PM2.5手工监测与连续自动监测设备数据比对分析

摘要：随着我国开始大力治理环境空气污染，我国空气质量在明显改善。其主要的污染物PM2.5成为主要的监测对象，其监测技术每年都在不断进步和改进。本文对PM2.5的手工监测及自动监测得到的数据分析，发现在不同监测的情况下其监测方式各有优勢，两者具有较好的相关性，自动监测数据具有较高的准确性，可以为改善环境提供数据上的支撑。

关键词：PM2.5;手工监测;连续自动监测;比对试验

中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-0-01

Abstract：With Chinas vigorous efforts to control environmental air pollution， Chinas air quality is improving significantly. Its main pollutant PM2.5 has become the main monitoring object， and its monitoring technology is constantly improving every year. Based on the data analysis of manual monitoring and automatic monitoring of PM2.5， this paper finds that the monitoring methods of PM2.5 have their own advantages under different monitoring conditions. The two methods have good correlation， and the automatic monitoring data have high accuracy， which can provide data support for improving the environment.

Key words：PM2.5;Manual monitoring;Continuous automatic monitoring; Comparison test

现阶段，对空气污染监测的方法有很多种，我国大多数环境监测点都是运用自动监测方法对空气当中的PM2.5做监测。因为造成PM2.5的因素非常多，所以比起 SO2污染来说监测难度有点大。一些西方发达国家往往会使用手工监测方法在一定的时间与自动监测数据做出比对，可以对自动监测结果做出很好的评判，并且及时做出一些修改，这样就可以使得自动监测数据更加地科学。现阶段我国采用的方法为重量法，其主要是PM2.5与PM10的标准化研究，可以对自动监测仪器进行合理的检查。因此，对这二者方法所获得的数据进行相关分析是有重要意义的。下文主要选在灰色雾预警与观测平台的实验室建筑中进行的。采用人工监测的方法，在对颗粒物质进行自动监测的同时对样品进行了取样，并对测量数据进行简单对比。因为一些大风天气或者节日喜庆燃放鞭炮都会使得空气质量发生很大的变化，这样对于实验来说测出来的结果更具有说服性。

1 监测实验方法

1.1 原理

颗粒物监测方法有很多种，一般情况都在使用手工监测和自动监测。手工监测是用采样器以不变的速度来抽取固定量的空气，这样就可以使得环境空气里边PM2.5很好的留在滤膜上，然后测量采样前后滤膜的重量差值，从而计算得出PM2.5浓度，这种方法操作起来非常容易，而且可以节约资金。而自动监测则是利用自动监测设备对同地区内的空气进行连续采集，利用其设备自身自动分析空气颗粒物浓度，一般常用的设备原理为β射线法和震荡天平法等。

1.2 仪器设备

根据自动监测设备的试验要求，我们本次选取三台连续自动监测设备，其分别为两台先河 XHPM2000E 型颗粒物自动监测仪及一台美国热电公司 5030 型颗粒物自动监测仪，主要是利用基于 β 射线法监测检验法，采样流量为 16.67L/min。

1.3 样品采集

样品采集点主要在环境中心实验楼，PM2.5手工采样重量法日均值的时间段与自动监测设备采样时间保持一致，采样过程配置空白滤膜，于3月10日—3月30日，连续采样监测20d，共取得有效数据110个。

1.4 PM2.5采样膜的处理

对样品进行采集后，放在冷藏库进行保存，温度控制在4℃以下，湿度控制为50%，把采样的样品放置于20℃内，在此情况下需要放置24h，其称重2次，选取平均值。

2 监测结果分析

2.1 计算公式与数据分析

其采样器的监测结果计算公式如（1）所示：

式中ρMi为手工采样结果，其单位为μg/m3;w2为采样后滤膜监测质量，w1为滤膜前的质量，其单位为g;V为已换算成标准状态（273 K，101.325 kPa）下的采样体积，m3。

多台采样器监测平均值结果按公式（2）计算：

式中ρM为3台手工采样器采样结果;ρMi为单台采样结果;n 为3台数量。

手工采样和自动监测结果相对偏差计算，公式如下：

2.2 同种类仪器数据分析

对试验数据分析表明，采用手工监测中得到的数据偏差在10%左右，其测得的数据还是比较相近可靠的。而采用自动监测设备的偏差范围在3%～15%之间，其偏差明显高于手工监测。

2.3 自动监测与手工监测数据分析

在进行数据比对中，我们选取3台手工监测设备，3台自动监测设备进行分析。试验监测天数为20d，其中优良天数为5 d，轻度及中度污染天为10d，重度污染为5d。对结果进行分析比较，结果显示其手工监测数据和自动监测数据有很多相关趋势。其正误差为16%左右，负误差为84%左右;相对误差在 ±5% 以内占比24%，±5% ～ ±10% 的占比 48%，±10% ～ ±15% 的占比 28%。经过这样的实验可以知道大多数PM2.5手工监测数据比自动监测要大，为什么会出现这样的情况，可能存在一些挥发性的物质，自动监测设备没有一个很好的解决这样的问题，还有可能就是设备本身存在问题或者工作人员操作的时候由一些操作错误引起的。对PM2.5的手动和自动监测结果进行了相关性比对，下图采用了一种适用的测试评价方法。其中以自动监测值为纵坐标，手工自动监测为横坐标，对两者进行平均值做线性回归分析。

3 结论和建议

（1）经过这样的试验可以得出一些结论，不管在什么情况下PM2.5手工监测数据与自动监测数据都会有很强的相关性，这样测量得到的数据就具有很强的说服性，可以给我国的环保工作带来非常大的帮助。（2）经过这样的实验可以知道大多数PM2.5手工监测数据比自动监测要大，可能存在一些挥发性的物质，自动监测设备没有一个很好的解决这样的问题，还有可能就是设备本身存在问题或者工作人员操作的时候存在一些操作误差造成的这样的情况。（3）种类一样的手工监测数据都比较准确，上下偏差低于10%。而设备监测之间的偏差在3%～15%之间，其中两台设备的偏差在10%以内，从中可以看出选用不同的自动监测设备，测出数据也存在一定偏差。

参考文献

[1]张展毅，李丰果，杨冠玲，李仪芳，曾凡进，曾立民.大气颗粒物浓度自动监测仪器的研制及性能比对测试[J].北京大学学报（自然科学版），2006，42（6）：767-773.

[2]GB3095-2012，环境空气质量标准[S].环境保护部.

[3]关于印发国家地表水、环境空气监测网（地级以上城市）设置方案的通知 （环发[2012]42号），2012.[S].环境保护部.

[4]王强，钟琪，迟颖，张杨，杨凯.环境空气 PM2.5 连续监测系统手工采样比对测试 [J]. 环境科学，2015，36（5）：1538-1542.

[5]GB3095-2012，环境空气PM10和PM2.5的测定重量法[S].环境保护部.

[6]任影，试论环境空气中PM2.5自动监测方法比较及应用[J].绿色环保建材，2019（02）.

[7]郭瑞，大气自动监测设备维护中相关问题的分析[J].资源节约与环保，2018（07）.

[8]杨星.大气自动监测设备疑难问题解析[J].当代化工研究，2017（04）.

[9]廖海涛，周政，大气自动监测设备维护问题探究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017（07）.

收稿日期：2019-07-12

作者简介：王勇（1970-），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向为环境监测。