環境空氣中PM2.5自動監測方法比較及應用探究

姚洋 左安飛 馮宗友

摘? ?要：環境空氣PM2.5自動監測為環境污染治理提供了指導與方向，需要相關人員重點關注?；诖耍疚恼f明了β射線法、振蕩天平法這兩種PM2.5自動監測的常見方法，并在理論對比的基礎上展開了對比試驗，得出兩者均有較高的適用性，且β射線法的應用價值更高。同時，還從國內外兩個角度說明了環境空氣中PM2.5自動監測儀器的應用。

關鍵詞：PM2.5? 自動監測? β射線法? 振蕩天平法

中圖分類號：X823? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0137-02

1? 環境空氣中PM2.5自動監測的常見方法分析

1.1 β射線法

就當前我國環境空氣中PM2.5的自動監測情況來看，β射線法是一種較為常用的方式，其主要利用了β射線的衰弱量來完成監測。結合β射線的不同衰弱量，能夠完成檢測空氣中顆粒物質量的增加量的測定。在這一過程中，空氣樣本經采樣后吸入采樣管，此時，氣樣中包含的顆粒物會被截留于濾膜處;引入β射線后，顆粒物會吸收β射線的能量，使得其出現衰弱量;利用測定的衰弱量與顆粒物質量增量之間關系的計算，能夠最終確定氣樣中顆粒物的質量濃度，完成一次PM2.5監測。

1.2 振蕩天平法（TEOM法）

除了β射線法之外，振蕩天平法也是PM2.5自動監測的常見方法，目前，已經在我國的多個城市中得到了應用。在這一監測方法中，主要應用了TEOM監測儀器完成實際的PM2.5監測。此時，利用石英錐形管上部位置的濾膜，能夠確保膨脹系數始終處于較低的狀態，從而實現“濾膜-錐形管-顆粒物”為一體的集成式振蕩系統[1]。在實際的PM2.5自動監測過程中，要在自然頻率的條件下振蕩試管，在這一過程中，截留于濾膜處的顆粒物質量會發生一定的變化，使得振蕩頻率發生改變。通過振蕩頻率的變化值，能夠完成對PM2.5的自動監測。

2? 環境空氣中PM2.5自動監測的常見方法比較分析

2.1 PM2.5自動監測方法的理論比較

從理論角度上進行分析能夠發現，上述兩種PM2.5自動監測方法存在著較大的差異。對于β射線法來說，其最終的測定結果具有更強的直觀性，且整個的監測過程更加簡單，環境較為安定。一般情況下，利用β射線法能夠在1h之內完成一項數據量的監測，且并不需要過多的人工維護。而對于振蕩天平法來說，其在整個的監測過程中需要人員持續性的控制采樣管，且要時時關注濾膜的實際振動狀態。由此能夠看出，相比于振蕩天平法來說，β射線法有著更加簡單的操作過程，技術難度也相對較低。可以得出，β射線法有著更高的應用價值。

2.2 PM2.5自動監測方法的試驗比較

2.2.1 試驗設置

為了確保方法比較的全面性與準確性，除了完成理論角度上的對比之外，筆者還進行了試驗比較的方式。在本次對比試驗中，針對β射線法，設置了一臺非自動采樣器，以及兩臺β射線自動監測設備;針對振蕩天平法，同樣設置了非自動采樣器，并配置了TEOM監測儀器。同時，還配置了一些通用設備確保該對比試驗的順利展開，包括超細型玻璃纖維濾膜、0.0001%的天平。針對本次對比試驗，設定的試驗參數具體如下：采樣流量16.6L/min;采樣時間間隔1h;每小時的平均采樣時長為39min。

