重量法测定室内空气中PM10的不确定度评定

王永姣 束亮亮 姜耀鹏

摘要：测量不确定度是表征赋予被测量量值分散性的非负参数。按照评定方法分为标准不确定度和扩展不确定度。其中标准不确定度又分为A类、B类、合成标准不确定度，用实验标准差表征。A类不确定度是用统计分析方法评定;B类不确定度是由系统效应引起，用非统计方法评定。本文用重量法测定室内空气中PM10含量，对其不确定度进行分析。PM10含量测试不确定度是由现场采样和实验室分析两部分引起的，通过分别计算然后合成得出相应不确定度。

关键词：室内空气;PM10;不确定度

中图分类号：X513            文献标识码：A

1 检测方法和原理

1.1 检测依据

依据GB/T 17095-1997《室内空气中可吸入颗粒物卫生标准》进行室内空气PM10检测[1-3]。

1.2 检测原理

利用二段可吸入颗粒物采样器，以采样流量13 L/min分别将粒径≥10 μm的颗粒采集在冲击板的玻璃纤维滤纸上，将粒径≤10 μm的颗粒采集在预先恒重的玻璃纤维滤纸上，采好后取下称其重量，以采集10 μm颗粒物的重量除以采样标准体积得到颗粒物的浓度[4]。

1.3 检测步骤

用皂膜流量计校准采样器的流量计，旋开PM10采样头，将已经恒重的滤纸放在冲击环下，并于冲击环上放置环形滤纸，然后将采样头旋紧。采样器要放在室内有代表性的位置。接通电源，打开仪器开关，将采样器流量调至13 L/min，采样时间为24 h，记录采样时室内温度和压力，记录准确采样时间。

采样结束后取下滤纸置于滤纸盒带回实验室，在与采样前相同的环境中放置24 h，称量至恒重[5]，用称量值减去空白滤纸重量就得到室内可吸入颗粒物PM10的重量。

2 仪器材料

（1）可吸入颗粒物采样器，型号：TY-13;

（2）电子天平，型号：MS204S/01;

（3）皂膜流量计，型号：SC-105B;

（4）空盒气压表，型号：DYM3;

（5）温湿度仪，型号：testo625;

（6）璃纤维滤纸，直径50 mm;外周直径53 mm，内周直径40 mm。

3 数学模型

4 不确定度来源分析及评定

4.1 不确定度来源分析

由颗粒物PM10检测方法（重量法）及数学模型分析，其不确定度来源为现场采样和实验室分析两方面[6]。PM10现场采样引入的不确定度主要包括：①采样器流量的不确定度;②采样时间的不确定度;③空盒气压表测量空气压力的不确定度;④温度计测室内空气温度的不确定度。由颗粒物PM10实验室分析引入的不确定度包括：①电子天平引入的不确定度;②重复测量样品引入的不确定度。

4.2 不确定度评定

4.2.1 颗粒物PM10现场采样引入的不确定度

（1）采样器流量引入的不确定度

PM10采样器经计量部门校准，其流量不确定度为U=1.3%（K=2），相对标准不确定度为U（Q）=1.3%/2=0.0065。

（2）采样器采样时间引入的不确定度

采样时间t=1440 min，由PM10颗粒物采样器说明书中给出的技术指标，采样时间误差为2%，按照均匀分布，采样时间相对标准不确定度为U（t）=2%/=0.001 16。

根据以上现场采样的相对不确定度，其合成不确定度为U（v）=。

（3）空盒气压表测试大气压力引入的不确定度

空盒气压表经计量部门校准，其压力不确定度为U=0.3hPa（K=2），现场测量大气压为102.1 KPa，相对标准不确定度为U（P）=0.3/2/1021=0.000 15。

（4）由温度计测量现场温度引入的不确定度

温度计经计量部门校准，其测量温度不确定度为U=0.2 ℃（K=2），现场测量温度为20.6 ℃，相对标准不确定度为U（T）=0.2/2/20.6=0.004 9。

4.2.2 实验室分析引入的不确定度

（1）电子天平称量引入的不确定度

4.3 合成不确定度

4.4 扩展不确定度

取置信概率p=95%，扩展因子k=2，得出扩展不确定度为U=0.000 27×2=0.000 54 mg/m3。

4.5 测量不确定度表示

测量结果PM10颗粒物浓度为0.033 mg/m3，扩展不确定度为0.000 54 mg/m3，扩展因子k=2，置信概率为95%。

5 结果分析

本实验室采用重量法测量室内PM10颗粒物浓度，其测量不确定度为0.000 54 mg/m3，本方法不确定度主要由现场采样和实验室分析引起，实验室分析引起的不确定度非常小。一般来说不确定主要由测量设备、测量人员、测量方法等引起，所以采取提高设备的精密性、提高测量人员的分析能力、改善检测方法這些措施可以减小不确定度的影响，确保测量结果的准确性。

参考文献

[1] GB/T 27418-2017《测量不确定度评定和表示》[S].中华人民共和国国家标准，2017.

[2] JJF1001-2011 《通用计量术语及定义》[S].中华人民共和国国家计量技术规范，2011.

[3] CNAS-CL01-G003，测量不确定度的要求[M].中国合格评定国家认可委员会，2019.

[4] GB/T 17095-1997《室内空气中可吸入颗粒物卫生标准》[S].中华人民共和国国家标准，1997.

[5] HJ 656-2013《环境颗粒物（PM2.5）手工采样监测方法（重量法）技术规范》[S].中华人民共和国国家环境保护标准，2013.

[6] 俞永江.重量法测定空气中PM10的不确定度研究[J].环境科学与管理，2014，39（11）：135-137.