重量法监测PM2.5的质量管理

张俊峰

（沁源县环境保护监测站，山西 长治 046500）

重量法监测PM2.5的质量管理

张俊峰

（沁源县环境保护监测站，山西 长治 046500）

目前，我国已有的PM2.5自动监测技术多数都是从外国引进的，PM2.5自动监测技术主要有重量法、β射线吸收法、微量振荡天平法以及散射激光雷达法，但散射激光雷达法目前仍处于科研监制过程，还没有通过检测标准认证。本文基于前三种监测技术，对重量法监测PM2.5颗粒物的质量进行深入分析，以确保PM2.5监测数据的可靠性和准确性。

重量法监测技术；PM2.5；质量管理

PM2.5指的是大气中直径小于或者等于2.5 μm的颗粒物，也称入肺颗粒物，其直径不超过人发丝的1/20。PM2.5与大气颗粒物相比，不仅毒素多、输送距离远，且有害物质停留的时间也比较长，对人体健康和空气环境质量影响更大。

1 PM2.5的危害

PM2.5的危害主要有直接危害和间接危害，直接危害指由于PM2.5颗粒物直径小，鼻腔和呼吸道对其起不到过滤的作用，因此可以直接通过人体呼吸道进入肺部，并会一直停留在肺部，对气体交换有一定的影响，轻则引发或者加重肺部疾病，重则会诱发恶性疾病，如肺癌。

2 PM2.5的监测技术

2.1 重量法

重量法是最直接、最可靠的验证其他方法检测PM2.5是否标准的标杆方法，其是通过具有切割功能的采样仪器，对空气的体积以恒速进行定量抽取，使滤膜对环境大气PM2.5有效截留，然后再根据滤膜采样前后的重量差和体积计算出PM2.5颗粒物的浓度[1]。但要想实现对PM2.5进行自动监测，则需要用到β射线吸收法和微量震荡天平法。

2.2 β射线吸收法

β射线吸收法是利用β射线发生源产生β射线透过采集有灰尘的滤膜，将PM2.5颗粒物样品气体的湿度调整到35%以下。滤膜有两侧，一侧设置有β射线源，另一侧是β射线检测器。随着滤膜收集的PM2.5颗粒物的不断增多，PM2.5颗粒物的质量也会随着PM2.5数量的增多而增高，因此，β射线检测器所检测到的β射线强度也会有明显的减弱。采样仪器通过对β射线检测器信号变化的分析，从而得出在滤膜一定时段内所采集到的PM2.5颗粒物的数量，并结合样品的体积，从而得出采样时段内PM2.5颗粒物的浓度。但在实际测量过程中，标准膜片和实际情况并不一样，所以导致其测量的准确性不仅与采样流量有关系，同时还会受到PM2.5颗粒物成分的影响，但同时又由于β射线吸收法可以实现自动连续监测，且测量结果的准确性又高于微量振荡天平法，所以得到国内外环境检测机构的一致认可。

2.3 微量振荡天平法

微量振荡天平法是通过装有空心锥形的玻璃管将采集到的PM2.5颗粒物吸附到滤膜上。空心锥形玻璃管在工作时间一直处于振荡状态，采样仪器通过空心锥形的玻璃管的振荡变化而计算出PM2.5颗粒物的具体数量，然后再根据采集到的PM2.5颗粒物的样品体积计算出PM2.5颗粒物的浓度。但是，为了消除测量过程中水汽的影响，PM2.5颗粒物需要进行加温工作，而对PM2.5颗粒物进行加温又会对其挥发性物质造成一定的损失，从而影响到PM2.5颗粒物浓度结果的准确性，为了对PM2.5颗粒物浓度的结果进行校准，知名厂商赛默飞研制出了FDMS，也就是“滤膜动态测量系统”。

3 重量法监测PM2.5的因素

3.1 滤膜选择和控制

根据样品采集的目的可对滤膜进行自主选择，滤膜分为两种，一种是有机滤膜，主要有聚氧乙烯滤膜、聚丙烯滤膜和混合纤维滤膜，另一种是无机滤膜，主要有玻璃纤维滤膜和石英滤膜。但无论是哪一种滤膜，其对0.3 μm的标准颗粒物的截留效果都高于99%。另外，滤膜的主要特征是吸湿性小、化学稳定性能好、压力损失小以及强度好。

