吳 丹，張國(guó)城，趙曉寧

（北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，北京 100029）

1 引言

“霧霾”、“灰霾”已經(jīng)逐漸成為了公眾談虎色變的詞匯，空氣污染中的細(xì)顆粒物（PM10和PM2.5）能通過(guò)呼吸進(jìn)入人體肺部，甚至能通過(guò)血液循環(huán)進(jìn)入身體的每一個(gè)部分，嚴(yán)重影響人體健康，因而成為了近年來(lái)廣泛關(guān)注的問(wèn)題［1］。準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)顆粒物污染狀況是政府對(duì)空氣污染管控的基礎(chǔ)，也是公眾對(duì)空氣污染認(rèn)知的窗口。目前，美國(guó)聯(lián)邦參考方法即濾膜稱(chēng)重法無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，且對(duì)操作人員的技術(shù)以及儀器設(shè)備的要求和監(jiān)測(cè)成本都很高；而針對(duì)連續(xù)監(jiān)測(cè)的美國(guó)聯(lián)邦等效方法通常需要較為精密的連續(xù)監(jiān)測(cè)儀器，且該類(lèi)價(jià)格高昂的儀器必須在環(huán)境條件進(jìn)行嚴(yán)格控制的空間中運(yùn)行，并定期進(jìn)行大量的監(jiān)督和維護(hù)［2］。此方法的高成本嚴(yán)重限制了空氣細(xì)顆粒物監(jiān)測(cè)儀在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，因而，官方權(quán)威空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺乏空間意義，可能不代表實(shí)際空氣污染情況。

為了全方位、多維度，且盡可能多的對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物濃度進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，基于光散射原理的低成本的顆粒物傳感器應(yīng)運(yùn)而生，該類(lèi)傳感器的價(jià)格僅僅是美國(guó)聯(lián)邦參考監(jiān)測(cè)儀的（1～10）%。除此之外，該類(lèi)傳感器體積小、重量輕、電力驅(qū)動(dòng)要求低等優(yōu)勢(shì)使其成為為政府、研究機(jī)構(gòu)以及公眾針對(duì)空氣污染情況時(shí)空分布認(rèn)知和監(jiān)控的潛在重要手段。

值得注意的是，低成本制造在降低成本的同時(shí)，忽視了數(shù)據(jù)處理、儀器校準(zhǔn)和維護(hù)、更新?lián)Q代等方面的成本［3］；此外，傳感器質(zhì)量、傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性等性能參數(shù)會(huì)受到一定程度的質(zhì)疑。因此，前期有很多研究者針對(duì)現(xiàn)有低成本傳感器的性能進(jìn)行了探索。但由于目前國(guó)內(nèi)缺乏針對(duì)該類(lèi)低成本傳感器的相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，研究者們的檢測(cè)參數(shù)不同、檢測(cè)方法存在差異，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)不具有可比性和科學(xué)性，甚至出現(xiàn)相悖的結(jié)論。本文通過(guò)對(duì)低成本顆粒物傳感器已有的研究成果進(jìn)行綜述，為該類(lèi)傳感器性能的提升以及計(jì)量評(píng)價(jià)體系的建立提供合理化建議。

2 顆粒物傳感器

“低成本”沒(méi)有一個(gè)普遍認(rèn)同的定義，但任何低于符合空氣質(zhì)量規(guī)定所需的儀器成本的東西都可以被稱(chēng)為低成本，因而是一個(gè)相對(duì)的概念［4］。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署認(rèn)為低于2500美元的設(shè)備為低成本［3］，也有研究者的研究中將10～100美元左右的傳感器組件、節(jié)點(diǎn)或平臺(tái)認(rèn)為是“低成本”［4］，而本文則針對(duì)10～50美元左右的顆粒物傳感器組件進(jìn)行概述。

2.1 傳感器類(lèi)型

目前該類(lèi)低成本傳感器的廠家主要有英國(guó)的Alphasense、美國(guó)的Dylos、中國(guó)的Nova和Plantower、日本的sharp和Shinyei、韓國(guó)的Samyoung等，具體型號(hào)及相關(guān)性能指標(biāo)如表1所示。

