空氣采樣管法在大氣PM2.5濃度監測中的應用研究
2025-11-15 00:00:00王議仟張楠楠
中國資源綜合利用 2025年5期
關鍵詞：空氣采樣管法；大氣； PM2.5 濃度；監測
中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0098-03
DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.028
Abstract： With the increasingly severe problem of air pollution，monitoring PM2.5 concentration has become an important isue in the fieldsof environmental protectionand public health.Thisarticle studies the applicationof airsampling tube method in monitoring atmospheric PM2.5 concentration，with a focus on exploring its practical applications in urban air quality，industrialpoution，transportationhubs，andesidential environmentalmonitoring.Atthesame time，anin-depth analysis was conductedonthe monitoringaccuracyanddataanalysis methodsoftheairsampling tubemethod，andfactors afecting monitoring accuracy were explored.Improved methods wereproposed to enhance thereliabilityand accuracyof this method in PM2.5 concentration monitoring.
Keywords：air sampling tube method; atmosphere; PM2.5 concentration; monitor
1空氣采樣管法概述
隨著全球大氣污染問題日益嚴重， PM2.5 對環境和人類健康的危害逐漸受到廣泛關注。 PM2.5 是指空氣中粒徑不大于 2.5μm 的顆粒物，能夠穿透人體呼吸道進入肺部，甚至進入血液循環，對人體健康造成極大威脅。測量大氣 PM2.5 濃度不僅能夠幫助環境保護部門實時掌握空氣質量狀況，還為政策制定和污染源控制提供科學依據。空氣采樣管法基于特定材質的采樣管，通過抽取一定量的空氣樣本，利用其表面或內部的濾芯來收集空氣中的顆粒物，從而實現對PM2.5 濃度的定量分析。本研究重點分析了空氣采樣管法在大氣 PM2.5 濃度監測中的應用。
空氣采樣管法是一種常用于大氣顆粒物采集與監測的技術，通過專門設計的采樣管道將空氣中的顆粒物引導至采樣介質中進行定量分析。與傳統濾膜采樣法相比，空氣采樣管法具有明顯的優勢，尤其是在提高采樣效率和減少人為誤差方面。傳統濾膜采樣法常因過濾效率和濾膜處理過程中的操作誤差而導致顆粒物收集不穩定，而空氣采樣管法能夠通過優化管道設計和自動化采樣過程，顯著減少因操作失誤導致的顆粒物損失。此外，采樣管法在減少采樣過程中的人為干預后，能夠更精確地反映大氣中 PM2.5 等顆粒物的真實濃度。由于其高效的收集能力，空氣采樣管法成為 PM2.5 濃度監測中常用的采樣技術之一。
2空氣采樣管法在 PM2.5 濃度監測中的應用
2.1城市空氣質量監測
在城市空氣質量監測中，空氣采樣管法利用專用采樣管將 PM2.5 顆粒物從大氣中分離并捕集，通過精準控制流量、采樣時間及溫濕度等參數，確保采集的樣品具有代表性，能夠反映城市空氣中顆粒物的變化趨勢和污染源特征。尤其在城市空氣質量的長期監測中，采樣管法的高精度與低誤差特性使其成為確保數據可靠性的重要技術手段。在實施過程中，采樣點的選擇與布局對監測結果的代表性具有重要影響，通常需要根據城市的地理位置、交通密度、工業排放源等因素，合理設定監測站點，以實現對空氣質量的全方位監測。城市空氣質量監測采樣點如圖1所示。
圖1城市空氣質量監測采樣點
2.2工業區污染監測
