大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(hù)監(jiān)測(cè)站河北保定071000）

大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(hù)監(jiān)測(cè)站河北保定071000）

PM2.5是指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)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(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于或等于10μm的顆粒物。從理論上來(lái)講，在PM2.5和PM10監(jiān)測(cè)過(guò)程中，PM2.5的1小時(shí)平均質(zhì)量濃度應(yīng)該低于PM10，但是實(shí)際數(shù)據(jù)中還是會(huì)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(duì)出現(xiàn)PM2.5和PM10倒掛的成癮進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)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(chēng)為細(xì)顆粒物，是指可入肺顆粒物，肉眼無(wú)法觀測(cè)到，但是卻可以連續(xù)數(shù)日漂浮在空中，對(duì)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(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)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(chēng)為可吸入顆粒物，在PM10中，設(shè)顆粒物直徑為d，若2.5≤d≤10,那么該顆粒物則被稱(chēng)之為粗顆粒物。PM10能夠在空氣中能夠長(zhǎng)時(shí)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(lái)源于大氣污染源，如汽車(chē)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(zhǎng)時(shí)間吸入顆粒物，會(huì)引起人體呼吸道或肺部疾病，影響人體健康。

2 監(jiān)測(cè)方法

2.1 重量法

重量法測(cè)量PM10通常采用的儀器是大流量采樣器，測(cè)量原理是使用采樣泵抽取定量空氣于切割器中，將空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于30μm的顆粒物進(jìn)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(guò)稱(chēng)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(jì)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(guò)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(guò)振蕩頻率以及錐形管特征，計(jì)算PM10的濃度。當(dāng)所采集的空氣通過(guò)濾網(wǎng)時(shí)，顆粒物會(huì)在濾網(wǎng)上堆積，濾網(wǎng)的質(zhì)量導(dǎo)致震蕩頻率發(fā)生變化，隨后便可以通過(guò)震蕩頻率計(jì)算出顆粒物的質(zhì)量，在根據(jù)流量計(jì)算出PM10的質(zhì)量濃度。

2.3 β射線(xiàn)法

Β射線(xiàn)儀通過(guò)利用β射線(xiàn)衰減原理，環(huán)境空氣通過(guò)采樣泵將定量空氣吸入采樣管中，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)使顆粒物沉積在濾網(wǎng)上，當(dāng)β射線(xiàn)通過(guò)帶有顆粒物的濾網(wǎng)時(shí)，β射線(xiàn)的能量就會(huì)減弱，通過(guò)β射線(xiàn)的減弱量便可計(jì)算出顆粒物濃度。PM10通常會(huì)采用傳統(tǒng)的β射線(xiàn)法測(cè)量濃度。

3 原因分析

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

3.1 監(jiān)測(cè)儀器原因

PM2.5HARP5030監(jiān)測(cè)儀與PM10FH62C14監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)原理相同，都是通過(guò)β射線(xiàn)法對(duì)顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是PM2.5HARP5030監(jiān)測(cè)儀帶有加熱系統(tǒng)而PM10FH62C14監(jiān)測(cè)儀卻沒(méi)有加熱系統(tǒng)，由于地理環(huán)境差異，數(shù)據(jù)結(jié)果也會(huì)不同。相對(duì)濕度越高，測(cè)試結(jié)果越高，極有可能出現(xiàn)PM2.5與PM10倒掛，除此之外，帶有補(bǔ)償設(shè)施的監(jiān)測(cè)儀也會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在的揮發(fā)現(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償。由于PM2.5中易揮發(fā)物質(zhì)占較大比重，檢測(cè)儀器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，最終導(dǎo)致PM2.5測(cè)量值略高于PM10的測(cè)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(cè)效果的主要因素，由于空氣濕度大，監(jiān)測(cè)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(duì)所收集的空氣樣本加熱溫度偏低，就會(huì)出現(xiàn)液體凝結(jié)狀態(tài)，導(dǎo)致傳統(tǒng)β射線(xiàn)法測(cè)量出的濃度值高于實(shí)際值；若對(duì)所收集的空氣樣本加熱溫度偏高，就會(huì)加快顆粒物質(zhì)揮發(fā)，使空氣水含量增加，影響檢測(cè)結(jié)果，最終導(dǎo)致PM2.5和PM10出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象。

3.3 監(jiān)測(cè)儀器日常維護(hù)原因

儀器若不能進(jìn)行定期維護(hù)或是校準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致PM2.5和PM10出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象。

4 處理方法

4.1 監(jiān)測(cè)前測(cè)試室內(nèi)外環(huán)境

采用β射線(xiàn)法測(cè)量PM值是，為保障測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，要將室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境進(jìn)行比較，平衡測(cè)量環(huán)境，針對(duì)地理差異問(wèn)題，設(shè)置不同測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)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(jìn)行平衡，隨后再采集樣本，測(cè)量PM值，增加測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確率。

4.2 定期維護(hù)監(jiān)測(cè)儀器

為確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)室工作人員要定期將監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)或維護(hù)，保障其能夠準(zhǔn)確測(cè)量PM值。

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