首先，在使用之前，应对滤膜进行全面的检查，目的主要是为了看其是否破损或者有针孔存在；第二，滤膜在使用前后需要在温度为15 ℃～30 ℃的条件下放置24 h，湿度应控制在45%～55%；第三，滤膜应放置在干净光滑的纸袋中，在转移滤膜时，必须要用镊子接触滤膜，千万不可用手直接接触滤膜，在转移过程中滤膜如果不慎破损，需要在收集后再对其进行处理（则此滤膜作废）；第四，当采样结束后，观察样品的滤膜，检查滤膜在采样过程中是否有遭到破损，或滤膜边缘的轮廓不清晰，如果有则滤膜将作废；第五，对滤膜进行保存时，应将粘有灰尘的一面进行对折放入干净的纸袋中，并做好样品交接、保存工作，以避免样品遗失或者被玷污[2]；第六，滤膜采集完成后，如果不能立即称重，应将滤膜保存于4 ℃的环境下。在对样品进行称量前，需要在使用前的温度和湿度条件下放置24 h，然后再对其进行称量，且滤膜使用前后所用的天平应是同一台分析天平；第七，采样前后的每张滤膜都应进行恒重处理，即第一次恒重后在平衡1 h称重，两次重量之差分别小于0.4 mg或0.04 mg；第八，在称量样品的同时应称量两张标准滤膜，若标准滤膜称出的重量在原始质量±5 mg（大流量）或±0.5 mg（中、小流量）范围内，则该批样品滤膜称量合格，数据可用，否则重新称量该批样品。

3.2 采样仪器的维护与校准

在对PM2.5颗粒物进行采样前，首先要对采样仪器进行全面的检查，看其是否能够正常工作，检查采用仪器的头部是否存在漏气问题以及采样夹的滤网及其切割器的清洁度是否达到标准。每个月对采样流量的检定至少有一次是用合格流量对其进行校验的，且保证采样流量的误差始终小于5%。滤膜在对PM2.5颗粒物进行采集工作时，一定要保证PM2.5颗粒物与滤膜四周保持清晰的界限，如果PM2.5颗粒物和滤膜的界限模糊不清，则需要对现有滤膜的密封垫立即进行更换。

3.3 采样时间及位置

采样时间应该按照采样规范进行，在1 d之内，使用间断采样方式测定浓度次数要大于4次，采样时间累积起来应超过18 h，如果使用连续采样对浓度进行测定，采样时间每天至少需要12 h。另外，在对PM2.5颗粒物进行采样时，采样仪器的入口处与地面高度应大于1.5 m的高度；监测点的四周应非常广阔，采样口的水平线位置与监测点四周建筑物的高度夹角不能大于30°，且避开吸附力强烈的建筑物[3]，避开污染源，与污染源的距离最少是20 m。

3.4 大气参数测定

大气气压、风速、风向、温度和湿度不仅对PM2.5颗粒物的扩散和分布有直接影响，且对PM2.5颗粒物的采用和体积换算也有一定的影响，当采样结束后，需要对采样点位置的温度和压力进行详细的记录，如果有条件支持，还可以对风向风速和湿度进行观测。另外，采样一定要在天气晴朗的条件下进行。

3.5 采样仪器的选择

样品采集仪器最常见的有过滤式、惯性冲击、静电沉降类以及温差迫降类四种采集器。采集仪器的选择对PM2.5颗粒物的监测结果有非常大的影响，考虑到采集仪器方便携带和方便操作，所以可以选择流量多层冲击式的采样仪器。

4 总结

综上所述，在对PM2.5颗粒物进行浓度监测时，只有做好各个环节的质量控制工作，才能避免失误和误差，从而为环境科研提供精准、可靠的数据信息。

1 刘 巍，张文阁，夏 春.基于重量法测定PM2.5浓度的测量不确定度分析[J].工业计量，2016，26（3）：51-53.

2 张丽男，杨 玉，王 娜.浅析PM2.5来源和监测方法[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（8）：5412.

3 曾德政.重量法监测PM2.5质量控制探讨[J].科技信息，2012，（23）：413.

The Quality Management of PM2.5 by Gravimetric Method

Zhang Junfeng
(Qinyuan County Environmental Monitoring Station, Changzhi 046500, China)

China's current PM2.5 automatic monitoring technology is mostly introduced from foreign countries, PM2.5 automatic monitoring technology mainly weight method, β-ray absorption method, micro-oscillation balance method and scattering laser radar method, but the scattering laser radar method Which is still in the process of scientific research and production, has not yet passed the testing standard certification, so this article based on the first three kinds of monitoring technology, the weight of the PM2.5 particles to monitor the quality of the in-depth analysis to ensure that PM2.5 monitoring data reliability and accuracy Sex.

weight method monitoring technology; PM2.5; quality management

X831

A

1008-9500(2017)05-0131-03

2017-01-11

张俊峰（1969-），女，山西沁河镇人，本科，从事环境监测工作。