影響PM2.5自動監測準確度的因素研究

摘要：PM2.5難以進行有效監測，數據結果會受到多種因素制約。本文通過分析多種典型的PM2.5測定方法原理，研究其測定過程中誤差產生來源，通過數據分析可表明，影響PM2.5監測準確度的主要因素為采樣的精確性、采集加熱的方式以及揮發性組織的補償方式等。

關鍵詞：PM2.5;自動監測;誤差因素

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）11-0-01

Abstract： PM2.5 is difficult to monitor effectively， and data results are subject to a variety of factors. In this paper， by analyzing the principle of various typical PM2.5 determination methods， the source of error in the measurement process is studied. The data analysis shows that the main factors affecting the accuracy of PM2.5 monitoring are the accuracy of sampling， the way of collecting heating and The way in which volatile tissue is compensated， etc.

Key words： PM2.5;Automaticmonitoring;Error factor

在2012年頒布的《環境空氣質量標準》中，首次增加了PM2.5的濃度指標，明確將PM2.5的下降程度作為空氣質量考核指標。必須要加強PM2.5的質量監測質量，以確保PM2.5數據監測的準確性。與其他污染物元素組成相比，PM2.5自身組成成分較為復雜，因此監測難度較大，經常會發生監測異常的情況。PM2.5自動監測過程中會受到其他環境影響，因此如果不注重整個測量環節的誤差控制，將會導致準確度嚴重下降，可能會發生數據上的異?，F象。本文主要結合我國PM2.5自動監測過程中準確度的影響因素進行判斷，對其工作方法進行研究。

1 PM2.5監測方法與原理

進行PM2.5監測的主要方法有手工重量法、震蕩天平法以及氣體散熱法等，按照最新的環境空氣質量標準，進行PM2.5監測的主要方法為手工分析法以及自動分析方法。

1.1 手工分析方法

手工分析方法主要利用重量法對于PM2.5進行檢測，主要是檢測定量體積的空氣，將空氣顆粒截留在濾膜上，并且根據濾膜前后質量之差以及采集氣體的體積來計算氣體中PM2.5的濃度。這種方法是我國進行PM2.5濃度測量的標準方法，采用其他任何PM2.5自動監測方法所得的結果都必須以該方法進行對比，達到相關標準規定要求才能夠得出監測數據指標。

1.2 β射線法

β射線法主要是利用造成β射線的顆粒物來衡量PM2.5的濃度。采集的空氣樣品主要由采樣泵吸入采樣管，然后經過空氣濾膜排除，被吸附的顆粒物直接沉浸在采樣濾膜上，利用β射線來照射含有顆粒物的濾膜，β射線會經過衰變，然后計算出顆粒物的濃度。

1.3 微量震蕩天平法

微量震蕩天平法主要是利用震蕩空心錐形管，在錐形瓶內部設置可更換濾膜，其震蕩頻率主要取決于錐形管的質量，當所采集的氣體通過濾模時，濾膜會過濾掉，氣體中的顆粒物膜質量增加，將會導致錐形管震動的頻率下降，利用錐形瓶的震動頻率的變化來直接求得濾膜沉積物的顆粒質量，并且根據采樣質量以及采樣環境溫度來計算大氣顆粒物的濃度。這種方法對大氣中的濕度特別敏感，因此為了降低大氣濕度對整體的影響，一般需要對天平震蕩瓶進行50℃加熱，在加熱過程中會使一部分揮發性物質損失，為了補償揮發性物質，部分型號增加了膜動態測量系統，能夠對測量結果進行修正。

