影响PM2.5自动监测准确度的因素研究

摘要：PM2.5难以进行有效监测，数据结果会受到多种因素制约。本文通过分析多种典型的PM2.5测定方法原理，研究其测定过程中误差产生来源，通过数据分析可表明，影响PM2.5监测准确度的主要因素为采样的精确性、采集加热的方式以及挥发性组织的补偿方式等。

关键词：PM2.5;自动监测;误差因素

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

Abstract： PM2.5 is difficult to monitor effectively， and data results are subject to a variety of factors. In this paper， by analyzing the principle of various typical PM2.5 determination methods， the source of error in the measurement process is studied. The data analysis shows that the main factors affecting the accuracy of PM2.5 monitoring are the accuracy of sampling， the way of collecting heating and The way in which volatile tissue is compensated， etc.

Key words： PM2.5;Automaticmonitoring;Error factor

在2012年頒布的《环境空气质量标准》中，首次增加了PM2.5的浓度指标，明确将PM2.5的下降程度作为空气质量考核指标。必须要加强PM2.5的质量监测质量，以确保PM2.5数据监测的准确性。与其他污染物元素组成相比，PM2.5自身组成成分较为复杂，因此监测难度较大，经常会发生监测异常的情况。PM2.5自动监测过程中会受到其他环境影响，因此如果不注重整个测量环节的误差控制，将会导致准确度严重下降，可能会发生数据上的异常现象。本文主要结合我国PM2.5自动监测过程中准确度的影响因素进行判断，对其工作方法进行研究。

1 PM2.5监测方法与原理

进行PM2.5监测的主要方法有手工重量法、震荡天平法以及气体散热法等，按照最新的环境空气质量标准，进行PM2.5监测的主要方法为手工分析法以及自动分析方法。

1.1 手工分析方法

手工分析方法主要利用重量法对于PM2.5进行检测，主要是检测定量体积的空气，将空气颗粒截留在滤膜上，并且根据滤膜前后质量之差以及采集气体的体积来计算气体中PM2.5的浓度。这种方法是我国进行PM2.5浓度测量的标准方法，采用其他任何PM2.5自动监测方法所得的结果都必须以该方法进行对比，达到相关标准规定要求才能够得出监测数据指标。

1.2 β射线法

β射线法主要是利用造成β射线的颗粒物来衡量PM2.5的浓度。采集的空气样品主要由采样泵吸入采样管，然后经过空气滤膜排除，被吸附的颗粒物直接沉浸在采样滤膜上，利用β射线来照射含有颗粒物的滤膜，β射线会经过衰变，然后计算出颗粒物的浓度。

1.3 微量震荡天平法

微量震荡天平法主要是利用震荡空心锥形管，在锥形瓶内部设置可更换滤膜，其震荡频率主要取决于锥形管的质量，当所采集的气体通过滤模时，滤膜会过滤掉，气体中的颗粒物膜质量增加，将会导致锥形管震动的频率下降，利用锥形瓶的震动频率的变化来直接求得滤膜沉积物的颗粒质量，并且根据采样质量以及采样环境温度来计算大气颗粒物的浓度。这种方法对大气中的湿度特别敏感，因此为了降低大气湿度对整体的影响，一般需要对天平震荡瓶进行50℃加热，在加热过程中会使一部分挥发性物质损失，为了补偿挥发性物质，部分型号增加了膜动态测量系统，能够对测量结果进行修正。