此外，隨著市場(chǎng)巨大的需求，越來(lái)越多小型廠家也進(jìn)入到低成本傳感器的研發(fā)制造中，表1中主要列舉了目前市面上主要廠家的產(chǎn)品。傳感器類(lèi)型眾多，每種類(lèi)型的傳感器檢測(cè)的量程范圍、檢測(cè)的內(nèi)容、粒徑通道等功能也存在差異。2015年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》要求全面設(shè)點(diǎn)，完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，其中，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)首當(dāng)其沖。由于傳統(tǒng)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的高成本和難運(yùn)維，不適用于全國(guó)范圍內(nèi)的網(wǎng)格化布點(diǎn)，從而給該類(lèi)低成本顆粒物傳感器的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

表1 主要廠家的低成本顆粒物傳感器列表Tab.1 List of low-cost particulate matter sensors from major manufacturers

2.2 傳感器的監(jiān)測(cè)原理

該類(lèi)低成本顆粒物傳感器采用光散射原理檢測(cè)顆粒物濃度，主要通過(guò)檢測(cè)激光打在顆粒物上的散射光強(qiáng)，計(jì)算出顆粒物濃度。即是說(shuō)，光學(xué)類(lèi)傳感器并不能像以重量法為原理的監(jiān)測(cè)儀一樣直接得出顆粒物的質(zhì)量濃度，而是通過(guò)將特定時(shí)間（又稱(chēng)低脈沖占用時(shí)間）內(nèi)得到的“顆粒物個(gè)數(shù)”經(jīng)算法轉(zhuǎn)換成近似“顆粒物質(zhì)量濃度”，因而會(huì)受到顆粒物反射、密度和稀釋特性的影響。也正因如此，低成本顆粒物傳感器具有一定程度“識(shí)別”不同粒徑顆粒物的能力。

光散射原理的粒徑識(shí)別功能主要通過(guò)設(shè)定不同的電壓閾值，例如P1和P2，并通過(guò)單分散的兩種球形顆粒物的電信號(hào)賦予P1和P2兩個(gè)電壓閾值以特定的粒徑識(shí)別點(diǎn)，如圖1所示［4］。因而，當(dāng)一群顆粒物進(jìn)入到檢測(cè)區(qū)域時(shí)，在限定的低脈沖占用時(shí)間內(nèi)，通過(guò)不同電壓閾值的響應(yīng)情況來(lái)識(shí)別顆粒物的粒徑大小，從而實(shí)現(xiàn)不同粒徑顆粒物濃度的監(jiān)測(cè)。但有兩個(gè)局限性，其一是P1和P2兩個(gè)閾值電壓與電源電壓有關(guān)，當(dāng)電源電壓發(fā)生變化時(shí)，特別是低頻時(shí)，P1和P2的低脈沖占用時(shí)間很容易發(fā)生變化，這種變化與顆粒物數(shù)量和大小無(wú)關(guān)；其二，如圖1（b）所示，脈沖大小只是一個(gè)近似值，因?yàn)閭鞲衅鳠o(wú)法區(qū)分同一組中不同大小的兩個(gè)或多個(gè)粒子，因此，需要使用算法來(lái)進(jìn)一步估算粒子濃度［5］。

圖1 光散射顆粒物監(jiān)測(cè)儀測(cè)定原理（以Shinyei為例）Fig.1 Principle of light scattering particulatematter monitor（Shinyei for example）

3 傳感器的影響因素

低成本傳感器受到其原理和成本的限制，在實(shí)際使用過(guò)程中存在較大問(wèn)題。因此，很多研究者通過(guò)對(duì)低成本傳感器在不同時(shí)空差異、環(huán)境條件下的檢測(cè)限、精確性、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性、與標(biāo)準(zhǔn)參考監(jiān)測(cè)儀的相關(guān)性等性能進(jìn)行了對(duì)比研究。

3.1 儀器基本性能

儀器本身的基本性能包括檢測(cè)限、準(zhǔn)確性、重復(fù)性、重現(xiàn)性、線性響應(yīng)、穩(wěn)定性等。

3.1.1 檢測(cè)限

檢測(cè)限是指儀器能檢測(cè)到的最低濃度，有別于零濃度，可以估計(jì)為零污染濃度下傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)差的3倍。研究者們針對(duì)低成本傳感器檢測(cè)限的研究發(fā)現(xiàn)，不同的傳感器檢測(cè)限有較大差異，能低至1μg／m3，也能高達(dá)27μg／m3。即使是27μg／m3的檢出限也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐盟標(biāo)準(zhǔn)的，這可能歸結(jié)于在計(jì)算檢測(cè)限時(shí)，沒(méi)有考慮校準(zhǔn)曲線本身截距所造成的影響［4］。Zikova等［6］發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境濃度低于儀器檢測(cè)限（10μg／m3）的時(shí)，低成本顆粒物傳感器的監(jiān)測(cè)濃度偏差和精度會(huì)受到較大影響，因此不適合背景濃度測(cè)量和清潔環(huán)境下的測(cè)量。

