環(huán)境空氣中PM2.5自動監(jiān)測方法比較及應(yīng)用探究

姚洋 左安飛 馮宗友

摘? ?要：環(huán)境空氣PM2.5自動監(jiān)測為環(huán)境污染治理提供了指導(dǎo)與方向，需要相關(guān)人員重點關(guān)注?；诖?，本文說明了β射線法、振蕩天平法這兩種PM2.5自動監(jiān)測的常見方法，并在理論對比的基礎(chǔ)上展開了對比試驗，得出兩者均有較高的適用性，且β射線法的應(yīng)用價值更高。同時，還從國內(nèi)外兩個角度說明了環(huán)境空氣中PM2.5自動監(jiān)測儀器的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PM2.5? 自動監(jiān)測? β射線法? 振蕩天平法

中圖分類號：X823? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0137-02

1? 環(huán)境空氣中PM2.5自動監(jiān)測的常見方法分析

1.1 β射線法

就當(dāng)前我國環(huán)境空氣中PM2.5的自動監(jiān)測情況來看，β射線法是一種較為常用的方式，其主要利用了β射線的衰弱量來完成監(jiān)測。結(jié)合β射線的不同衰弱量，能夠完成檢測空氣中顆粒物質(zhì)量的增加量的測定。在這一過程中，空氣樣本經(jīng)采樣后吸入采樣管，此時，氣樣中包含的顆粒物會被截留于濾膜處;引入β射線后，顆粒物會吸收β射線的能量，使得其出現(xiàn)衰弱量;利用測定的衰弱量與顆粒物質(zhì)量增量之間關(guān)系的計算，能夠最終確定氣樣中顆粒物的質(zhì)量濃度，完成一次PM2.5監(jiān)測。

1.2 振蕩天平法（TEOM法）

除了β射線法之外，振蕩天平法也是PM2.5自動監(jiān)測的常見方法，目前，已經(jīng)在我國的多個城市中得到了應(yīng)用。在這一監(jiān)測方法中，主要應(yīng)用了TEOM監(jiān)測儀器完成實際的PM2.5監(jiān)測。此時，利用石英錐形管上部位置的濾膜，能夠確保膨脹系數(shù)始終處于較低的狀態(tài)，從而實現(xiàn)“濾膜-錐形管-顆粒物”為一體的集成式振蕩系統(tǒng)[1]。在實際的PM2.5自動監(jiān)測過程中，要在自然頻率的條件下振蕩試管，在這一過程中，截留于濾膜處的顆粒物質(zhì)量會發(fā)生一定的變化，使得振蕩頻率發(fā)生改變。通過振蕩頻率的變化值，能夠完成對PM2.5的自動監(jiān)測。

2? 環(huán)境空氣中PM2.5自動監(jiān)測的常見方法比較分析

2.1 PM2.5自動監(jiān)測方法的理論比較

從理論角度上進行分析能夠發(fā)現(xiàn)，上述兩種PM2.5自動監(jiān)測方法存在著較大的差異。對于β射線法來說，其最終的測定結(jié)果具有更強的直觀性，且整個的監(jiān)測過程更加簡單，環(huán)境較為安定。一般情況下，利用β射線法能夠在1h之內(nèi)完成一項數(shù)據(jù)量的監(jiān)測，且并不需要過多的人工維護。而對于振蕩天平法來說，其在整個的監(jiān)測過程中需要人員持續(xù)性的控制采樣管，且要時時關(guān)注濾膜的實際振動狀態(tài)。由此能夠看出，相比于振蕩天平法來說，β射線法有著更加簡單的操作過程，技術(shù)難度也相對較低?？梢缘贸觯律渚€法有著更高的應(yīng)用價值。

2.2 PM2.5自動監(jiān)測方法的試驗比較

2.2.1 試驗設(shè)置

為了確保方法比較的全面性與準(zhǔn)確性，除了完成理論角度上的對比之外，筆者還進行了試驗比較的方式。在本次對比試驗中，針對β射線法，設(shè)置了一臺非自動采樣器，以及兩臺β射線自動監(jiān)測設(shè)備;針對振蕩天平法，同樣設(shè)置了非自動采樣器，并配置了TEOM監(jiān)測儀器。同時，還配置了一些通用設(shè)備確保該對比試驗的順利展開，包括超細型玻璃纖維濾膜、0.0001%的天平。針對本次對比試驗，設(shè)定的試驗參數(shù)具體如下：采樣流量16.6L/min;采樣時間間隔1h;每小時的平均采樣時長為39min。