工業區通常存在大量的污染源，包括工廠、冶煉廠、建筑工地等， PM2.5 濃度的波動性和復雜性較強。采用空氣采樣管法對該區域的顆粒物進行系統監測，有助于揭示污染源的分布、污染物的組成以及污染的變化趨勢[2。工業區的空氣質量監測需要對不同工況下的顆粒物排放進行連續追蹤，采樣點的布設應考慮不同污染源的排放特點、風速風向的變化以及地形的影響。通過長時間、高頻次的 PM2.5 采樣，結合風向和氣象數據，可以有效評估各類工業活動對空氣質量的影響，并為源頭控制提供數據支持。在實際監測過程中，采樣管的流量、溫濕度的控制以及采樣時間的精確設定是影響采樣結果準確性的關鍵因素，采樣管法能夠確保在不同工作環境下的穩定性與高效性。工業區 PM2.5 濃度監測的主要指標如表1所示。
2.3 交通樞紐空氣監測
交通樞紐是人流、物流高度集中的地區，其空氣污染源主要來自交通工具的排放，尤其是柴油車輛和高速行駛的汽車，長期的交通流量和排放特征導致該區域的 PM2.5 濃度普遍偏高，且呈現明顯的時空變化特征。通過空氣采樣管法對交通樞紐的 PM2.5 濃度進行監測，能夠精準捕捉由交通源引起的細顆粒物的時序分布和空間差異性，進而分析交通排放對空氣質量的影響。該方法通過高精度采樣管收集空氣中的 PM2.5 ，并結合流量計、溫濕度傳感器等輔助設備，精確測定采樣氣流量和環境條件，從而保證顆粒物的采集不受外界因素干擾。在交通樞紐區域，尤其在交通密集的早晚高峰期， PM2.5 濃度通常呈現顯著的峰值變化，空氣采樣管法可以獲得各個監測點的濃度數據并對其進行對比分析，揭示不同時間段和不同交通模式的污染特征[3]
2.4居民區環境監測
空氣采樣管法廣泛應用于城市住宅區、社區周邊以及生活區的空氣質量評估。居民區常常面臨來自交通排放、建筑施工、生活取暖等多個源頭的顆粒物污染，尤其是 PM2.5 ，由于其較小的粒徑和較長的懸浮時間，對人體健康的影響尤為顯著，因此精確監測這一污染物至關重要。空氣采樣管法通過高精度采樣管收集空氣中的 PM2.5 樣本，結合氣流量控制系統和溫濕度傳感器等設備，能夠精確捕捉并定量分析不同環境條件下的 PM2.5 濃度數據，揭示居民區環境中顆粒物污染的變化規律。由于居民區具有較為復雜的污染源和環境特點，采樣點的選擇通常需要綜合考慮住宅樓周圍的交通狀況、建筑施工活動的分布以及取暖設施的使用情況，這些因素共同決定了 PM2.5 濃度的時空波動特征。長期、系統的空氣質量監測能夠為改善居民區的環境提供科學依據，特別是在冬季采暖季節和高峰交通時段， PM2.5 濃度往往會出現較為顯著的升高，空氣采樣管法獲得的精準數據可以幫助監測機構評估污染源的貢獻度并優化治理方案[4]。
表1工業區 PM2.5 濃度監測的主要指標
3空氣采樣管法的監測精度與數據分析
3.1影響空氣采樣管法監測精度的因素
空氣采樣管法在 PM2.5 濃度監測中的精度受到多個因素的影響，其中最關鍵的包括采樣管的設計與制造質量、采樣條件的控制、流量的穩定性、溫濕度的變化以及外界環境的干擾。采樣管的材質和結構會直接影響顆粒物的捕集效率和準確性，采樣管表面被污染，會導致樣本偏差，進而影響 PM2.5 濃度的準確測定。流量控制系統的穩定性也是確保采樣精度的核心，流量波動可能導致樣本量的變化，從而影響顆粒物的濃度測量精度。對于環境溫濕度的變化，高濕度條件下可能導致顆粒物吸濕增重，從而影響質量濃度的計算結果，低溫環境下則可能出現顆粒物沉降現象。外界干擾，如周圍風速的變化、氣壓的波動以及附近污染源的突發性排放等，也會影響監測結果，尤其是在交通繁忙或工業活動頻繁的區域。影響監測精度的相關數據如表2所示。
從表2可以看出，流量控制穩定性、溫度、濕度以及采樣時間對 PM2.5 濃度監測的誤差有較大影響，合理控制這些因素是確保監測精度的關鍵。
表2影響監測精度的相關數據
3.2數據處理與結果分析方法
在大氣 PM2.5 濃度監測中，數據處理與結果分析涉及從采樣數據的收集、處理到分析結果的解讀，采用空氣采樣管法時，采集的 PM2.5 樣本通常需要經過質量控制校準后進行進一步的數據處理，常用的處理方法包括樣本濃度標定、環境參數修正及流量誤差補償。采樣過程中，氣流波動或設備誤差可能導致流量計測量的結果存在誤差，因此需要通過已知的標準流量進行校準，并根據實際采樣流量修正樣本量，確保每個樣本的質量濃度能夠真實反映大氣 PM2.5 的濃度水平。溫度、濕度等環境參數對顆粒物的沉降、吸濕和體積變化有顯著影響，因此在數據處理時需結合氣象數據進行補償，采用標準化方法對濕度或溫度影響進行修正。數據分析階段，常使用統計分析方法，如均值、標準差、方差分析等，對多個監測點、多個時間段的 PM2.5 濃度數據進行分析，以揭示污染源的時空變化規律[5]
4結論
本研究分析了空氣采樣管法的工作原理、技術要求和應用場景，詳細探討了其在不同區域和環境下的具體應用，評估了影響監測精度的主要因素，并提出數據分析與處理的改進措施。對空氣采樣管法在PM2.5 濃度監測中的優勢與不足進行系統分析，不僅能夠為大氣污染治理提供可操作性強、精度更高的監測手段，還能為制定相關政策提供科學的依據。
參考文獻
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