3.1.2 重復(fù)性和重現(xiàn)性

重復(fù)性和重現(xiàn)性都是指儀器在相同測(cè)試條件下，測(cè)量示值的離散程度。不同的是，重復(fù)性是指同一臺(tái)儀器在相同條件下監(jiān)測(cè)時(shí)示值的離散度；而重現(xiàn)性是指不同儀器在使用同一套計(jì)算模型時(shí)示值的離散程度。

重復(fù)性的測(cè)量對(duì)于塵源的穩(wěn)定性有一定的要求，因此準(zhǔn)確的測(cè)量會(huì)有一定的難度。有研究者發(fā)現(xiàn)重復(fù)性在顆粒物濃度較低時(shí)會(huì)相對(duì)較低，這可能與檢測(cè)限和最佳濃度測(cè)量范圍有關(guān)［7］。

對(duì)于重現(xiàn)性，有不少研究表明大批量使用低成本傳感器時(shí)，需要進(jìn)行逐個(gè)校準(zhǔn)，說(shuō)明傳感器本身的重現(xiàn)性較差，但經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后，傳感器的重現(xiàn)性有了明顯提升［4，8］。也有研究者發(fā)現(xiàn)環(huán)境條件下，Speck傳感器在低濃度條件下具有良好的重現(xiàn)性，因而具有成為空間分布測(cè)量?jī)x器的巨大潛力［6］。此外，在實(shí)驗(yàn)室研究中，Manikonda等［9］探討了不同塵源（香煙、亞利桑那塵）時(shí)，量化重現(xiàn)性的均一化均方根誤差（nRMSE）值。塵源為亞利桑那塵時(shí)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于香煙塵源。此外，傳感器的重現(xiàn)性可能會(huì)因?yàn)閭鞲衅鲄^(qū)域中粒子的積累而惡化，粒子越大越容易積累，因此亞利桑那塵會(huì)更容易影響傳感器的重現(xiàn)性。

3.1.3 線性響應(yīng)

Wang等［7］以SidePak（TSIinc.）作為參比，研究了Shinyei PPD42NS、Samyoung DSM501A和Sharp GP2Y1010AU0F這3種基于光散射原理的傳感器，研究發(fā)現(xiàn)它們與參比儀器在顆粒物濃度范圍為0～1 000μg／m3內(nèi)線性響應(yīng)較好，R2均大于0.891 4；當(dāng)濃度再高時(shí)，線性響應(yīng)較差，說(shuō)明線性度依賴(lài)于監(jiān)測(cè)的顆粒物濃度范圍。此外，Manikonda等［8］發(fā)現(xiàn)Dylos監(jiān)測(cè)儀與參比儀器呈非線性關(guān)系，其原因可能是Dylos為雙通道監(jiān)測(cè)儀，PM2.5顆粒計(jì)數(shù)近似于將＞0.5μm通道減去＞2.5μm通道中的顆粒數(shù)，從而造成了與參比儀器間的非線性關(guān)系；而針對(duì)單通道的Speck、TSI AirAssure和UB AirSense傳感器則于參比儀器間有較強(qiáng)的線性響應(yīng)。整體來(lái)說(shuō)，光散射原理的低成本傳感器與標(biāo)準(zhǔn)參比儀器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)間有較強(qiáng)的線性相關(guān)性，但當(dāng)監(jiān)測(cè)的顆粒物濃度范圍超過(guò)了傳感器量程，或者是受到一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算的影響，或者環(huán)境因素變化時(shí)，可能會(huì)造成傳感器的線性響應(yīng)問(wèn)題［10～12］。

