重量法監(jiān)測PM2.5的質(zhì)量管理

張俊峰

（沁源縣環(huán)境保護監(jiān)測站，山西 長治 046500）

重量法監(jiān)測PM2.5的質(zhì)量管理

張俊峰

（沁源縣環(huán)境保護監(jiān)測站，山西 長治 046500）

目前，我國已有的PM2.5自動監(jiān)測技術(shù)多數(shù)都是從外國引進的，PM2.5自動監(jiān)測技術(shù)主要有重量法、β射線吸收法、微量振蕩天平法以及散射激光雷達法，但散射激光雷達法目前仍處于科研監(jiān)制過程，還沒有通過檢測標準認證。本文基于前三種監(jiān)測技術(shù)，對重量法監(jiān)測PM2.5顆粒物的質(zhì)量進行深入分析，以確保PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。

重量法監(jiān)測技術(shù)；PM2.5；質(zhì)量管理

PM2.5指的是大氣中直徑小于或者等于2.5 μm的顆粒物，也稱入肺顆粒物，其直徑不超過人發(fā)絲的1/20。PM2.5與大氣顆粒物相比，不僅毒素多、輸送距離遠，且有害物質(zhì)停留的時間也比較長，對人體健康和空氣環(huán)境質(zhì)量影響更大。

1 PM2.5的危害

PM2.5的危害主要有直接危害和間接危害，直接危害指由于PM2.5顆粒物直徑小，鼻腔和呼吸道對其起不到過濾的作用，因此可以直接通過人體呼吸道進入肺部，并會一直停留在肺部，對氣體交換有一定的影響，輕則引發(fā)或者加重肺部疾病，重則會誘發(fā)惡性疾病，如肺癌。

2 PM2.5的監(jiān)測技術(shù)

2.1 重量法

重量法是最直接、最可靠的驗證其他方法檢測PM2.5是否標準的標桿方法，其是通過具有切割功能的采樣儀器，對空氣的體積以恒速進行定量抽取，使濾膜對環(huán)境大氣PM2.5有效截留，然后再根據(jù)濾膜采樣前后的重量差和體積計算出PM2.5顆粒物的濃度[1]。但要想實現(xiàn)對PM2.5進行自動監(jiān)測，則需要用到β射線吸收法和微量震蕩天平法。

2.2 β射線吸收法

β射線吸收法是利用β射線發(fā)生源產(chǎn)生β射線透過采集有灰塵的濾膜，將PM2.5顆粒物樣品氣體的濕度調(diào)整到35%以下。濾膜有兩側(cè)，一側(cè)設(shè)置有β射線源，另一側(cè)是β射線檢測器。隨著濾膜收集的PM2.5顆粒物的不斷增多，PM2.5顆粒物的質(zhì)量也會隨著PM2.5數(shù)量的增多而增高，因此，β射線檢測器所檢測到的β射線強度也會有明顯的減弱。采樣儀器通過對β射線檢測器信號變化的分析，從而得出在濾膜一定時段內(nèi)所采集到的PM2.5顆粒物的數(shù)量，并結(jié)合樣品的體積，從而得出采樣時段內(nèi)PM2.5顆粒物的濃度。但在實際測量過程中，標準膜片和實際情況并不一樣，所以導(dǎo)致其測量的準確性不僅與采樣流量有關(guān)系，同時還會受到PM2.5顆粒物成分的影響，但同時又由于β射線吸收法可以實現(xiàn)自動連續(xù)監(jiān)測，且測量結(jié)果的準確性又高于微量振蕩天平法，所以得到國內(nèi)外環(huán)境檢測機構(gòu)的一致認可。

2.3 微量振蕩天平法

微量振蕩天平法是通過裝有空心錐形的玻璃管將采集到的PM2.5顆粒物吸附到濾膜上。空心錐形玻璃管在工作時間一直處于振蕩狀態(tài)，采樣儀器通過空心錐形的玻璃管的振蕩變化而計算出PM2.5顆粒物的具體數(shù)量，然后再根據(jù)采集到的PM2.5顆粒物的樣品體積計算出PM2.5顆粒物的濃度。但是，為了消除測量過程中水汽的影響，PM2.5顆粒物需要進行加溫工作，而對PM2.5顆粒物進行加溫又會對其揮發(fā)性物質(zhì)造成一定的損失，從而影響到PM2.5顆粒物濃度結(jié)果的準確性，為了對PM2.5顆粒物濃度的結(jié)果進行校準，知名廠商賽默飛研制出了FDMS，也就是“濾膜動態(tài)測量系統(tǒng)”。

3 重量法監(jiān)測PM2.5的因素

3.1 濾膜選擇和控制

根據(jù)樣品采集的目的可對濾膜進行自主選擇，濾膜分為兩種，一種是有機濾膜，主要有聚氧乙烯濾膜、聚丙烯濾膜和混合纖維濾膜，另一種是無機濾膜，主要有玻璃纖維濾膜和石英濾膜。但無論是哪一種濾膜，其對0.3 μm的標準顆粒物的截留效果都高于99%。另外，濾膜的主要特征是吸濕性小、化學(xué)穩(wěn)定性能好、壓力損失小以及強度好。