2 影響PM2.5自動監測準確度的主要因素研究

2.1 采樣的流量

采樣流量是進行PM2.5監測數據分析的基礎，會對PM2.5切割效率造成影響。根據標準規范規定，PM2.5采樣器平均誤差不得超過5%。我們選用三臺型號相同的β射線PM2.5自動監測儀器，將采樣的流量設置為15.84，流量的偏差為-5%，標準流量為16.67，17.50，流量偏差為5%，同時進行觀測。如果采樣流量低于設定的流量，所得到PM2.5監測結果會偏高，如果采樣流量高于設定流量，PM2.5監測結果會偏低。如果采樣的流量比設定點流量偏低5%，監測的結果會偏高22%;如果采樣的流量比設定的流量偏高5%，監測的結果會降低8%。PM2.5采樣的流量結果將會與PM2.5的切割效率直接相關，如果當采樣的流量低于設定點流量時，PM2.5顆粒物在切割器中具有較強的穿透能力，因此顆粒物中較多的物質會被切割器所測量，最終的結果會導致監測的結果偏高;如果PM2.5采樣流量高于設定的流量點時，在切割器中顆粒物的傳統能力將會下降，在切割器中會滯留過多的顆粒物，因此導致測量結果偏低。因此采樣流量的準確度將直接影響到最終監測結果的準確性。

2.2 采樣管加熱的方式

空氣中所含有的水分對于PM2.5精度測量就有一定的影響，如果內外溫差過大，并且空氣濕度較大時，濕度較大的空氣很容易進入采樣管內部，干擾整個儀器的正常運轉;當采樣管的水分在濾膜連接時，將會對PM2.5的測量結果產生直接的影響。為了減少空氣中含有的水分對于測量結果的影響，人們一般采用采樣管加熱的方式來排除誤差的干擾。經常采用的加熱方式有恒溫加熱以及動態加熱兩種，當采用恒溫加熱時，采樣管一般是在40℃左右;采用動態加熱時，采樣管的加熱溫度能夠自動調整，主要的目的是為了保持材料管的樣品空氣濕度能夠維持在穩定的范圍內。我們一般將濕度控制設置在35%，如果檢測到相對濕度的指標高于35%，應該采用采樣管加熱的模式;如果采樣管內部所得的相對濕度低于35%，應該立即停止加熱或者是采用低溫加熱的方法。目前我國進行大氣監測實驗時，基本上采用采樣管恒溫加熱的方法或者是動態加熱方法，對于PM2.5進行同步監測，利用采樣管恒溫加熱以及手工標準檢測回歸分析進行對比。

2.3 校準膜校準結果的影響

國家規范對于PM2.5自動監測儀器的標準模校準方法進行了明確的要求。校準模的結果是PM2.5濃度進行計算的依據，校準的結果可以對于監測結果準確度產生直接的影響。儀器在使用的過程中，放射源的強度以及蓋格計數器的靈敏度均有可能發生變化，因此需要對于校準膜定期進行校準。對于校準模的校準頻次，目前我國還沒有明確的技術規范要求。為了確保PM2.5監測的準確性，目前國際上通用法的做法是在統一的檢測地點，采用自動監測以及手工重量法進行同步的對比測試，以檢驗最終檢測結果的準確性，要獲得至少23組自動檢測的結果并且與手工重量的結果進行實際對比，然后再進行線性回歸分析，相關系數大于0.934才認為自動監測的結果滿足實際的需求。

2.4 其他因素影響

其他因素在PM2.5自動監測過程中也可能對監測的結果準確度產生影響。比如說，當采樣管加熱溫度不足或者是采樣的防塵網破損導致昆蟲進入采樣管道，采樣的過濾膜受到污染等，都可能造成PM2.5進程數據的異常。

3 結論

PM2.5監測的結果受到多方面的影響，主要有采樣流量的準確性、采樣管的正確加熱方式以及采樣校準模的準確分析等。在日常監測中需要對于PM2.5測定的各個環節的誤差進行有效的控制，保證采樣的流量準確性，同時加強監測儀器的定期維護，這樣才能夠保證PM2.5監測的數據準確性以及可靠性。

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收稿日期：2019-07-23

作者簡介：蔣寶林（1982-），男，漢族，碩士學歷，研究方向為環境管理和環境監測。