3.1.4 穩(wěn)定性

低成本傳感器的穩(wěn)定性對(duì)于環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)極度重要的性能參數(shù)，它表明傳感器在一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)性能處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定和良好的狀態(tài)，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)具有有效性［4］。Jiao等［13］對(duì)低成本傳感器進(jìn)行了為期2～6個(gè)月的穩(wěn)定性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)把天數(shù)作為一個(gè)變量因子時(shí)，低成本傳感器的調(diào)整后R2會(huì)增加，這可能是由于傳感器的老化和（或）灰塵聚集影響了傳感器的響應(yīng)，但天數(shù)很可能不是影響傳感器穩(wěn)定性的唯一影響因素。Sayahi等［13］針對(duì)攀藤的3款傳感器進(jìn)行了為期320天的長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究，發(fā)現(xiàn)季節(jié)會(huì)影響傳感器的性能，包括不同信號(hào)的傳感器和同一型號(hào)的不同傳感器均會(huì)因?yàn)榇杭竞投窘惶娑憩F(xiàn)出一定的傳感器內(nèi)變異性。已有的研究結(jié)果說(shuō)明目前低成本傳感器在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，其性能穩(wěn)定的保障性較弱，容易受到環(huán)境變化的影響，因此，需要對(duì)低成本傳感器進(jìn)行定期的校準(zhǔn)和更換，才能保證實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠。

3.2 儀器測(cè)量準(zhǔn)確性的影響因素

準(zhǔn)確性是指監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量示值與“真實(shí)值”（一般以標(biāo)準(zhǔn)參考值代替）間的差別。傳感器的準(zhǔn)確性是評(píng)價(jià)傳感器最基礎(chǔ)，但也是最重要的性能指標(biāo)；同時(shí)，也是影響因素最多的一個(gè)性能指標(biāo)，包括被測(cè)顆粒物的種類(lèi)及粒徑大小等性質(zhì)、環(huán)境溫度、環(huán)境相對(duì)濕度、氣象參數(shù)等方面。

3.2.1 顆粒物性質(zhì)的影響

低成本顆粒物傳感器采用的光散射原理就決定了它的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)受到顆粒物性質(zhì)的影響，顆粒物的成分和粒徑大小都對(duì)其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有較大影響。

（1）顆粒物種類(lèi)

對(duì)于不同廠家的低成本顆粒物傳感器，研究發(fā)現(xiàn)不同傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高度依賴(lài)于粒子成分和粒徑大小，能產(chǎn)生數(shù)10倍的差異［7］。這主要是因?yàn)椴煌馁|(zhì)的折射系數(shù)不同，在一定程度上影響光散射原理監(jiān)測(cè)顆粒物濃度。顆粒物的折射率分為實(shí)部和虛部，有機(jī)成分因其碳碳鍵間儲(chǔ)存的能量，對(duì)光有較大程度的吸收；而無(wú)機(jī)成分則對(duì)光幾乎沒(méi)有吸收，也就是說(shuō)虛部的折射率趨近于0［15］。不同材質(zhì)的顆粒物，尤其是實(shí)際環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，其有機(jī)和無(wú)機(jī)成分的比例均不相同，因而，要準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)顆粒物濃度則需要對(duì)實(shí)際監(jiān)測(cè)的材質(zhì)成分有針對(duì)性的校準(zhǔn)［8］。Zamora等［12］將3類(lèi)攀藤的顆粒物傳感器暴露于8種顆粒物源，分別是熏香、油酸、NaCl、滑石粉、烹飪排放物和不同粒徑大小的單分散聚苯乙烯乳膠球。研究發(fā)現(xiàn)PM2.5傳感器的精度較高，R2值對(duì)所有來(lái)源均大于0.86，但與參考儀器相比，其精度在13％至90％以上。

Bulot等［10］對(duì)比了Alphasense OPC-N2、Plantower PMS5003／7003、Honeywell HPMA115S0與附近背景站的傳感器讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)在1年的統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)，低成本顆粒物傳感器與參比儀器的相關(guān)性適中至較好（0.61＜r＜0.88，p＜0.0001），但低成本傳感器性能會(huì)隨不同顆粒物源和背景濃度而變化，相對(duì)濕度和溫度變化較小，這會(huì)限制該類(lèi)傳感器的應(yīng)用范圍。

（2）粒徑大小

Wang等［7］發(fā)現(xiàn)低成本顆粒物傳感器的輸出隨著顆粒物粒徑的增大而增大，而參比儀器SidePak則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。此外，不同廠家的低成本顆粒物傳感器對(duì)不同粒徑顆粒物的靈敏度也有較大差異。這主要是因?yàn)楦黝?lèi)儀器采用的光源不同，從成本和安全性角度考慮，低成本顆粒物傳感器多采用紅外光源，其波長(zhǎng)為870～940 nm之間，而價(jià)格較高的參比儀器則采用了波長(zhǎng)為670 nm左右的激光作為光源。雖然這兩種不同光源都屬于Mie系統(tǒng)（Mie regime），但顆粒物粒徑大小與光源波長(zhǎng)的關(guān)系表明基于光散射的顆粒物傳感器更接近于瑞利模式（Rayleigh regime）。當(dāng)顆粒物粒徑＜1μm時(shí)，攀藤顆粒物傳感器的準(zhǔn)確度最高，而當(dāng)粒徑在2.5～5μm范圍時(shí)顆粒物傳感器精度較差；此外，在環(huán)境監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，當(dāng)顆粒物為多分散時(shí)，傳感器的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度最高［12］。

