周成　盧守舟

摘要：文章介紹了PM2.5的基本概念以及空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上介紹了PM2.5監(jiān)測裝置和各種監(jiān)測原理，同時介紹了氣候、環(huán)境以及其他因素的變化對于PM2.5的影響，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了分析，這為PM2.5濃度的監(jiān)測與分析理論打下了堅實的基礎(chǔ)，具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：PM2.5；便攜式監(jiān)測儀；監(jiān)測方法；濃度監(jiān)測；空氣質(zhì)量 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X51 文章編號：1009-2374（2015）12-0084-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.042

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的電力、石油以及其他高耗能的工業(yè)廠房需要去建設(shè)，這些工業(yè)建設(shè)項目在運行階段會排放大量的顆粒物，嚴(yán)重影響著空氣質(zhì)量。在空氣質(zhì)量方面，大家探討比較多的就是PM2.5問題，這些細(xì)小的顆粒物可以直接進(jìn)入人體細(xì)胞，對血液循環(huán)以及身體其他技能造成危害。目前全國很多城市都正在承受著PM2.5的污染問題。對空氣中的PM2.5進(jìn)行有效和準(zhǔn)確的監(jiān)測，我們不僅可以得到準(zhǔn)確的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上還可以制定符合實際情況的應(yīng)對措施。

1 PM2.5基本介紹

1.1 基本概念

PM2.5級別的固體顆粒物可以直接懸浮在空氣中，其污染程度與濃度有著正比例的關(guān)系。PM2.5級別的顆粒物在空氣中含量很低，但是隨著其數(shù)值變大，空氣可見度將會降低。PM2.5固體顆粒物結(jié)構(gòu)適宜攜帶有害物質(zhì)，更有利于其傳播，所以對人體傷害有著非常嚴(yán)重的影響。PM2.5在化學(xué)成分上主要包括以下部分：有機碳、元素碳以及硫酸鹽、銨鹽等鹽類。

1.2 PM2.5的空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)

PM2.5數(shù)據(jù)來源比較多，目前較為準(zhǔn)確的是監(jiān)測網(wǎng)公布的標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)值，它是對24小時內(nèi)的空氣平均質(zhì)量進(jìn)行評價。

2 PM2.5的便攜式監(jiān)測儀及監(jiān)測方法介紹

2.1 便攜式空氣質(zhì)量監(jiān)測儀

儀器選用Grimm，儀器采用半導(dǎo)體激光光源。儀器測量空氣中顆粒物時，以恒流采樣，顆粒物激光光學(xué)平臺，最后收集到濾膜上，用于進(jìn)行重量和化學(xué)分析，抗干擾能力較強。

2.2 PM2.5監(jiān)測方法

2.2.1 重量法。重量法需要將PM2.5截流到一張薄膜上面，然后再把截流下來的PM2.5稱重。這個過程是反復(fù)對小于直徑30微米的PM2.5固體顆粒進(jìn)行分割和切割，空氣切割器起著切割、分割空氣的作用，這樣PM2.5顆粒就可以被截流在已經(jīng)設(shè)置好的玻璃器皿上了。然后再對PM2.5顆粒采樣稱重算出前后差值，計算出體積，就可以得出大氣中PM2.5顆粒的濃度。

重量法是最原始也是最有效的方法，可以用來驗證其他方法，通過人工進(jìn)行操作，這個過程比較繁瑣，如果想讓這個過程更加自動化，可以采取接下來的兩種

方法。

2.2.2 射線吸收法。原理主要是將顆粒物收集到濾紙，然后用射線進(jìn)行照射，當(dāng)射線穿過濾紙或者顆粒物的時候，由于射線被散射發(fā)生衰減，顆粒物的重量與其衰減的程度成正比。因此可以據(jù)此測算出顆粒物的

重量。

Beta射線吸收原理測量PM2.5采用的是國際測量方法的Beta射線吸收原理，此過程將會用到beta射線自動檢測儀。

2.2.3 微量振蕩天坪法。這樣做的目的是為了利用兩頭粗細(xì)不一致的空心玻璃管并固定好較粗的一端，在另一端裝上過濾芯。空氣從較粗的一端進(jìn)入，從較細(xì)一端流出，這樣的過程可以把PM2.5顆粒過濾在濾芯上面。同時，利用靜電場原理對空心玻璃瓶震蕩，振蕩的頻率與細(xì)頭重量的平方根之間成反比。玻璃瓶震蕩頻率變換可以計算收集到的PM2.5顆粒，PM2.5濃度就可以測量出來了。