2 影响PM2.5自动监测准确度的主要因素研究

2.1 采样的流量

采样流量是进行PM2.5监测数据分析的基础，会对PM2.5切割效率造成影响。根据标准规范规定，PM2.5采样器平均误差不得超过5%。我们选用三台型号相同的β射线PM2.5自动监测仪器，将采样的流量设置为15.84，流量的偏差为-5%，标准流量为16.67，17.50，流量偏差为5%，同时进行观测。如果采样流量低于设定的流量，所得到PM2.5监测结果会偏高，如果采样流量高于设定流量，PM2.5监测结果会偏低。如果采样的流量比设定点流量偏低5%，监测的结果会偏高22%;如果采样的流量比设定的流量偏高5%，监测的结果会降低8%。PM2.5采样的流量结果将会与PM2.5的切割效率直接相关，如果当采样的流量低于设定点流量时，PM2.5颗粒物在切割器中具有较强的穿透能力，因此颗粒物中较多的物质会被切割器所测量，最终的结果会导致监测的结果偏高;如果PM2.5采样流量高于设定的流量点时，在切割器中颗粒物的传统能力将会下降，在切割器中会滞留过多的颗粒物，因此导致测量结果偏低。因此采样流量的准确度将直接影响到最终监测结果的准确性。

2.2 采样管加热的方式

空气中所含有的水分对于PM2.5精度测量就有一定的影响，如果内外温差过大，并且空气湿度较大时，湿度较大的空气很容易进入采样管内部，干扰整个仪器的正常运转;当采样管的水分在滤膜连接时，将会对PM2.5的测量结果产生直接的影响。为了减少空气中含有的水分对于测量结果的影响，人们一般采用采样管加热的方式来排除误差的干扰。经常采用的加热方式有恒温加热以及动态加热两种，当采用恒温加热时，采样管一般是在40℃左右;采用动态加热时，采样管的加热温度能够自动调整，主要的目的是为了保持材料管的样品空气湿度能够维持在稳定的范围内。我们一般将湿度控制设置在35%，如果检测到相对湿度的指标高于35%，应该采用采样管加热的模式;如果采样管内部所得的相对湿度低于35%，应该立即停止加热或者是采用低温加热的方法。目前我国进行大气监测实验时，基本上采用采样管恒温加热的方法或者是动态加热方法，对于PM2.5进行同步监测，利用采样管恒温加热以及手工标准检测回归分析进行对比。

2.3 校准膜校准结果的影响

国家规范对于PM2.5自动监测仪器的标准模校准方法进行了明确的要求。校准模的结果是PM2.5浓度进行计算的依据，校准的结果可以对于监测结果准确度产生直接的影响。仪器在使用的过程中，放射源的强度以及盖格计数器的灵敏度均有可能发生变化，因此需要对于校准膜定期进行校准。对于校准模的校准频次，目前我国还没有明确的技术规范要求。为了确保PM2.5监测的准确性，目前国际上通用法的做法是在统一的检测地点，采用自动监测以及手工重量法进行同步的对比测试，以检验最终检测结果的准确性，要获得至少23组自动检测的结果并且与手工重量的结果进行实际对比，然后再进行线性回归分析，相关系数大于0.934才认为自动监测的结果满足实际的需求。

2.4 其他因素影响

其他因素在PM2.5自动监测过程中也可能对监测的结果准确度产生影响。比如说，当采样管加热温度不足或者是采样的防尘网破损导致昆虫进入采样管道，采样的过滤膜受到污染等，都可能造成PM2.5进程数据的异常。

3 结论

PM2.5监测的结果受到多方面的影响，主要有采样流量的准确性、采样管的正确加热方式以及采样校准模的准确分析等。在日常监测中需要对于PM2.5测定的各个环节的误差进行有效的控制，保证采样的流量准确性，同时加强监测仪器的定期维护，这样才能够保证PM2.5监测的数据准确性以及可靠性。

参考文献

[1]但德忠.环境空气PM2.5监测技术及其可比性研究进展[J].中国测试，2013，39（2）：1-5.

[2]傅敏宁，郑有飞，徐星生，等.PM2.5监测与评价研究进展[J].气象与减灾研究，2011，34（4）：1-6.

[3]潘本锋，汪巍，王瑞斌，等.我国PM2.5监测网络布局与监测方法体系构建策略分析[J].环境与可持续发展，2013（3）：9-13.

收稿日期：2019-07-23

作者简介：蒋宝林（1982-），男，汉族，硕士学历，研究方向为环境管理和环境监测。