2.2.2 試驗結(jié)果分析

結(jié)合上述的對比試驗配置以及不同方法的監(jiān)測流程，得出的結(jié)果具體如下：當(dāng)采樣時間為1d時，非自動采樣器測定均值為143.43、β射線法設(shè)備測定均值為136.34、偏差為-1.92%、振蕩天平法設(shè)備測定偏差為0.34%;當(dāng)采樣時間為兩天時，非自動采樣器測定均值為203.13、β射線法設(shè)備測定均值為178.08、偏差為-12.32%、振蕩天平法設(shè)備測定均值為203.87、偏差為0.34%;當(dāng)采樣時間為3d時，非自動采樣器測定均值為191.75、β射線法設(shè)備測定均值為180.42、偏差為-5.91%、振蕩天平法設(shè)備測定均值為197.42、偏差為-1.82%;當(dāng)采樣時間為4d時，非自動采樣器測定均值為220.31、β射線法設(shè)備測定均值為196.23、偏差為-10.91%、振蕩天平法設(shè)備測定均值為216.32、偏差為-3.02%;當(dāng)采樣時間為5d時，非自動采樣器測定均值為227.03、β射線法設(shè)備測定均值為197.86、偏差為-12.84%、振蕩天平法設(shè)備測定均值為220.20、偏差為-2.29%;當(dāng)采樣時間為6d時，非自動采樣器測定均值為192.81、β射線法設(shè)備測定均值為174.62、偏差為-9.45%、振蕩天平法設(shè)備測定均值為188.38、偏差為-15.41%;當(dāng)采樣時間為7d時，非自動采樣器測定均值為127.96、β射線法設(shè)備測定均值為100.62、偏差為-21.37%、振蕩天平法設(shè)備測定均值為108.23、偏差為-2.66%;當(dāng)采樣時間為8d時，非自動采樣器測定均值為126.21、β射線法設(shè)備測定均值為115.14、偏差為-7.72%、振蕩天平法設(shè)備測定均值為166.86、偏差為-2.62%;當(dāng)采樣時間為9d以及10d時，非自動采樣器測定均值分別為171.35和199.41、β射線法設(shè)備測定均值分別為178.08和168.62、偏差分別為-7.72%和-15.42%、振蕩天平法設(shè)備測定均值分別為166.86和188.92、偏差分別為為-5.25%和-6.83%。能夠得出，非自動監(jiān)測設(shè)備的相關(guān)系數(shù)低于自動監(jiān)測設(shè)備，存在一定的質(zhì)量缺陷;兩種監(jiān)測方法均具有適用性。

3? 環(huán)境空氣中PM2.5自動監(jiān)測儀器的應(yīng)用探究

3.1 國內(nèi)PM2.5自動監(jiān)測儀器的應(yīng)用情況分析

在我國，使用的PM2.5自動監(jiān)測儀器的類別相對復(fù)雜，由于對于PM2.5的治理處于初級階段、發(fā)展時間相對較短，所以尚未出現(xiàn)固定的監(jiān)測儀器。因此，在本次分析中，僅能夠從監(jiān)測技術(shù)的角度上完成。對于β射線法來說，其應(yīng)用的儀器設(shè)備有著較好的自動化程度，實際測定結(jié)果也更為準(zhǔn)確。但是，在高溫等特殊的條件下，其儀器設(shè)備十分容易出現(xiàn)失準(zhǔn)的問題，必須要使用FDMS方法或是一系列較為復(fù)雜的操作完成失準(zhǔn)現(xiàn)象的解決與彌補。此時，要利用FDMS方法完成氣樣的預(yù)處理與監(jiān)測，然后再完成后續(xù)的監(jiān)測與計算[2]。

對于振蕩天平法來說，其整體表現(xiàn)與β射線法較為相似。結(jié)合理論分析能夠得出，在我國的PM2.5自動監(jiān)測中，β射線法及相應(yīng)的儀器有著更好的應(yīng)用效果。

3.2 國外PM2.5自動監(jiān)測儀器的應(yīng)用情況分析

在國外的PM2.5自動監(jiān)測過程中，常使用振蕩天平法及其相關(guān)設(shè)備完成。該設(shè)備準(zhǔn)確率與監(jiān)測效果較高，但是也存在著在特殊條件下失準(zhǔn)的問題。因此，為了彌補這一缺陷，在實際的監(jiān)測中普遍將振蕩天平法與FDMS方法結(jié)合使用。此時，得到的顆粒物質(zhì)量濃度有著更高的準(zhǔn)確性。另外，一些先進的西方國家已經(jīng)完成了FDMS、TEOM一體化監(jiān)測設(shè)備的研制，值得我國引入與學(xué)習(xí)。

4? 結(jié)語

就當(dāng)前我國環(huán)境空氣中PM2.5的自動監(jiān)測情況來看，β射線法、振蕩天平法是較為常用的方式，有著較高的監(jiān)測準(zhǔn)確性。結(jié)合理論與對比試驗?zāi)軌虻贸觯瑑烧呔兄^高的適用性，但是β射線法及相應(yīng)的儀器有著更好的應(yīng)用效果。通過分析我國與國外的PM2.5自動監(jiān)測儀器應(yīng)用能夠了解到，F(xiàn)DMS、TEOM一體化監(jiān)測設(shè)備有著更高的監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性，有著較高的學(xué)習(xí)與引入價值。

參考文獻

[1] 許娟娟，陳歡，胡瑞豐.環(huán)境空氣中PM2.5自動監(jiān)測方法比較及應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（2）：39.

[2] 楊麗平，李德春，劉海江.環(huán)境空氣中PM2.5自動監(jiān)測方法的比較及監(jiān)測儀器應(yīng)用分析[J].中國高新科技，2017，1（5）：62-64.