2.2.2 試驗結果分析

結合上述的對比試驗配置以及不同方法的監測流程，得出的結果具體如下：當采樣時間為1d時，非自動采樣器測定均值為143.43、β射線法設備測定均值為136.34、偏差為-1.92%、振蕩天平法設備測定偏差為0.34%;當采樣時間為兩天時，非自動采樣器測定均值為203.13、β射線法設備測定均值為178.08、偏差為-12.32%、振蕩天平法設備測定均值為203.87、偏差為0.34%;當采樣時間為3d時，非自動采樣器測定均值為191.75、β射線法設備測定均值為180.42、偏差為-5.91%、振蕩天平法設備測定均值為197.42、偏差為-1.82%;當采樣時間為4d時，非自動采樣器測定均值為220.31、β射線法設備測定均值為196.23、偏差為-10.91%、振蕩天平法設備測定均值為216.32、偏差為-3.02%;當采樣時間為5d時，非自動采樣器測定均值為227.03、β射線法設備測定均值為197.86、偏差為-12.84%、振蕩天平法設備測定均值為220.20、偏差為-2.29%;當采樣時間為6d時，非自動采樣器測定均值為192.81、β射線法設備測定均值為174.62、偏差為-9.45%、振蕩天平法設備測定均值為188.38、偏差為-15.41%;當采樣時間為7d時，非自動采樣器測定均值為127.96、β射線法設備測定均值為100.62、偏差為-21.37%、振蕩天平法設備測定均值為108.23、偏差為-2.66%;當采樣時間為8d時，非自動采樣器測定均值為126.21、β射線法設備測定均值為115.14、偏差為-7.72%、振蕩天平法設備測定均值為166.86、偏差為-2.62%;當采樣時間為9d以及10d時，非自動采樣器測定均值分別為171.35和199.41、β射線法設備測定均值分別為178.08和168.62、偏差分別為-7.72%和-15.42%、振蕩天平法設備測定均值分別為166.86和188.92、偏差分別為為-5.25%和-6.83%。能夠得出，非自動監測設備的相關系數低于自動監測設備，存在一定的質量缺陷;兩種監測方法均具有適用性。

3? 環境空氣中PM2.5自動監測儀器的應用探究

3.1 國內PM2.5自動監測儀器的應用情況分析

在我國，使用的PM2.5自動監測儀器的類別相對復雜，由于對于PM2.5的治理處于初級階段、發展時間相對較短，所以尚未出現固定的監測儀器。因此，在本次分析中，僅能夠從監測技術的角度上完成。對于β射線法來說，其應用的儀器設備有著較好的自動化程度，實際測定結果也更為準確。但是，在高溫等特殊的條件下，其儀器設備十分容易出現失準的問題，必須要使用FDMS方法或是一系列較為復雜的操作完成失準現象的解決與彌補。此時，要利用FDMS方法完成氣樣的預處理與監測，然后再完成后續的監測與計算[2]。

對于振蕩天平法來說，其整體表現與β射線法較為相似。結合理論分析能夠得出，在我國的PM2.5自動監測中，β射線法及相應的儀器有著更好的應用效果。

3.2 國外PM2.5自動監測儀器的應用情況分析

在國外的PM2.5自動監測過程中，常使用振蕩天平法及其相關設備完成。該設備準確率與監測效果較高，但是也存在著在特殊條件下失準的問題。因此，為了彌補這一缺陷，在實際的監測中普遍將振蕩天平法與FDMS方法結合使用。此時，得到的顆粒物質量濃度有著更高的準確性。另外，一些先進的西方國家已經完成了FDMS、TEOM一體化監測設備的研制，值得我國引入與學習。

4? 結語

就當前我國環境空氣中PM2.5的自動監測情況來看，β射線法、振蕩天平法是較為常用的方式，有著較高的監測準確性。結合理論與對比試驗能夠得出，兩者均有著較高的適用性，但是β射線法及相應的儀器有著更好的應用效果。通過分析我國與國外的PM2.5自動監測儀器應用能夠了解到，FDMS、TEOM一體化監測設備有著更高的監測結果準確性，有著較高的學習與引入價值。

參考文獻

[1] 許娟娟，陳歡，胡瑞豐.環境空氣中PM2.5自動監測方法比較及應用[J].資源節約與環保，2019（2）：39.

[2] 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（5）：62-64.