浅谈电子天平在PM2.5-PM10检测中的应用

侯小雷　雍厚辉

摘要：随着科学技术飞速发展，电子天平精准度也有所提升，许多高精准度的电子天平适用于环境空气称重检测法。由于这些电子天平自身拥有高精准度，所以这些高精准度电子天平在操作过程中对实验室的环境以及人员数量有着极高的要求。相关计量测试技术研究部门在对高精准度电子天平在PM2.5-PM10检测中得知，该电子天平能够应用于总悬浮颗粒检测分析。为此，本文将以电子天平选配为着手点，对工作原理、技术指标以及环境要求在电子天平在PM2.5-PM10检测中应用予以阐述分析。

关键词：电子天平  PM2.5-PM10检测  应用

前言

总悬浮颗粒物主要是指空气动力学直径中非大于100μm颗粒物，当前总悬浮颗粒物直径分为PM10、PM5、PM2.5三种。倘若总悬浮颗粒物被人体吸入到呼吸道以内，就会对人身体产生巨大危害。为此，借助电子天平精准检测出空气中的微小颗粒物物质显得极为重要。本文以对超微颗粒以及微小质量颗粒检测系统为例，从电子天平选配、环境要求等相关方面分析阐述电子天平在PM2.5-PM10检测中的应用。

一、电子天平在PM2.5-PM10称重检测中的选配

在相关环境空气质量文件中规定，环境空气中直径为PM2.5-PM10的总悬浮颗粒应在检测中使用分值度为0.1mg或者是0.01mg的分析电子天平。而在汽车燃料相关排放物测量文件中规定，汽车尾气排放物PM2.5-PM10的总悬浮颗粒在称量时，应保证使用的电子天平标准偏差小于等于2μg。根据上述内容可以得知，电子天平的计量性能应保证其分度值在0.01mg以下才能满足环境空气PM2.5-PM10的称重要求。

二、电子天平在PM2.5-PM10称重检测中的应用

（一）超微、微小质量颗粒检测系统的工作原理

由于环境空气中的超微与微小质量颗粒不能单一采集与称重，检测人员在检测时需要借助滤膜进行检测。然而，环境中的颗粒物空气动力学直径存在一定的差异性，采集频率与采集环境不同，检测人员应使用不同直径的滤膜进行采集。在称重过程中，应根据滤纸大小选择相同大小的秤盘予以称量。除此之外，微小质量颗粒自身大小存在一定的差异性，不同的微小质量颗粒存在的危害性也各不相同，导致所需要的检测精准度要求也大不相同。根究相关调查研究结果显示，计量测试技术在系统设置中将0.1μg的超微以及1μg微小等级的电子天平，使其可以满足不同直径颗粒在电子天平中的检测需求。环境采样部通过空气中采样得知，空气动力学直径大小与滤膜荷重大小相同。通常直径为PM5的总悬浮颗粒应选直径为φ47毫米与φ70毫米的滤膜;汽车尾气污染物在检测过程中，应使用直径为φ110毫米与φ150毫米的滤膜。也就是说，检测人员只要选对滤膜，就能正确选择出相应精准对等级的电子天平进行称重。比如说PM2.5-PM5的采集滤膜在检测过程中，检测人员应使用分度值为0.1μg的电子天平，并在该天平上進行称重。当使用PM10采样滤膜时，检测人员应使用分度值为1μg的电子天平予以称重。待称重量结束以后，检测人员需要详细精准记录下滤膜称重时的初始质量值，然后再在环境采样部门 对已经采样好滤膜放置到采样器中予以采样。待检测人员采样结束以后，可以将滤膜再次放置到相同精准度等级的电子天平上进行称量，对检验后的滤膜称重质量予以再次记录。

（二）超微、微小质量颗粒检测系统的技术指标

依照上述工作原理，检测人员在检测质量超微以及微小的颗粒时，应依照该检测系统中提出的具体技术指导对其进行分析。检测人员在使用检测PM2.5-PM10称重法进行检测时，还需要对该系统所需要称重的重量予以分析处理，这样不但可以PM2.5-PM10质量颗粒予分别检测，还能有效解决PM2.5-PM10称重检测过程中对最小称量范围、称量准确度以及秤盘大小等不统一等相关问题。另外，分系统称量方法还能更好的检测出PM2.5悬浮颗粒或者是质量更小的悬浮物颗粒，同时还能有效解决0.1μg电子天平平盘不能称重PM10滤膜的需求。据不确定性统计分析，检测系统中超微颗粒质量检测中存在你的不确定度可以将其控制在0.5μg，并将微小颗粒的质量检测不确定度可以将其控制在10μg。

（三）超微、微小质量颗粒检测系统的环境要求

我国《电子天平检定规程》中明确指出，分值度小于等于0.01mg的电子天可以在实验室中进行正常工作。值得注意的是，这类电子天平中的0.1μg电子天平与1μg的电子天平在检测环境空气中的总悬浮颗粒物质量时，对检测实验室的环境提出了更高的要求。倘若检测实验室不符合电子天平正常工作条件，检测人员需要对上述电子天平设置出较为独立的空间区域，使其符合测量PM2.5或者是更小的悬浮颗粒标准要求。在检测空气中超微颗粒物的质量时，检测人员还需要在检测环节添加除静电装置，防止检测时因静电影响正常检测数据结果。除此之外，检测人员还要定期对实验室进行清洁，保证实验室的洁净度。倘若实验室洁净度符合相关标准，应将滤膜密封在一定的容器中进行称量，继而有效防止滤膜在称量过程中遭受第二次污染，保证检测结果的精准性。

三、电子天平在PM2.5-PM10检测应用改进方向

随着科学技术飞速发展，机械天平已经逐渐被电子天平所取代，以便更好的检测环境空气质量。虽然电子天平在应用过程中更加精准快速的进行检验，并且操作灵活简单，但是在实际应用过程中还存在诸多问题，尤其在环境空气质量检测过程中，称重方法对电子天平的复现性存在极高的要求。其主要原因是电子天平敏感度较高，容易随着周围环境的变化而产生变化，导致电子天平在测量过程中存在一定的数值差，严重影响检测结果的精准性。另外，检测人员对电子天平进行校准时过于关注天平自身的重复性与扩展性，使得天平在全量程范围中常常出现示值偏差、重复性以及偏载性等诸多情况，继而影响检测结果。

四、结语

综上所述，超微以及微小质量检测系统在反复验证中，证实了电子天平在PM2.5-PM10检测过程的精准性。对于当前电子检测中存在诸多问题，研发人员还应在电子天平研究过程中，减少电子天平对环境的敏感度，使其在较为稳定的实验室环境中予以更好的发展，促使电子天平能够更好的为我国环境空气检测提供优质服务。

参考文献

[1]古习敏.重力加速度对电子天平称量准确度的影响[J].科技视界，2019（20）：66-67.