3.2.2 環(huán)境因素的影響

環(huán)境因素除了影響傳感器本身以外，還會(huì)影響其監(jiān)測(cè)環(huán)境的狀態(tài)，包括顆粒物濕度、分散度、顏色等。因而，實(shí)際環(huán)境對(duì)傳感器準(zhǔn)確性的影響是一個(gè)復(fù)雜多因素影響的綜合結(jié)果，所以，對(duì)其進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)和校準(zhǔn)具有重要意義。

（1）相對(duì)濕度

相對(duì)濕度會(huì)在多方面影響顆粒物傳感器。首先，水自身的折射率決定了對(duì)紅外光的吸收，會(huì)導(dǎo)致光電二極管接收到的折射光強(qiáng)較弱，從而過(guò)高的估計(jì)顆粒物濃度；其次，高濃度的水蒸氣可能導(dǎo)致顆粒傳感器電路故障，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有偏差。而價(jià)格較高的參比儀器多有除濕功能，會(huì)對(duì)顆粒物進(jìn)行干燥，從而使得參比儀器不再具有“參比”意義。Wang等［7］發(fā)現(xiàn)在相同的顆粒物濃度狀態(tài)下，顆粒物傳感器和參比儀器均隨著相對(duì)濕度的增加而降低，且是上述濕度因素影響后的綜合結(jié)果。Magi等［16］對(duì)PA-II PM2.5進(jìn)行了為期16個(gè)月的環(huán)境試驗(yàn)，將相對(duì)濕度分為4個(gè)階段，分別為0～40%、40～60%、60～80%、80～100%，同時(shí)將處于相應(yīng)濕度范圍內(nèi)的所有檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，發(fā)現(xiàn)隨著相對(duì)濕度的增加，數(shù)據(jù)的偏差越大，并通過(guò)多元線性回歸模型對(duì)PA-II PM2.5的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，使PA-II PM2.5數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率提高了27～57%，其中相對(duì)于中、高相對(duì)濕度，PA-II PM2.5數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率提高幅度最大。說(shuō)明傳感器的準(zhǔn)確性強(qiáng)烈依賴(lài)于相對(duì)濕度（RH），當(dāng)相對(duì)濕度＞50%時(shí)傳感器精度下降。相對(duì)濕度雖然是一個(gè)綜合影響因素，但在以往的研究中也表明能通過(guò)一定的方法優(yōu)化后，在一定程度上提高低成本顆粒物傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性［16］。

（2）溫度

相比于濕度來(lái)說(shuō)，溫度對(duì)顆粒物濃度的檢測(cè)結(jié)果幾乎沒(méi)有影響，這主要是因?yàn)闇囟葘?duì)光散射和光的吸收影響不大。雖然從理論上來(lái)說(shuō)，溫度影響不大，但從目前的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度在一定程度上也是會(huì)影響傳感器測(cè)量準(zhǔn)確度。

出現(xiàn)上述相悖結(jié)論的原因可能是溫度的變化會(huì)在一定程度上影響傳感器的電路等硬件方面的性能，從而引起輕微的測(cè)量誤差。Wang等［7］發(fā)現(xiàn)溫度在5～32℃變化范圍內(nèi)，傳感器的輸出比率變化范圍為1.2～1.6，相比于相對(duì)濕度成倍的影響情況，認(rèn)為溫度對(duì)傳感器輸出影響相對(duì)較少。但會(huì)在極端溫度環(huán)境下影響顆粒物濃度的測(cè)定，例如有些顆粒物傳感器（PPD、DSM等）中顆粒上升氣流的流速是由熱電阻與環(huán)境之間的溫差決定的［7］。Olivares等［17］報(bào)道，基線點(diǎn)傳感器的響應(yīng)線性與溫度成正比。然而，同一位主要作者后來(lái)報(bào)告說(shuō)，這種線性關(guān)系可能是因?yàn)闇囟扔绊懕粶y(cè)粒子，而不是因?yàn)樗绊憘鞲衅鳎?8］。攀藤顆粒物傳感器能夠在低溫、高溫和運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生有意義的數(shù)據(jù)表明溫度對(duì)其影響不大［11］。

