環境空氣中PM2.5自動監測方法對比分析及應用

劉江

摘要：PM2.5污染問題已經受到世界各國的重視。中國的污染情況非常嚴重，其污染跡象主要體現在霧霾，而且這種污染還在持續發展，這就需要做好PM2.5監測工作，針對相關問題進行研究。本論文著重研究環境空氣中PM2.5自動監測方法對比分析及應用。

關鍵詞：環境空氣;PM2.5;自動監測方法;對比分析;應用

空氣環境污染現象中，PM2.5污染已經得到重視。目前中國的有關部門已經開展了PM2.5自動監測方法的研究工作，主要的目的是能夠準確地檢測出大氣環境中PM2.5水平，以采取有效的措施控制和解決。通過對各種監測方法進行對比研究，選擇便于使用且成本低的方法，獲得準確可靠的空氣信息。

一、常規PM2.5自動監測方法與理論對比分析

（一）PM2.5的基本介紹

細顆粒物指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于 2.5？微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。在PM2.5的影響下，世界各國都對該物質對空氣環境的影響給予了高度重視[1]。中國的一些地區出現了“霧霾”，就是受到這種成分的影響，造成了空氣環境嚴重的污染。

（二）β射線自動監測方法的介紹

β射線自動監測方法屬于常規的PM2.5監測方法。這種方法的應用中，需要按照相關的技術原理進行，具體的實施中，當高能量的電子由C14發射出來，在碰到塵粒子時，能量減退或被粒子吸收。這些從發射源發出的高能量粒子即 BETA 射線，整個工作過程就是利用 BETA 射線 衰減。物質放置在發射源C14和監測BATA 射線的裝置中間，BETA 射線被吸收，能量衰減。這樣導致監測到的 BETA 粒子的數量減少。這個減少量是由C14 BETA 發射源和監測器之間的吸收物質的質量決定的。

具體的操作為：首先測定空白紙帶，BATA射線照射空白紙帶，能量無衰減，測得能量值為I0，然后采樣泵開始工作，以16.7L/Min的流速將空氣抽進來，此時空氣中的PM2.5落在潔凈的紙帶上面，再用BATA射線照射含有樣品的紙帶，測得能力值I，根據朗伯—比爾定律，可以得到PM2.5濃度。

（三）振蕩天平自動監測方法的介紹

振蕩天平法是一種現代科技環境中發展起來的PM2.5自動監測方法，目前已經被監測領域所關注。這種方法的實施中，需要遵循有關的技術原理進行，需要配置好樣管，最好是選擇石英錐管，將濾膜放置在適當的位置。PM2.5、濾膜和石英錐管中的顆粒會形成振蕩結構[2]。采樣后，當PM2.5通過濾膜的時候，顆粒物被過濾出來，留在濾膜上，這必然會對濾膜的質量造成影響，同時也會影響相應的振動頻率。因此，可以根據濾膜的振動頻率、空氣流速和流速來將PM2.5的含量計算出來。

（四）從理論角度對β射線自動監測方法和振蕩天平自動監測方法的對比

為了保證測試的順利進行，在使用β射線自動監測方法的時候，需要做好測試配置工作，可以在非自動采樣器上安裝兩個射線粒子自動監測裝置進行監測。針對振蕩天平的自動監測方法進行理論研究的過程中，需要配置好非自動取樣器，之后對震蕩天平法顆粒自動監測裝置的常規操作。在平衡自動監測方法上，操作員需要繼續控制好取樣管，并高度集中觀察過濾膜的振動狀況，通過獲得的理論結果可以明確，β自動監測方法技術控制操作存在一定的難度，但是有較高的準確度。所以在理論的角度來看，β自動監測方法是有應用價值的。在特定情況下，兩種監測方法都容易受到外界因素的影響，使得監測結果出現偏差，對于這樣的問題，中國還沒有一套切實可行的監測方法[3]。

二、PM2.5自動監測方法實驗的對比研究

（一）試驗配置的研究

為了保證實驗監測工作的順利進行，就要做好監測配置。在應用β射線自動監測方法的過程中，首先在一個非自動采樣器上安裝了兩個射線粒子自動監測裝置。采用振蕩天平的自動監測方法的過程中，就要先將非自動采樣器配置好，之后對自動監測裝置進行配置。常規測試配置包括： 超細型玻璃纖維濾膜、精確度為0.0001%的天平、非自動采樣器，其監測配置的相關參數包括采樣流量16.58升/秒;β射線粒子和振蕩天平自動監測設備使用中，需要遵循的相關參數是一個小時的采樣間隔，平均采樣時間38秒/小時，采樣流量15.58升/秒。在檢測方法上，應用非自動采樣器采樣，持續一天的時間;使用自動監測裝置進行采樣，使用一天的時間。

（二）對比結果的分析

通過上面的監測實驗可以明確，使用β射線自動監測和振蕩天平的自動監測中所使用的采樣設備，通過采樣的結果就可以對其優劣進行了解。非自動采樣器與自動監測設備對比，其相關系數要低一些，與自動監測設備相比較，低0.84;從β射線監測方法來看，監測工作采用非自動的方式，所獲得的結果中斜率要大一些，與自動監測設備相比較超過0.7[4]。這就可以說明，非自動監測方法是存在缺陷的，影響監測質量。振蕩天平法與非自動監測方法相比較，結果存在偏差，大約為12%之間，這就說明這兩種監測方法都是適用的。

三、結束語

通過上面的研究可以明確，當前采用的PM2.5自動監測方法中，主要為振蕩天平自動監測法和β射線自動監測法。其中，β射線自動監測方法有更高的應用價值。與國外相比，中國的自動監測儀器的發展水平相對比較低，還需要不斷改進。

參考文獻：

[1]楊麗平，李德春，劉海江.環境空氣中PM2.5自動監測方法的比較及監測儀器應用分析[J].中國高新科技，2017，1（05）：47-48.

[2]楊星.國內主流空氣自動監測設備監測結果差異分析研究[J].綠色科技，2017（24）：30-31.

[3]熊雅菁，黃萍，廖祖文.環境空氣PM2.5連續監測系統手工采樣的比對測試探究[J].中國資源綜合利用，2018（03）：83-84.

[4]李政寰，金勇進.基于最大穩定過程的北京市PM2.5監測站空間網絡設計[J].數理統計與管理，2018，37（05）：69-70.

（作者單位：江蘇省蘇協環境技術研究院）