分析

目前，國內(nèi)外對各種監(jiān)測方法完成了首階段的對比工作，官方也已經(jīng)公布了有關(guān)監(jiān)測器的技術(shù)指標(biāo)，現(xiàn)將河北先河科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的XH2000D型β射線吸收原理PM2.5自動(dòng)監(jiān)測儀與重量法采樣器對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果如表1。

表1　PM2.5自動(dòng)監(jiān)測儀與重量法采樣器對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由以上數(shù)據(jù)可以得出：日均值最大偏差為0.019mg/m3，五日均值的相對誤差僅為1%；日均值相關(guān)系數(shù)為99.2%。由此可見，XH2000D型β射線吸收原理PM2.5自動(dòng)監(jiān)測儀具有較好的準(zhǔn)確性。

PM2.5監(jiān)測儀為美國SKC公司的DPS采樣系統(tǒng)及TSI公司的激光粉塵儀（TSI—8532），溫度、濕度及大氣壓監(jiān)測采用空氣質(zhì)量分析儀。現(xiàn)對2012年11月9號(hào)到2012年12月15日6個(gè)取樣周的數(shù)據(jù)分析，通過該組對比實(shí)驗(yàn)分析可知，其中客房6周時(shí)間內(nèi)重量法與光散射法比值K1=0.36。餐廳的平均值為k2=0.37，這與實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)值k=0.39吻合較好，從而證明了該光散射器測量的準(zhǔn)確性。

3.2β射線法采用動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)改進(jìn)

如果某個(gè)地區(qū)長期處于高濕度條件下，或者在短期內(nèi)濕度發(fā)生較大變化，那么如果利用這個(gè)方法進(jìn)行測量，結(jié)果會(huì)有較大誤差。這種方法要求具備高質(zhì)量的采樣濾膜帶，不適宜在潮濕且溫度較高的地區(qū)使用。

3.3利用光散射與β射線法結(jié)合

充分利用光散射穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，在上述方法的基礎(chǔ)上再加入一個(gè)光散射，通過將0.5h～1h以內(nèi)的β射線法測量數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)計(jì)算出帶有時(shí)間分辨率的光散射測量值，采用光散射下的測量數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對β射線法下的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。該方法在β射線法的基礎(chǔ)上，加入了光散射的時(shí)間分辨率其精度和測量穩(wěn)定性有了較大程度的提高。

4　結(jié)語及展望

目前，我國許多地方的PM2.5質(zhì)量濃度遠(yuǎn)超過國際標(biāo)準(zhǔn)，PM2.5也是造成霧霾的重要因素之一。在通過減少污染物排放的同時(shí)，應(yīng)不斷的采用環(huán)保型新工藝技術(shù)和提高城市綠化覆蓋率對PM2.5進(jìn)行吸收和處理，只有這樣，人們才能真正過上健康舒適的生活。

[1]趙鑫,潘晉孝,等.基于β射線吸收法的PM2.5測量技術(shù)的研究[J].電子應(yīng)用技術(shù),2013(39):74-76.

[2]徐春雨,王秦,等.大氣PM2.5濃度的光散射測定法及濕度校正[J].環(huán)境與健康,2015(2):152.

傅宇昊（1990—），男，本科，上海市浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，初級(jí)職稱，從事環(huán)境監(jiān)測工作。