首先，在使用之前，應(yīng)對濾膜進行全面的檢查，目的主要是為了看其是否破損或者有針孔存在；第二，濾膜在使用前后需要在溫度為15 ℃～30 ℃的條件下放置24 h，濕度應(yīng)控制在45%～55%；第三，濾膜應(yīng)放置在干凈光滑的紙袋中，在轉(zhuǎn)移濾膜時，必須要用鑷子接觸濾膜，千萬不可用手直接接觸濾膜，在轉(zhuǎn)移過程中濾膜如果不慎破損，需要在收集后再對其進行處理（則此濾膜作廢）；第四，當采樣結(jié)束后，觀察樣品的濾膜，檢查濾膜在采樣過程中是否有遭到破損，或濾膜邊緣的輪廓不清晰，如果有則濾膜將作廢；第五，對濾膜進行保存時，應(yīng)將粘有灰塵的一面進行對折放入干凈的紙袋中，并做好樣品交接、保存工作，以避免樣品遺失或者被玷污[2]；第六，濾膜采集完成后，如果不能立即稱重，應(yīng)將濾膜保存于4 ℃的環(huán)境下。在對樣品進行稱量前，需要在使用前的溫度和濕度條件下放置24 h，然后再對其進行稱量，且濾膜使用前后所用的天平應(yīng)是同一臺分析天平；第七，采樣前后的每張濾膜都應(yīng)進行恒重處理，即第一次恒重后在平衡1 h稱重，兩次重量之差分別小于0.4 mg或0.04 mg；第八，在稱量樣品的同時應(yīng)稱量兩張標準濾膜，若標準濾膜稱出的重量在原始質(zhì)量±5 mg（大流量）或±0.5 mg（中、小流量）范圍內(nèi)，則該批樣品濾膜稱量合格，數(shù)據(jù)可用，否則重新稱量該批樣品。

3.2 采樣儀器的維護與校準

在對PM2.5顆粒物進行采樣前，首先要對采樣儀器進行全面的檢查，看其是否能夠正常工作，檢查采用儀器的頭部是否存在漏氣問題以及采樣夾的濾網(wǎng)及其切割器的清潔度是否達到標準。每個月對采樣流量的檢定至少有一次是用合格流量對其進行校驗的，且保證采樣流量的誤差始終小于5%。濾膜在對PM2.5顆粒物進行采集工作時，一定要保證PM2.5顆粒物與濾膜四周保持清晰的界限，如果PM2.5顆粒物和濾膜的界限模糊不清，則需要對現(xiàn)有濾膜的密封墊立即進行更換。

3.3 采樣時間及位置

采樣時間應(yīng)該按照采樣規(guī)范進行，在1 d之內(nèi)，使用間斷采樣方式測定濃度次數(shù)要大于4次，采樣時間累積起來應(yīng)超過18 h，如果使用連續(xù)采樣對濃度進行測定，采樣時間每天至少需要12 h。另外，在對PM2.5顆粒物進行采樣時，采樣儀器的入口處與地面高度應(yīng)大于1.5 m的高度；監(jiān)測點的四周應(yīng)非常廣闊，采樣口的水平線位置與監(jiān)測點四周建筑物的高度夾角不能大于30°，且避開吸附力強烈的建筑物[3]，避開污染源，與污染源的距離最少是20 m。

3.4 大氣參數(shù)測定

大氣氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和濕度不僅對PM2.5顆粒物的擴散和分布有直接影響，且對PM2.5顆粒物的采用和體積換算也有一定的影響，當采樣結(jié)束后，需要對采樣點位置的溫度和壓力進行詳細的記錄，如果有條件支持，還可以對風(fēng)向風(fēng)速和濕度進行觀測。另外，采樣一定要在天氣晴朗的條件下進行。

3.5 采樣儀器的選擇

樣品采集儀器最常見的有過濾式、慣性沖擊、靜電沉降類以及溫差迫降類四種采集器。采集儀器的選擇對PM2.5顆粒物的監(jiān)測結(jié)果有非常大的影響，考慮到采集儀器方便攜帶和方便操作，所以可以選擇流量多層沖擊式的采樣儀器。

4 總結(jié)

綜上所述，在對PM2.5顆粒物進行濃度監(jiān)測時，只有做好各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，才能避免失誤和誤差，從而為環(huán)境科研提供精準、可靠的數(shù)據(jù)信息。

1 劉 巍，張文閣，夏 春.基于重量法測定PM2.5濃度的測量不確定度分析[J].工業(yè)計量，2016，26（3）：51-53.

2 張麗男，楊 玉，王 娜.淺析PM2.5來源和監(jiān)測方法[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，（8）：5412.

3 曾德政.重量法監(jiān)測PM2.5質(zhì)量控制探討[J].科技信息，2012，（23）：413.

The Quality Management of PM2.5 by Gravimetric Method

Zhang Junfeng
(Qinyuan County Environmental Monitoring Station, Changzhi 046500, China)

China's current PM2.5 automatic monitoring technology is mostly introduced from foreign countries, PM2.5 automatic monitoring technology mainly weight method, β-ray absorption method, micro-oscillation balance method and scattering laser radar method, but the scattering laser radar method Which is still in the process of scientific research and production, has not yet passed the testing standard certification, so this article based on the first three kinds of monitoring technology, the weight of the PM2.5 particles to monitor the quality of the in-depth analysis to ensure that PM2.5 monitoring data reliability and accuracy Sex.

weight method monitoring technology; PM2.5; quality management

X831

A

1008-9500(2017)05-0131-03

2017-01-11

張俊峰（1969-），女，山西沁河鎮(zhèn)人，本科，從事環(huán)境監(jiān)測工作。