PM2.5手工監測與連續自動監測設備數據比對分析

文_歐洪輝 中山市環境監測站

2012年，我國針對這種污染情況頒布了《環境空氣質量標準GB 3095-2012》，第一次指出 PM2.5并歸類到空氣質量控制目標中。在當前的發展階段，國內的環境空氣自動監測站點一般都使用自動監測儀器對PM2.5進行數據評估與監測，并面向社會群眾發布監測的結果與信息。由于PM2.5的組織結構非常復雜，具有一定的特異性，且自動監測儀器的技術原理存在多樣化的原因，導致在校準數據的精準度時具有非常高的難度。

1 手工監測和連續在線自動監測實驗方法

1.1 手工監測和連續在線自動監測技術原理

目前常規的顆粒物的數據監測主要是通過手工監測和連續在線自動監測這兩種監測手段完成。 手工監測采用對定量體積的空氣進行采集，在采集的過程中將漂浮在空氣里的PM2.5物質攔截到濾膜中，同時根據采集工作的前后流程的濾膜狀態評估PM2.5的具體濃度。根據重量差和采樣體積，計算出PM2.5濃度，該方法的主要優勢是成本低、操作相對簡單。使用手工監測方法來檢測PM2.5的濃度，是一項監測基礎工作，可在質控方面與自動監測儀器進行實驗對比。連續自動監測利用在線監測儀器對空氣物質開展連續收集樣品，在采集完后自動啟動分析計算功能對顆粒物污染濃度進行評估，目前最常見的監測儀器原理包括β射線法與震蕩天平法等原理。使用連續自動監測儀器的優勢體現在操作方便、監測數據相對穩定、維修保養相對簡單等。

1.2 連續自動監測儀器與手工監測設備的試驗比較

本文將兩種監測方式的監測儀器和監測數據進行比較。該實驗中連續自動監測方法共使用了3部分析儀器，包括2部先河XHPM2000E型顆粒物自動監測儀器，1部熱電5030型顆粒物自動監測儀器。這3部自動監測儀器的技術原理均屬于β射線法，3部儀器的流量速率同時為16.67L/min。

采用手工監測方式的監測設備包括3部康姆德潤達小流量型的顆粒物采樣器：LVS型。3部采樣器的流量率同為16.67L/min，并設置自動換膜部件。采樣濾膜使用USA Waltman企業的Teflon PM2.5濾膜，相關的標準孔徑為2μm，材質為PTFE， 整體的直徑為46.2mm。

1.3 樣品采集

兩種監測方式所需要注意的方面包括：手工采樣時間范圍必須與連續自動監測儀器的采樣周期保持一致，在采樣的過程中必須按照標準設置空白濾膜。試驗日期設置在2月13日到3月9日這一段時間之內，總共25天，統計獲得有效的采樣數據共有150項。

1.4 采樣濾膜的處理和稱重水平

監測儀器規定時間內采集的樣品必須在 4℃以下進行冷藏保存，在采樣的前后將濾膜放置在溫度為20℃，濕度為 50% 的恒溫恒濕環境中存放，存放時間不少于24h，同時進行2次稱重，然后取平均值。在進行稱重工作的過程中同時要注意稱重濾膜在當前環境下的質量管理。

2 試驗數據分析

2.1 相同類型的監測儀器數據分析

針對連續自動監測儀器的數據進行偏差評估，如表 1所示。通過表1的數據，可以得知利用手工監測設備進行采集所得出的數據偏差基本能夠控制在10%以內。

2.2 自動監測與手工監測數據比較

在兩種監測手段進行數據比較的過程中，需要分別使用3部自動監測儀器與3部手工監測儀器所得到的數據平均值展開分析，具體的數據如圖1所示。

在此次的試驗25天的測試過程中，優良天數為5天，輕度和中度污染天數為12天，重度污染天數為8天。在不同污染程度的環境下，PM2.5手工監測以及連續自動監測方式所取得的數據都表現出良好的相關性。兩者之間具體的數據誤差如圖 2所見。其中正誤差占比為16%，負誤差占比為84%。監測數據顯示手工監測大部分的數據值均超過自動監測的數據值。針對這種情況進行原因，一是由于自動監測儀器在對揮發性成分監測時，由于揮發性成分本身損失，在采集的過程中又未能及時進行有效系數補償；二是由于自動儀器、手工儀器以及系統的操作引起數據存在差

3 自動監測與手工監測的對比結論及建議

(1)過本次測試的結果可得： PM2.5手工監測數據以及自動監測數據與不同的污染環境有較好的關聯。自動監測所得數據能夠很好地為重污染天氣的預報預警、污染程度等評估工作提供相對穩定的數據支撐。

(2)同一品牌和相同型號的手工監測儀器所得數據偏差能夠控制在12%的范圍內，符合目前的監測要求。不同品牌以及型號的自動監測儀器，所得的數據會存在一定的差異。建議監測工作中，要將不同的品牌和不同型號的自動監測儀器設置在不同程度的天氣、污染環境中，進行差異對比工作，保障自動在線監測儀器所得的數據具有相對可靠的數值。

4 結語

目前國際上大多采用手工監測的方式與自動監測儀器所監測到的數據開展比較，實現對連續自動監測的數據進行修正，以獲得更精準的監測數據，以保證數據的科學性與有效性。