盧嘉敏+王龍+萬(wàn)勇+謝小芳

摘 要：PM2.5監(jiān)測(cè)儀量值溯源方法是維護(hù)其計(jì)量準(zhǔn)確性最重要的保證，是PM2.5懸浮顆粒物實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。從PM2.5監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)狀分析和對(duì)PM2.5監(jiān)測(cè)儀溯源方法的研究與探討，得出了一種新的PM2.5監(jiān)測(cè)儀溯源方法并對(duì)后續(xù)工作重點(diǎn)提供了展望。

關(guān)鍵詞：PM2.5監(jiān)測(cè)儀；量值溯源；準(zhǔn)確性

根據(jù)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)定義，大氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑不大于2.5 μm的顆粒物被定義為PM2.5，中文名為細(xì)顆粒物，也稱可入肺顆粒物。自從2013年1月9日起首都北京陸續(xù)發(fā)布大霧橙色預(yù)警以來(lái)，作為灰霾天的罪魁禍?zhǔn)譖M2.5越來(lái)越受到大眾的重視。根據(jù)我國(guó)環(huán)保部頒發(fā)的2011版《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站頒發(fā)的《關(guān)于印發(fā)PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器技術(shù)指標(biāo)與要求（試行）的通知》 （總站氣字[2012]107號(hào)）文件：我國(guó)正大力支持第一階段PM2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)能力建設(shè)工作的開展，擬從2016年起在全國(guó)范圍內(nèi)開展常規(guī)監(jiān)測(cè)，并向公眾發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。但我國(guó)環(huán)保部等機(jī)構(gòu)主要關(guān)注各環(huán)境監(jiān)測(cè)站中PM2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的比對(duì)性，該比對(duì)用時(shí)較長(zhǎng)，沒(méi)有從PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀儀器性能和質(zhì)量控制的統(tǒng)一性入手，沒(méi)有設(shè)定PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀的量值溯源方法或制度，沒(méi)有從根本上確保PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和公信力，阻礙了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步深入分析和應(yīng)用。

一、國(guó)內(nèi)外PM2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)狀分析

1.PM2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)PM2.5懸浮顆粒物的監(jiān)測(cè)比我國(guó)關(guān)注的多很多年。美國(guó)在1997年發(fā)布了PM2.5標(biāo)準(zhǔn)，在2006年獲得了有效的PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，2009年開始對(duì)PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行溯源性相關(guān)工作。歐盟在1984年建立了遠(yuǎn)程合作大氣污染輸送監(jiān)測(cè)和評(píng)估的計(jì)劃。EMEP現(xiàn)有體系已覆蓋歐盟各國(guó)的污染源監(jiān)控、PM2.5監(jiān)測(cè)、防治對(duì)策研究及其效果評(píng)估等工作體系，為推進(jìn)防治區(qū)域污染起到了重要作用。日本在2000年初步制定了PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)規(guī)范，并在2007年進(jìn)行了修訂，在2009年正式公布了關(guān)于PM2.5環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，也通過(guò)大范圍組織一系列PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)的設(shè)備與稱重法設(shè)備的比對(duì)試驗(yàn)，從而給出了關(guān)于PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)認(rèn)定設(shè)備名錄。

當(dāng)前各國(guó)廣泛采用的PM2.5監(jiān)測(cè)方法科分為3種，具體為：稱重法、Beta射線吸收法和微量振蕩天平法。

除了這3種方法，市面上目前還有一些其他方法，如典型的便攜PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀，常使用光散射法，該方法儀器制作成本較低，體積小， 操作簡(jiǎn)單方便，但由于受到顆粒物的組成結(jié)構(gòu)、粒徑、折射性等因素的影響，監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度較小。

二、PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀溯源方法的研究

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀原理和關(guān)鍵部件的分析，可以有以下方法進(jìn)行PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀溯源，但各自都有優(yōu)缺點(diǎn)：

