环境空气中PM2.5自动监测方法对比分析及应用

刘江

摘要：PM2.5污染问题已经受到世界各国的重视。中国的污染情况非常严重，其污染迹象主要体现在雾霾，而且这种污染还在持续发展，这就需要做好PM2.5监测工作，针对相关问题进行研究。本论文着重研究环境空气中PM2.5自动监测方法对比分析及应用。

关键词：环境空气;PM2.5;自动监测方法;对比分析;应用

空气环境污染现象中，PM2.5污染已经得到重视。目前中国的有关部门已经开展了PM2.5自动监测方法的研究工作，主要的目的是能够准确地检测出大气环境中PM2.5水平，以采取有效的措施控制和解决。通过对各种监测方法进行对比研究，选择便于使用且成本低的方法，获得准确可靠的空气信息。

一、常规PM2.5自动监测方法与理论对比分析

（一）PM2.5的基本介绍

细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5？微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。在PM2.5的影响下，世界各国都对该物质对空气环境的影响给予了高度重视[1]。中国的一些地区出现了“雾霾”，就是受到这种成分的影响，造成了空气环境严重的污染。

（二）β射线自动监测方法的介绍

β射线自动监测方法属于常规的PM2.5监测方法。这种方法的应用中，需要按照相关的技术原理进行，具体的实施中，当高能量的电子由C14发射出来，在碰到尘粒子时，能量减退或被粒子吸收。这些从发射源发出的高能量粒子即 BETA 射线，整个工作过程就是利用 BETA 射线 衰减。物质放置在发射源C14和监测BATA 射线的装置中间，BETA 射线被吸收，能量衰减。这样导致监测到的 BETA 粒子的数量减少。这个减少量是由C14 BETA 发射源和监测器之间的吸收物质的质量决定的。

具体的操作为：首先测定空白纸带，BATA射线照射空白纸带，能量无衰减，测得能量值为I0，然后采样泵开始工作，以16.7L/Min的流速将空气抽进来，此时空气中的PM2.5落在洁净的纸带上面，再用BATA射线照射含有样品的纸带，测得能力值I，根据朗伯—比尔定律，可以得到PM2.5浓度。

（三）振荡天平自动监测方法的介绍

振荡天平法是一种现代科技环境中发展起来的PM2.5自动监测方法，目前已经被监测领域所关注。这种方法的实施中，需要遵循有关的技术原理进行，需要配置好样管，最好是选择石英锥管，将滤膜放置在适当的位置。PM2.5、滤膜和石英锥管中的颗粒会形成振荡结构[2]。采样后，当PM2.5通过滤膜的时候，颗粒物被过滤出来，留在滤膜上，这必然会对滤膜的质量造成影响，同时也会影响相应的振动频率。因此，可以根据滤膜的振动频率、空气流速和流速来将PM2.5的含量计算出来。

（四）从理论角度对β射线自动监测方法和振荡天平自动监测方法的对比

为了保证测试的顺利进行，在使用β射线自动监测方法的时候，需要做好测试配置工作，可以在非自动采样器上安装两个射线粒子自动监测装置进行监测。针对振荡天平的自动监测方法进行理论研究的过程中，需要配置好非自动取样器，之后对震荡天平法颗粒自动监测装置的常规操作。在平衡自动监测方法上，操作员需要继续控制好取样管，并高度集中观察过滤膜的振动状况，通过获得的理论结果可以明确，β自动监测方法技术控制操作存在一定的难度，但是有较高的准确度。所以在理论的角度来看，β自动监测方法是有应用价值的。在特定情况下，两种监测方法都容易受到外界因素的影响，使得监测结果出现偏差，对于這样的问题，中国还没有一套切实可行的监测方法[3]。

二、PM2.5自动监测方法实验的对比研究

（一）试验配置的研究

为了保证实验监测工作的顺利进行，就要做好监测配置。在应用β射线自动监测方法的过程中，首先在一个非自动采样器上安装了两个射线粒子自动监测装置。采用振荡天平的自动监测方法的过程中，就要先将非自动采样器配置好，之后对自动监测装置进行配置。常规测试配置包括： 超细型玻璃纤维滤膜、精确度为0.0001%的天平、非自动采样器，其监测配置的相关参数包括采样流量16.58升/秒;β射线粒子和振荡天平自动监测设备使用中，需要遵循的相关参数是一个小时的采样间隔，平均采样时间38秒/小时，采样流量15.58升/秒。在检测方法上，应用非自动采样器采样，持续一天的时间;使用自动监测装置进行采样，使用一天的时间。

（二）对比结果的分析

通过上面的监测实验可以明确，使用β射线自动监测和振荡天平的自动监测中所使用的采样设备，通过采样的结果就可以对其优劣进行了解。非自动采样器与自动监测设备对比，其相关系数要低一些，与自动监测设备相比较，低0.84;从β射线监测方法来看，监测工作采用非自动的方式，所获得的结果中斜率要大一些，与自动监测设备相比较超过0.7[4]。这就可以说明，非自动监测方法是存在缺陷的，影响监测质量。振荡天平法与非自动监测方法相比较，结果存在偏差，大约为12%之间，这就说明这两种监测方法都是适用的。

三、结束语

通过上面的研究可以明确，当前采用的PM2.5自动监测方法中，主要为振荡天平自动监测法和β射线自动监测法。其中，β射线自动监测方法有更高的应用价值。与国外相比，中国的自动监测仪器的发展水平相对比较低，还需要不断改进。

参考文献：

[1]杨丽平，李德春，刘海江.环境空气中PM2.5自动监测方法的比较及监测仪器应用分析[J].中国高新科技，2017，1（05）：47-48.

[2]杨星.国内主流空气自动监测设备监测结果差异分析研究[J].绿色科技，2017（24）：30-31.

[3]熊雅菁，黄萍，廖祖文.环境空气PM2.5连续监测系统手工采样的比对测试探究[J].中国资源综合利用，2018（03）：83-84.

[4]李政寰，金勇进.基于最大稳定过程的北京市PM2.5监测站空间网络设计[J].数理统计与管理，2018，37（05）：69-70.

（作者单位：江苏省苏协环境技术研究院）