環境空氣中顆粒物自動監測質量控制措施探討

楊金星 韋淑坤 陳艷麗

（三門峽市環境監測站，河南 三門峽 472000）

環境空氣中顆粒物自動監測質量控制措施探討

楊金星 韋淑坤 陳艷麗

（三門峽市環境監測站，河南 三門峽 472000）

文章以美國Thermo Fisher公司的FH62C14型PM10自動監測儀為例，從β射線法測定空氣中顆粒物的系統結構組成入手，對影響監測結果的因素進行了分析，從而對顆粒物監測的質量保證工作提出了合理化建議。

β射線法；顆粒物測定；質量保證；建議

隨著生活水平的不斷提高，人們越來越關注自己的生活環境質量，網上熱議空氣灰霾現象也引起了國家相關部門的重視，從而出臺了《大氣污染防治行動計劃》及一系列考核體系。《大氣污染防治行動計劃》要求，到2017年河南省PM10年均濃度在2012年的基礎上消減15%，因此空氣中顆粒物監測分析工作就顯得舉足輕重。本文以美國 Thermo Fisher公司的FH62C14型PM10自動監測儀為例，從β射線法測定空氣中顆粒物（PM10）的系統結構組成入手，對影響監測結果的因素進行了分析，從而對顆粒物監測的質量保證工作提出了合理化建議。

1 FH62C14型顆粒物（PM10）測定儀的原理[1]

儀器利用恒流抽氣泵對大氣進行采樣，大氣中的顆粒物經 PM10切割器切割后吸附在β源和蓋革計數管(用于測量β射線強度的一種探測器)之間的濾紙表面，抽氣前后蓋革計數管計數值的改變反映了濾紙上吸附灰塵的質量變化，由此可以得到采樣空氣中PM10的濃度。

在一定條件下，β射線衰減量的大小僅與吸收物質的質量有關，而與吸收物質的其它物化特性（顆粒物分散度、顏色、光澤、形狀等）無關。β射線穿過吸收物質后，其強度的衰減可由下式描述：

其中：I0—β源的輻射強度；

I--β源輻射穿過物質后的強度；

ΔmT—吸收物質單位面積總質量（mg/cm2）；

k—質量吸收系數（由β源和計數管的相對位置和特性決定）。

2 FH62C14型顆粒物（PM10）測定儀工作流程簡介

可吸入顆粒物測定系統構成見圖1。

圖1　顆粒物測定系統構成

從圖 1中可看出，顆粒物自動監測系統主要由采樣頭及切割器、采樣管加熱、儀器檢測部分組成，下面筆者從這三個部分來分析影響測量的因素。

3 采樣頭及切割器部分影響測定的因素分析

根據β射線法測定空氣中可吸入顆粒物原理，可知顆粒物切割器切割效果直接影響到了顆粒物測定的準確性，而影響切割器切割效果的因素又有很多。研究資料表明，在噴嘴直徑一定的條件下，顆粒物切割效果與采氣流量、噴嘴與沖擊板距離兩者密切相關[2]，目前相關的顆粒物自動監測技術規范里要求的流量校準、采樣頭及切割器定期清洗就是基于這一點提出的，但長期使用的切割器經過維護保養切割效果是否能夠滿足規范要求就無法衡量了。建議：顆粒物自動監測技術規范里增加顆粒物自動監測采樣系統切割器應定期由有資質、有能力的機構進行檢定，檢定合格的切割器才能繼續使用，確保采集到的顆粒物是可吸入顆粒物（PM10）。

4 系統加熱部分對測定的影響分析

為了減少空氣中濕度對測量結果的影響，顆粒物自動監測中采樣管需要加熱，去除空氣中的水分。目前，可吸入顆粒物（PM10）的加熱方式為固定溫度加熱，而加熱溫度的高低直接影響到了測試結果：溫度過高，導致顆粒物中易揮發分解的組份損失，導致結果偏低；溫度過低，則不能完全去除水分對測定的影響。這也是PM2.5、PM10濃度倒掛的因素之一（可吸入肺顆粒物（PM2.5）采取的是動態加熱方式）。建議可吸入顆粒物（PM10）的加熱方式也采取動態加熱方式（控制相對濕度），隨之而來的還有一系列問題：相對濕度控制在什么范圍合適？不同的地理環境、污染類型，是否能夠采取同樣的相對濕度控制條件？這就需要開展相關研究工作。

5 儀器檢測部分影響測定的因素分析

儀器檢測部分影響測定的因素有檢測器的準確性、紙帶的質量、紙帶平臺的清潔度等，主要是檢測器的準確性。目前，檢測器準確性通過標準膜片校準衡量，因此標準膜片應定期更換。為減少不同標準膜帶來的偏差，建議每個地級市所有子站均采用同一套標準膜片。

6 環境空氣中顆粒物（PM10）自動監測質量保證工作建議

目前，環境空氣中顆粒物自動監測相關規范要求的質量保證措施主要有以下幾點：一是定期用檢定過的流量計、溫度壓力測定裝置對儀器進行流量、壓力溫度校準；二是定期進行標準膜片校準；三是定期清洗采樣管路、采樣頭及切割器、紙帶平臺等。通過以上分析，現有的質量保證措施已不能完全滿足工作需要，建議：

（1）盡快開展顆粒物切割器檢定工作；

（2）可吸入顆粒物自動監測儀器加熱方式改為動態加熱，同時開展“動態加熱方式相對濕度控制條件”研究；

（3）定期更換校準用標準膜片。

筆者工作經驗有限，意在拋磚引玉,希望各地同行加強交流，促進環境空氣自動監測工作的發展，本文如有偏頗之處,請廣大同行不吝指正。

[1] 美國Thermo fisher公司. FH62C14型顆粒物自動監測儀使用說明書[M].美國:Thermo fisher Scientific Inc,2007.

[2] 李豐果,楊冠玲,何振江.PM10 沖擊采樣器切割頭設計參數對切割粒徑的影響[J].環境污染治理技術與設備,2003,(1):27-29.

Quality control measures for the automatic monitoring of particulate matter in ambient air

Based on the system construction of β-Ray method for determination of particulates in the air, the article, taking the automatic monitor for PM10, a type of FH62C14 from the Thermo Fisher Company in the United States, analyzes the factors that influence the results of the monitoring, and puts forward rationalization proposals to ensure the accuracy of particulates monitoring.

β-Ray method; determination of particulates; quality assurance; proposals

X831

A

1008-1151(2015)10-0024-02

2015-09-10

楊金星（1977－），男，河南靈寶人，三門峽市環境監測站工程師，從事自動監測工作。