（1）采用微量振蕩天平方法儀器加膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)器，其精確度等級(jí)可定為最高級(jí)別，在環(huán)境條件和監(jiān)測(cè)時(shí)間一致的情況下，把被檢PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀所得數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)器所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而得出被檢儀器的精度等級(jí)和其穩(wěn)定性分析，這種方法溯源簡(jiǎn)單，但儀器購(gòu)置昂貴，且標(biāo)準(zhǔn)器保養(yǎng)費(fèi)用偏高。

（2）采用手工式的濾膜稱重法和被檢儀器在戶外一段時(shí)間后所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以濾膜稱重法索德數(shù)據(jù)作為約定真值，從而得出被檢儀器的精度等級(jí)和其穩(wěn)定性，這方法溯源結(jié)果雖然準(zhǔn)確可靠，但存在需人工稱重、操作程序較繁瑣復(fù)雜、耗時(shí)很長(zhǎng)的缺點(diǎn)，不宜PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀器溯源工作的有效開展。

（3）對(duì)已安裝使用不宜拆卸的大型M2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)儀，以各地方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期比對(duì)實(shí)驗(yàn)來(lái)維護(hù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。

除了上述方法外，針對(duì)小型便攜式PM2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)儀以及還沒(méi)安裝現(xiàn)場(chǎng)的初次檢定的大型M2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)儀，還可用實(shí)驗(yàn)室方法檢測(cè)，具體為：在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行恒溫恒濕，采用單分散固態(tài)氣溶膠發(fā)生器分別產(chǎn)生8種直徑不同的相應(yīng)懸浮物參考物質(zhì)，以模擬外部懸浮物監(jiān)測(cè)條件；把被檢器和用由采用器和濾膜等元部件搭建好的自動(dòng)濾膜稱重裝置完成室內(nèi)相應(yīng)懸浮顆粒物的數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，每15min分別記錄各自數(shù)據(jù)，最后以自動(dòng)濾膜稱重裝置所得數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)值，得出誤差結(jié)果；而對(duì)于已安裝在現(xiàn)場(chǎng)的大型PM2.5懸浮顆粒物監(jiān)測(cè)儀，自動(dòng)濾膜稱重裝置所得數(shù)據(jù)仍作為標(biāo)準(zhǔn)值，并選用和自動(dòng)濾膜稱重裝置一樣的采樣器收集作為的采集了模擬懸浮物的標(biāo)準(zhǔn)樣品濾膜，在恒溫恒濕的運(yùn)輸下，把該標(biāo)準(zhǔn)樣品放到被檢器上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，與實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而得到誤差。

其中，標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式為：

式中，C為PM 2.5的質(zhì)量溶度，mg/m3；W2為采樣后的濾膜質(zhì)量，mg；W1為采樣前的濾膜質(zhì)量，mg；F為折算成標(biāo)況下采樣體積流量，L/min；t為采樣時(shí)間，min。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)PM2.5監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)狀分析和溯源方法的研究，得出了PM2.5監(jiān)測(cè)儀溯源的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在后續(xù)工作中還可以從以下4個(gè)方面著手研究：

（1）建立快速響應(yīng)機(jī)制，盡快制定PM2.5檢測(cè)儀的國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或溯源技術(shù)規(guī)范，科學(xué)規(guī)范溯源的程序和方法，使PM2.5監(jiān)測(cè)儀溯源程序化、科學(xué)化和高效化。

（2）鑒于現(xiàn)在沒(méi)有對(duì)PM2.5懸浮物監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行準(zhǔn)確度等級(jí)劃分。等級(jí)劃分可用作為儀器特性的重要體現(xiàn)，因?yàn)楹罄m(xù)可用開展相應(yīng)的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 寧愛(ài)民，文軍浩，鄭德智，等. PM2.5監(jiān)測(cè)技術(shù)及其比對(duì)測(cè)試研究進(jìn)展[J]. 計(jì)測(cè)技術(shù). 2013， 33（4）： 11-14， 25.

[2]但德忠. 環(huán)境空氣PM（2.5）監(jiān)測(cè)技術(shù)及其可比性研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)測(cè)試， 2013， 39（2）：1-5.

[3]呂巖， 朱永超. PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)影響因素及試驗(yàn)結(jié)果淺析[J]. 現(xiàn)代科學(xué)儀器， 2014（3）.