環境空氣中PM_2.5自動監測方法的比較與應用

摘要：隨著我國經濟的快速發展，人民的日益生活需求也在不斷增長。在當前階段，為了探測空氣中對應的pm2.5水平數值，我們應當采用一些適當的監測方法。在使用這些監測方法的過程中，由于其對應的優越性存在一些不同的效果，因此，在對于不同的場地場景中，應該采用適當的檢測方法。本文對幾種檢測方法進行了比較和分析，希望通過這樣來給出相應的檢測數據判定最優效果，也希望本文可以給廣大讀者帶來參考性意見。

關鍵詞：環境空氣;pm2.5;監測;方法;比較

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）09-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.101

Comparison and application of PM2.5 automatic monitoring methods in ambient air

Li Peng

（Guangan Environmental Monitoring Station，Guangan Sichuan 638000，China）

Abstract：With the rapid development of Chinas economy， peoples daily living needs are also growing. At the present stage， in order to detect the corresponding PM2.5 level in the air， we should adopt some appropriate monitoring methods. In the process of using these monitoring methods， due to their corresponding advantages， there are some different effects. Therefore， appropriate detection methods should be adopted in different site scenarios. In this paper， several detection methods are compared and analyzed， hoping to give the corresponding detection data to determine the optimal effect， and also hope that this paper can bring reference opinions to the majority of readers.

Key words： Ambient air;Pm2.5;Monitoring;Methods;Comparison

我國京津冀、汾渭平原、長三角、成渝地區為PM2.5污染較為嚴重的地區。切實降低環境空氣中PM2.5的濃度，對保障人民的身體健康具有積極意義。如何更加精準的監測環境空氣中PM2.5的濃度，為大氣污染防治提供決策依據。本文對幾種典型的監測方法進行了對比分析，通過對這些檢測的方法進行詳細的比較和探究，可以為城市的相應檢測設備發展提供更加恰當的選擇以及優勢，同時也有助于相應的自動檢查方法成熟。

1 環境空氣pm2.5檢測方法的應用情況

根據我國《環境空氣質量標準》（GB3095-2012），我國所有城市均開展了環境空氣質量連續自動監測，監測項目均包括了pm2.5。各個城市為追求更精準的pm2.5監測結果，采用不同的監測方法，其中最常見的為β射線法和Teom法。這兩種方法在工作原理上有明顯的不同。同時，一些新型的檢查方法也不斷的進行嘗試，以追求更精準的檢測結果，比如光濁度法和射線法的混合，都可以使原本的檢測方法得到進一步的升華，因此這種情況可以使得一些儀器的使用效果達到最優。

1.1 β射線法

對于β射線法，為測定環境空氣中的PM2.5，其工作原理是通過PM10和PM2.5切割器分離出來，并通過濾帶將分離后的PM2.5截留在濾帶上。在采樣前，由β射線照射粒子計數器，得到特定時間長的粒子計數，采樣結束后，由于PM2.5對放射粒子有一定的吸收，再次通過特定時間長的粒子計數，根據放射粒子衰減顆粒質量之間的關系，可以得出空氣中PM2.5的質量，結合采樣體積，則可以得出空氣中PM2.5的濃度。

1.2 Teom方法

Teom法，又稱振蕩天平法。其原理是顆粒物截留膜放置在振蕩器的頂端，振蕩器根據特定頻率進行工作。當環境空氣中的PM2.5經PM10和PM2.5切割器分離后，截留在膜上。隨膜上截留的顆粒物質量的增加，振蕩器工作的頻率則隨之降低。根據頻率變化與膜上PM2.5質量的對應性，結合質量變化時間內的采樣體積，則可以得出空氣中PM2.5的濃度。

