環境空氣顆粒物（PM2.5）手工法測量各參數對測量結果的影響

廖 鵬 楊琪琪

江西省計量測試研究院，江西 南昌 330002

環境空氣顆粒物（PM2.5）手工法測量各參數對測量結果的影響

廖 鵬 楊琪琪

江西省計量測試研究院，江西 南昌 330002

PM2.5（細顆粒物，Particulate Matter，PM）是指大氣中空氣動力學直徑小于或等于2.5μm的顆粒物。空氣中的顆粒物并非是規則的球形，在實際監測中，如果顆粒物通過檢測儀器時所表現出的空氣動力學特征與直徑小于或等于2.5μm且密度為1g/cm3 的球形顆粒一致，那就稱其為PM2.5。隨著GB 3095-2012《環境空氣質量標準》、HJ 93-2013《環境空氣顆粒物(PM10和 PM2.5)采樣器技術要求及 檢測方法》、HJ 656-2013《環境空氣顆粒物(PM2.5)手工監測方法(重量法)技術規范》、HJ 653-2013《環境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續自動監測系統技術要求及檢測方法》、HJ618-2011《環境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》等諸多標準的頒布實施，PM2.5質量濃度的監測已經成為政府工作的重中之重。目前, 國際上廣泛采用的測定PM2.5的方法主要有4 種∶ 重量法、β射線吸收法、微量振蕩天平法和光散射法。重量法為手工法，振蕩天平法、β射線吸收法和光散射法是自動監測法。重量法測定PM2.5是目前監測的標準方法[1]。

PM2.5；手工法（重量法）；不確定度

1 實驗原理

PM2.5手工采樣的原理是采樣器以恒定流量抽取環境空氣，使環境空氣中的PM2.5被截留在已知質量的濾膜上，根據采樣前后的質量變化和累積采樣體積，計算出PM2.5濃度。

2 數學模型

下面根據公式（1）從幾個方面探討一下各測量環節對測量結果的影響。

3 測量不確定度的評定[2]

表1 空白濾膜及采樣后濾膜重量的測定結果

對于采樣前測量可以采用測量過程合并標準偏差的評定，其測量過程采用核查標準和控制圖的方法使測量過程處于統計控制狀態，采樣前測量的次數為10，共核查2次。

根據貝塞爾公式得到采樣前第一次s(q1)：0.0000052 g、

根據貝塞爾公式得到采樣前第二次s(q2)：0.0000070 g、

因為兩次核查的自由度相等，則合并樣本標準偏差按公式計算得到

同理可得：

根據貝塞爾公式得到采樣后第一次s(h1)：0.0000149 g、

夜幕降臨，數千只蚊蟲在帳篷外嗡嗡作響，試圖闖進，聲音如小雨般淅淅瀝瀝。但我還要吃晚飯，于是，我只好拉上風衣的拉鏈，迎頭沖上去，點上火爐，小步慢跑，直至水沸騰后，再將水倒在脫水食品上，然后回到帳篷。

根據貝塞爾公式得到采樣后第二次s(h2)：0.0000057 g、

因為兩次核查的自由度相等，則合并樣本標準偏差按公式計算得到

本次對空白濾膜及采樣后濾膜的重量的測量是采用百萬分之一天平，其最大允許誤差為0.000005 g，依據經驗假設其為均勻分布，則測量結果中由于天平引入的不確定度為=0.00000289 g

同理得到：um2=0.0000117 g

3.6 由于公式（3）

對于公式（4）中，所有的輸入量之間是不相關的，合成方差為：

式中的靈敏系數為：

擴展不確定度為

本次環境空氣顆粒物（PM2.5）手工法測量結果的不確定度為：

4 結論

根據建立的數學模型可知，對于PM2.5的測量結果來說，其主要影響量是天平測量濾膜帶來的不確定度以及采集設備如流量、溫度、壓力、時間等參數帶來的不確定度。由于靈敏系數的關系，對于濾膜的稱量結果帶來的不確定度所占的權重是最大的，其他量帶來的影響量太小，可以忽略不計。

[1]HJ 656-2013環境空氣顆粒物(PM2.5)手工監測方法(重量法)技術規范[S],中國環境科學出版社：中國環境保護部，2013

[2]倪育才，實用測量不確定度[M]. 北京：中國計量出版社，2010

[3]JJF1059.1-2012 測量不確定度評定與表示[S]，中國質檢出版社：國家質量監督檢驗檢疫總局，2012