3 具體實例分析

本文主要對不同天氣狀況下、不同環(huán)境條件下、不同時間段、不同季節(jié)條件下的PM2.5濃度進(jìn)行監(jiān)測和觀察，以得出分析結(jié)論。

3.1 不同天氣狀況下的PM2.5濃度

下面就不同天氣狀況下的PM2.5濃度進(jìn)行監(jiān)測，假設(shè)此時季節(jié)、氣體溫度、周邊環(huán)境、監(jiān)測時間相同的情況下，只是考慮氣候狀況對PM2.5的影響。下面羅列一些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，測量結(jié)果如表1所示：

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)在天氣晴朗的情況下，PM2.5監(jiān)測平均值為88，雨天PM2.5監(jiān)測平均數(shù)值為51，陰天PM2.5平均值為112，風(fēng)天PM2.5平均值為64。PM2.5監(jiān)測數(shù)值與當(dāng)天的天氣情況有著緊密的關(guān)系，在晴天天氣下，PM2.5與晴天與否有著關(guān)系；風(fēng)天的PM2.5數(shù)值與風(fēng)力級別有著緊密關(guān)系；下雨天氣下，PM2.5數(shù)值與下雨大小也是有著關(guān)系，雨水沖刷對PM2.5數(shù)值大小影響很大。由于沒有雨水以及風(fēng)對PM2.5的影響，此時的PM2.5數(shù)值要比晴天天氣狀態(tài)下數(shù)值要大。PM2.5最大的天氣為陰天，因為空氣質(zhì)量不受外界因素的影響，所以空氣中的微小顆粒物比較多，不利于其擴(kuò)散。

3.2 不同環(huán)境下PM2.5的濃度

對于某個城市PM2.5數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)該考慮以下因素處于同一狀態(tài)，比如監(jiān)測區(qū)域時間段、周邊環(huán)境、大氣溫度等因素，還要考慮不同的氣候狀態(tài)對PM2.5的影響。首先考慮在火電廠、公園以及馬路周邊場所。其測量結(jié)果如表2所示：

通過系統(tǒng)監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)，電廠周邊的PM2.5監(jiān)測數(shù)值為177，馬路邊的監(jiān)測數(shù)值為103，公園內(nèi)的PM2.5監(jiān)測數(shù)值為50。這是由于火電廠、公園、馬路邊有較為真實的代表意義。工程類環(huán)境可以由火電廠代表，汽車尾氣環(huán)境可以由馬路邊代表。所以可以知道，汽車尾氣對于PM2.5的影響要小于火電廠對于PM2.5的影響，這主要是由于電廠排放了大量的粉塵以及其他固體顆粒物?；痣姀S燃煤在不充分燃燒以及沒有凈化狀態(tài)排入大氣，對PM2.5有著非常大的影響。然后就是汽車尾氣對于PM2.5的影響，對于空氣中PM2.5的貢獻(xiàn)量也比較大。

3.3 不同季節(jié)條件下PM2.5的濃度

針對某個城市的不同環(huán)境狀況下的PM2.5濃度進(jìn)行監(jiān)測，假設(shè)其他的因素都相同，考慮春夏秋冬四個季節(jié)。下面比較幾組測量結(jié)果，其測量結(jié)果如表3所示：

通過監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)，春、夏、秋、冬季的監(jiān)測結(jié)果分別為88、51、89、110。對比可以發(fā)現(xiàn)，春天和秋天的空氣質(zhì)量較差，夏季的空氣質(zhì)量最好，但是總體上是差不多的；一年當(dāng)中，空氣最差的當(dāng)屬冬天，這與我們的研究結(jié)果是相吻合的。這主要是由于溫度以及氣候特點對于PM2.5的影響，另外還由于在冬天時，大量的居民采用燃煤取暖，這樣會造成大量燃煤廢棄物排放，使得PM2.5數(shù)值上升明顯，在我國北方地區(qū)比較嚴(yán)重。

4 結(jié)語

本文利用便攜式PM2.5監(jiān)測儀器對不同條件的空氣質(zhì)量進(jìn)行了監(jiān)測，并對這些數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析。經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)，PM2.5數(shù)值影響因素比較多，主要的影響因素有工業(yè)廠房、汽車尾氣、綠化等。另外，影響PM2.5的客觀條件就是天氣情況，比如晴天以及陰天等其他氣候條件。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)本文的監(jiān)測方法和監(jiān)測結(jié)論對于PM2.5的研究具有十分重要的意義。

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作者簡介：周成（1974-），男，山東濟(jì)南人，山東省環(huán)境監(jiān)測中心站高級工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）