1.3 光濁度法

在使用該檢測方法時，其所基于的原理是空氣中顆粒物為不規則形狀，當光照射在空氣中PM2.5上，那么就有一定的散射光形成，從一定程度上來分析，顆粒物存在的濃度與光所照射的強度存在著一定的線性關系，通過一定的基礎實驗對此進行分析，發現這兩者的數據比例在傳遞時以正比關系存在，此時再對光的含量進行數據測量，并借助于一些轉換系數來對空氣中的污染物質進行分析和檢測，通過這種方法可以判斷空氣中污染物質的含量。但是在采用該方法時，會有明顯的弊端存在，也就是當光照射在污染物的表面上時，會有一些周圍因素的影響其照射的強度，正是有了這種影響的干擾關系，才使得所測的數據可能會與實際情況存在一定的出入，因此，在對于這種儀器的使用上，其并不是應用得非常廣泛。

2 空氣污染物自動監測方法的比較與分析

當前階段，在對自動檢測儀器和射線法檢測儀器進行優勢對比時，我國相應的研究專家已經做過了很多的工作。在一些具體的研究上面，通過一些對比實驗數據可以發現，在采用這種方法對空氣的污染物質進行測量時，射線法所對應的測量結果與真實的實際關系相應的粗糙程度會更大。但是在對兩種測量關系進行對比時，其所與測量的污染物質含量的比例關系都存在一定的線性關系。在聯合該兩種方法對測量結果進行判定時，可以發現這些方法在對于不同濃度的污染物質含量進行測量時存在一定的誤差，并且這種誤差的傳遞，會因為污染物質的含量濃度升高而逐漸增大。在對振蕩天平法與射線法的實驗對比上，相應的輔助實現所采取的有很多種類，因此，本文主要對自動檢測與光濁度檢測方法進行了相應的優勢對比。

2.1 實驗過程與結論分析

實驗所采用的儀器主要包含了顆粒空氣污染物的采樣器，同時還備用了一個射線法的污染物檢測設備與一個光濁度法檢測設備。本次實驗所采用的地點在南方某城市的相應環境控制點上，所檢測對應的時間包含了兩個月的周期，對應的季節為一年的夏季。本文所做的實驗，主要是對某日的平均值的數據一致性與相關性的分析，相應的實驗步驟與方法都符合了國家所頒布的相應空氣質量檢測技術標準。

2.2 實驗分析

通過做了一些對比實驗可以發現，在對日平均值的污染物質趨勢進行曲線分析時，發現這兩種方法所對應的曲線變化趨勢基本一致，通過這些曲線的變化趨勢可以發現，利用射線法檢測的數據的變化趨勢與光濁度法檢測的數據的誤差會更低。其次，本文還對這兩個方法進行了相應一次性的數據檢驗，其具體結果可見表 1。通過這種檢驗方法可以對這兩種檢測結果的相關性進行判斷。根據這兩組的具體數據，可以建立出回歸方程式。因此可以得出結論，即光濁度的自動監測方法可以得到具有一定準確度的空氣中 PM2.5 的瞬時濃度，空氣中的水汽對射線自動監測方法的影響較大，而光濁度的自動監測方法在采集時如果遇到雨珠，瞬時值會更高。因為此次實驗地點是夏季的南方城市，所以空氣濕度較大，所以對光濁度法進行測量有著很大的影響。

根據上述實驗過程及結果，需要注意的是在使用射線法的儀器時，應該對采樣管進行加熱減少水汽的影響，且不能過分加熱，需要合理利用動態加熱系統;在進行實驗時，需要參照《國家環境檢測網環境空氣顆粒物自動監測手工比對核查技術規定（試行）》，將實驗方法與手工方法進行對比，在對比發現實驗合理后方可進行實驗。

3 結論

綜上所述，現在環境空氣中PM2.5 自動監測方法主要有四種，本文對EMO法和射線法、聯用法自動監測結果進行了闡述，并對射線自動監測方法與 光濁度自動監測方法的具體比較實驗進行了分析，但所有的實驗都受到地域環境因素的影響，因此不能以偏概全，我國應該建立PM2.5監測設備的使用性平臺，并對PM2.5 監測進行不斷地研究。

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收稿日期：2019-05-23

作者簡介：李鵬（1984-），男，漢族，學士，工程師，研究方向為環境空氣自動監測。