空气PM2.5自动监测方法比较分析

杨 静 丁建军 杨 宵 李永玲

(云南靖尚达环境咨询有限公司 云南丽江 650228)

引言

“大气十条”的实施对空气PM2.5监测提出了新的更高要求。目前，空气PM2.5自动监测方法有TEOM法、β射线法、重量法和光浊度法等，为实际应用提供了更多选择。但空气PM2.5自动监测受到采样流量、标准膜以及样品输送管等因素影响，应根据实际需要选择合适监测方法，提升空气PM2.5监测质量，为“打赢蓝天保卫战”提供支持和保障。

1 空气PM2.5自动监测方法及优缺点

1.1 TEOM法

TEOM法，又叫振荡天平法，在城市空气PM2.5自动监测中应用较为广泛，该方法主要利用TEOM监测仪器，在选用石英锥形管上部安装滤膜，形成“滤膜—锥形管—颗粒物”于一体振荡系统，并使滤膜的膨胀系数值较低。在监测空气PM2.5浓度时，监测试管自然频率振荡，这时，滤膜上截留的颗粒物质量会随着振荡的进行而不断发生变化，质量增加时也会影响振荡频率，使其出现振荡差异。最终，根据振荡频率变化数值判断空气PM2.5的有效浓度值，实现空气PM2.5的自动监测。目前，TEOM监测空气PM2.5的优点在于其监测精度高，可实现连续自动监测，但对监测人员的仪器维护及操作能力有着较高要求。

1.2 β 射线法

β射线监测空气中的PM2.5浓度，其原理是计算PM2.5中颗粒物对射线强度衰减影响值，实现空气PM2.5浓度的自动监测。其应用流程：空气监测采样后吸入至采样管，通过滤膜，空气中的PM2.5颗粒物截留在滤膜，这时β射线穿过滤膜时，PM2.5颗粒物影响β射线，产生散射现象，最终导致β射线发生不同程度衰减。利用衰减程度与空气PM2.5浓度的正比关系，计算出空气PM2.5浓度含量。该自动监测法具有技术操作和后期维护简便，实现连续自动监测，但β射线法监测空气PM2.5易受抽样空气样品影响，监测结果的准确性较低。

1.3 光浊度法

光浊度法是利用空气悬浮颗粒物在光照射下形成散射光，且散射光强度与空气中的悬浮颗粒物浓度质量成正比关系。利用转换系数，监测大气中的PM2.5含量。光浊度法监测简便，但容易因折射形态等影响监测结果的准确性。

2 影响空气PM2.5监测质量因素及规避措施

2.1 采样流量

空气采样流量计算器件的工况及性能会对空气PM2.5自动监测结果产生一定影响。因此，在监测前应做好空气采样流量计量器件的性能检查，尤其是计量器件重的切割器、输送管路是否存在漏气问题，并及时进行校准。若只有一个切割器时，应将采样流量计安装于自动监测仪器输送管道入口，若存在多个切割器时，应将采样流量计安装于第2个切割器入口处。

2.2 标准膜

空气PM2.5自动监测需要用到标准膜，标准膜质量或安装存在异常时会直接影响到实际监测效果。为此，应将标准膜保存于干燥环境，防止空气管道流通过程中中颗粒物从输送管路掉落至标准膜，影响空气PM2.5自动监测结果的精准度。

2.3 样品输送管

空气PM2.5自动监测时需要将空气样品进行运输，在长期输送过程中样品输送管中会残留颗粒物，影响输送管的样品输送性能，最终会影响PM2.5监测结果的客观性、真实性。为此，应定期（60d）清洁空气样品输送管壁，在监测过程中发现PM2.5数据异常时，应立即对其进行清洁。

3 空气PM2.5自动监测方法应用分析

3.1 监测方案

方案一：选用TEOM法；方案二：TEOM基础上，加入膜动态测量系统，利用膜动态测量系统校正测量空气中挥发性颗粒物损失；方案三：β射线法+光散射法，利用光散射法校正β射线监测误差。

3.2 方案实施

选择监测点位，设置手工采样器，保证切割器流路与地面垂直，实现24h自动采样监测，手工采样23h，其余时间保证滤膜更换及流量校准。

3.3 结果分析

通过三种方案的应用，分别获得空气PM2.5监测浓度值以及实验室标准值，监测方案二、三偏差值在10.5%左右，方案一偏差值在20.2%左右，且监测方案三的监测偏差分布较集中，监测方案一、二相对离散，说明方案二的监测稳定性较好，且，方案二适用的膜动态测量系统可有效提升TEOM精度。从相对均差频率对比刊，方案三稳定性较高，适合监测点位的空气PM2.5自动监测推广应用。

结语

通过空气PM2.5自动监测方法及优缺点对比，以及影响PM2.5监测质量因素及规避分析，提出了“β射线法+光散射法”方案更加符合监测区域空气PM2.5监测的应用。