大氣相對濕度與PM10濃度的研究分析

摘 要：隨著工業化和城市化的快速發展，我國城市大氣污染惡化，顆粒物仍是影響城市空氣質量的首要污染物。大氣顆粒物對全球氣候、城市能見度及人體健康都有非常重要的影響，尤其對人體健康的危害更大。越來越多的流行病學研究結果表明，顆粒物短期和長期暴露濃度與呼吸系統疾病、心血管病的發病率及死亡率有很強的相關性。本文針對相對濕度為研究對象，開展PM10與相對濕度的關系分析，了解不同相對濕度條件下PM10質量濃度變化情況，研究城市大氣顆粒物污染來源及其影響因素對制定合理有效的污染控制策略有非常重要的意義。

關鍵詞：大氣相對濕度;大氣顆粒;PM10濃度;分析;研究

1 PM10的概念

PM10是空氣動力學直徑小于或等于10微米的顆粒物，也稱可吸入顆粒物或飄塵，PM2.5就是其中的一種。PM10長期累積會引起呼吸系統疾病，如氣促、咳嗽、誘發哮喘、慢性支氣管炎、慢性肺炎等。能在大氣中長期漂浮的懸浮物質稱為飄塵。其粒徑主要是<10微米的微粒。飄塵粒徑小，能被人直接吸入呼吸道造成危害;在大氣中長期漂浮，易將污染物帶離很遠，導致污染范圍擴大，還可為化學反應提供反應床，飄塵是環境科學工作者重點研究對象之一。國家環保總局1996年頒布《環境空氣質量標準（GB3095-1996）》將飄塵改稱可吸入顆粒物，作為正式大氣環境質量標準。PM10在環境空氣中持續時間很長，對人體健康和大氣能見度影響都很大。一部分顆粒物來自污染源直接排放，比如未鋪瀝青、水泥路面上行使的機動車、材料的破碎碾磨處理及被風揚起的塵土等。另一些由環境空氣中硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機化合物及其他化合物互相作用形成的細小顆粒物，其化學和物理組成依地點、氣候、一年中季節不同變化很大。

2 儀器與方法原理

2.1 實驗儀器

TY3827溫濕度計主要用于測量空氣溫度、濕度、露點溫度、濕球溫度等。生產商為北京云華科儀科技有限公司，銷售商是鹽城天悅儀器儀表有限公司。相關數據如下：響應時間：10s（90%RH/25℃）;露點溫度：（-30～100℃/1-22℉）;濕球溫度：（0～80℃/32℉～176℉）;分辨率：0.01%RH，0.01℃/0.01℉;最大值、最小值測量及數據保持功能;尺寸（長×寬×高）：58×35×175mm;重量：約143g。

TY-PM10激光可吸入粉塵連續測試儀能夠實時快速測量空氣中可吸入顆粒物濃度的新一代智能化測量儀器，為光散射法便攜式直讀測量儀器。具有測試速度快、靈明度高、穩定性好、重量輕、噪聲低、操作簡單、交直流兩用等優點。特別適于無外電源的場合測量。該測試儀生產和銷售商均為鹽城天悅儀器儀表有限公司，相關技術數據如下：可吸入顆粒物測量范圍：0.001-10mg/m3;檢測靈敏度：0.001mg/m3;采樣時間：2分，5分;數據存儲容量：分0-9區，共10區500組數據;配接打印機：微型打印機;工作電源：無外電源場合用內置電池;有外電源場合用適配器接220V交流電源。在內置電池充足電時，可連續測量4h;體積：主機230mm×120mm×42mm;重量：550g。

2.2 TY-PM10激光可吸入粉塵連續測試儀原理

本儀器根據我國衛生行業標準“公共場所空氣中可吸入顆粒物（PM10）測定方法光散射法”（WS/T206-2001）設計，是由組裝一起的感應器和數據處理器組成。感應器是儀器數據采集的關鍵部件，原理是將激光束經過一組非球面鏡變成一束功率密度均勻分布的細測量光束，在光束軌跡側前方為一前焦點落在光束軌跡上，后焦點落在一光電轉換器上的散射光收集透鏡組，當一流動的取樣空氣通過激光束與散射光收集鏡組的前焦點交匯處時，空氣中塵埃粒子發出與其物理尺寸相對應的散射光經過光學透鏡收集，在后焦點處由光電轉換器件接受并轉換成相應電信號。感應器的采樣氣體進口設在儀器的頂端位置。采集空氣動力源是一無刷直流風機。數據處理器則將感應器所收集電信號經切割器將>10μm以上粒子分離掉后，由微處理器進行濕度、質量濃度等換算，結果由LED顯示器顯示、儲存或打印。

2.3 實驗內容

本文所用數據為2014年在某檢測科技公司監測的PM10日平均質量濃度（取3個不同時間段PM10值然后取平均值）;同時記錄當天天氣的相對濕度（實驗是以30個晴天（相對濕度較低）日平均PM10數據和30個雨天（相對濕度較高）日平均PM10數據作比較。

3 實驗數據與結果

實驗結果如下：晴天的平均PM10=2.814/30=0.094mg/m3;

雨天平均PM10=1.183/30=0.039mg/m3。比較表1中晴天（相對濕度較低）和雨天（相對濕度較高）PM10值及兩種天氣平均PM10值，發現在相對濕度較高的雨天PM10值，明顯比相對濕度較低晴天PM10值要低。

綜上所述，在相對濕度變大的時候，PM10值會變小，原因有可能是PM10在較高相對濕度時容易吸濕沉降，也有可能在降雨天氣，雨水沖刷過程使PM10明顯下降。同時在表1數據中發現有幾個數據呈反結論出現，這種現象不排除人為影響，我認為可能是PM10同時受其他天氣因素（如風速、溫度、氣壓等）較大影響，有待再做實驗研究證實。

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作者簡介：

孫浩益（1985- ），男，寧波慈溪人，本科，生物工程專業，化學分析工程師，從事第三方檢測，負責公司環境（廢氣、廢水）、公共場所、職業衛生等現場采樣檢測及評價報告工作，包括現場調查、職業病危害因素識別、現場采樣檢測、編制評價報告、參與公司質量體系工作、指導和培訓，完善職業健康及安全生產相關工作。