總體而言，場(chǎng)地研究得出的一致結(jié)論為低成本傳感器的測(cè)量結(jié)果不受溫度變化的影響。這與實(shí)驗(yàn)室研究的結(jié)論相悖，其主要原因可能在于調(diào)查環(huán)境不同，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，無(wú)法控制所有可能影響傳感器測(cè)量結(jié)果的變量，因此不能推斷出因果關(guān)系。

（3）其他氣象參數(shù)的影響

不同傳感器之間的準(zhǔn)確性差異，可歸因于不同的波長(zhǎng)、光源和探測(cè)器的方向，粒子從入口到傳感器的傳輸模式，以及不同儀器的空氣流量等因素。測(cè)試的單元數(shù)相對(duì)較少（13個(gè)）也可能影響結(jié)果［9］。風(fēng)等環(huán)境因素會(huì)影響顆粒物傳感器的性能，另一方面來(lái)說(shuō)，該類(lèi)傳感器可以跟蹤污染的短期事件，特別是結(jié)合風(fēng)的數(shù)據(jù)，因而可以在適當(dāng)考慮復(fù)雜環(huán)境因素情況下，低成本PM傳感器可能適用于沒(méi)有或不可行的參考標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的PM監(jiān)測(cè)，并且它們可能在研究空氣中PM濃度的空間局地性方面有用［10］。

4 結(jié)論

低成本傳感器因其巨大的價(jià)格、體積等優(yōu)勢(shì)，被廣泛地應(yīng)用于包括揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)儀、微型空氣監(jiān)測(cè)站等的綜合性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)，直接參與我國(guó)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，助力我國(guó)大氣污染區(qū)域精細(xì)化管理。

目前，商用低成本傳感器的規(guī)格在許多情況下使用有限，因?yàn)樗鼈兺ǔ](méi)有進(jìn)行足夠的測(cè)試，覆蓋所需的應(yīng)用范圍。為解決這一差距，一些研究人員或政府組織對(duì)實(shí)際傳感器／監(jiān)測(cè)性能進(jìn)行了評(píng)估，以適應(yīng)特定的使用模式和應(yīng)用環(huán)境［4，6，8，10～12，14，16，19～21，24］。然而，不同的評(píng)估是如何進(jìn)行的，以及他們的發(fā)現(xiàn)在多大程度上具有可比性，都存在著可變性，因此很多的研究會(huì)出現(xiàn)相悖的結(jié)論。

美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家、政府與企業(yè)合作出臺(tái)了針對(duì)低成本傳感器評(píng)價(jià)的一般指南，但大多針對(duì)氣體類(lèi)傳感器，對(duì)顆粒物傳感器關(guān)注度還不夠。其中美國(guó)的一個(gè)針對(duì)低成本傳感器的指南里對(duì)傳感器的線性、準(zhǔn)確性、精度、響應(yīng)時(shí)間、檢出限、監(jiān)測(cè)范圍、溫度和相對(duì)濕度（RH）的影響、共污染物干擾等性能的評(píng)價(jià)方法和內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定，同時(shí)針對(duì)低成本傳感器需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)和實(shí)際環(huán)境評(píng)價(jià)兩部分，并詳細(xì)闡述了實(shí)施流程［22，23］。

但我國(guó)對(duì)于低成本顆粒物傳感器方面的評(píng)價(jià)指南、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等均處于空白，導(dǎo)致了顆粒物傳感器的市場(chǎng)亂象，嚴(yán)重影響我國(guó)大氣污染防控項(xiàng)目的開(kāi)展。因此，在充分調(diào)研市場(chǎng)上低成本顆粒物傳感器的種類(lèi)和特性后，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景和類(lèi)型的低成本傳感器開(kāi)展有針對(duì)性的性能評(píng)價(jià)，確定評(píng)價(jià)必要的性能參數(shù)，探索科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法，最終發(fā)布相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、校準(zhǔn)規(guī)范等文件，規(guī)范我國(guó)低成本傳感器的市場(chǎng)，提高低成本傳感器的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性、環(huán)境適應(yīng)性、深度挖掘和提高低成本顆粒物傳感器的優(yōu)勢(shì)功能，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)大氣污染網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)有重要意義。