龐泉溝夏季環(huán)境空氣顆粒物（PM10、PM2.5）比對監(jiān)測分析

孫麗娟+南瑞賢+馬小榮+周建強(qiáng)

（山西省環(huán)境監(jiān)測中心站，山西 太原 030027）

摘要：通過2016年夏季在國家大氣背景站龐泉溝環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行的顆粒物手工采樣與自動(dòng)儀器的比對監(jiān)測顯示：Thermo1405型顆粒物自動(dòng)監(jiān)測儀用于監(jiān)測PM10時(shí)系統(tǒng)性誤存在負(fù)偏差，Thermo5030型顆粒物自動(dòng)監(jiān)測儀用于監(jiān)測PM2.5時(shí)系統(tǒng)性誤差在規(guī)定允許范圍內(nèi)，兩臺儀器的初始精密度均在允許偏差范圍內(nèi)，PM10和PM2.5的手工采樣和自動(dòng)儀器監(jiān)測值變化趨勢具有非常高的一致性。

關(guān)鍵詞：PM10 PM2.5 ；手工監(jiān)測；自動(dòng)監(jiān)測；比對

大氣顆粒物是危害人體健康和影響大氣環(huán)境質(zhì)量的主要污染物，在全球氣候和環(huán)境變化中扮演著重要角色[1]，這些影響或效應(yīng)主要與其濃度、化學(xué)組成和粒徑分布有關(guān)，相關(guān)的研究備受關(guān)注[2]。目前，中國大氣顆粒物監(jiān)測主要依靠自動(dòng)監(jiān)測進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，與手工監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法相比，具有數(shù)據(jù)采集效率高，可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)勢，但在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性方面一直存在質(zhì)疑[3]。

本文通過2016年5月24日-6月13日，在國家大氣背景站龐泉溝環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)的環(huán)境空氣顆粒物 （PM10、PM2.5）自動(dòng)監(jiān)測開展了手工比對，（以下簡稱“比對”），分析了美國Thermo1405和Thermo5030顆粒物自動(dòng)監(jiān)測儀與 Thermo2025i-D手工監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)方法比對結(jié)果情況，對造成結(jié)果差異的原因進(jìn)行了簡單分析，對顆粒物采樣器的準(zhǔn)確性進(jìn)行核準(zhǔn)。

1.實(shí)驗(yàn)方法

1.1監(jiān)測儀器與方法

顆粒物（PM10和PM2.5）采樣儀器為熱電2025i雙通道顆粒物連續(xù)自動(dòng)采樣器；本實(shí)驗(yàn)采用兩臺雙通道自動(dòng)采樣器平行采樣，采樣總流量為16.7L/min，采樣濾膜為美國Thermo 47mm特氟龍濾膜，根據(jù)《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定-重量法》（HJ618-2011），對濾膜采樣前的預(yù)處理，采樣前后稱重及質(zhì)量保證進(jìn)行操作，使用德國康姆德潤達(dá)AWS-1型百萬分之一天平稱重對濾膜進(jìn)行稱重。

顆粒物PM10和PM2.5自動(dòng)監(jiān)測分別使用美國Thermo1405和5030顆粒物自動(dòng)監(jiān)測儀，自動(dòng)監(jiān)測儀的原理均為國家《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJ653-2013）推薦方法。

1.2監(jiān)測點(diǎn)位和監(jiān)測時(shí)間

監(jiān)測點(diǎn)位位于山西省國家大氣背景站龐泉溝，采樣高度15m，手工采樣儀器和自動(dòng)監(jiān)測儀采樣口相互距離均超過1.5m。

此次比對監(jiān)測時(shí)間為2016年5月24日-6月13日，每兩天連續(xù)自動(dòng)采樣47h，（另1個(gè)小時(shí)用于取換膜及流量檢查或校準(zhǔn)），采樣時(shí)間段為前兩日10：00am到當(dāng)日9：00am。

2.結(jié)果與討論

2.1監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性分析

2016年5月24日-6月13日實(shí)驗(yàn)期間，共獲取10d手工監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)采集儀器故障，僅得到6d的PM10和8d的PM2.5自動(dòng)監(jiān)測監(jiān)測數(shù)據(jù)，PM102組手工平行樣品結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.54%～4.97%，PM2.5 2組手工平行樣品結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.19%～3.28%。因?yàn)镻M10和PM2.5的2組手工平行監(jiān)測數(shù)據(jù)都在可行的濃度區(qū)間，且數(shù)據(jù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差都小于10%，因此可判斷10組手工監(jiān)測數(shù)據(jù)都可靠有效。

為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，Thermo1405型PM10和5030型PM2.5自動(dòng)監(jiān)測儀每周都會(huì)進(jìn)行流量校準(zhǔn)，每月進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)膜校準(zhǔn)。

2.2自動(dòng)與手工數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析

以《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（HJ655-2013）中關(guān)于參比方法比對調(diào)試回歸曲線的斜率K，截距b和相關(guān)系數(shù)r的要求為標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)自動(dòng)數(shù)據(jù)與手工數(shù)據(jù)的相關(guān)性。由于現(xiàn)場比對中獲取的數(shù)據(jù)量有限，僅將此項(xiàng)指標(biāo)作為參考評價(jià)。

根據(jù)背景站比對數(shù)據(jù)，其相關(guān)性分析作圖如圖1所示，由相關(guān)性分析圖提取相關(guān)性指標(biāo)列表1如下：

2.2.1PM2.5比對情況

相關(guān)系數(shù)、斜率、截距均在要求范圍內(nèi)。

2.2.1PM10比對情況

相關(guān)系數(shù)、截距均在要求范圍內(nèi)，斜率不在要求范圍內(nèi)。

3.結(jié)論

（1）Thermo1405型顆粒物自動(dòng)監(jiān)測儀用于監(jiān)測PM10時(shí)存在系統(tǒng)性誤差，為負(fù)偏差，儀器的精密度在允許偏差范圍內(nèi)，手工采樣和自動(dòng)監(jiān)測儀器分別測得的PM10數(shù)據(jù)的變化趨勢具有非常高的一致性。

（2）Thermo5030型顆粒物自動(dòng)監(jiān)測儀用于監(jiān)測PM2.5時(shí)在規(guī)定允許值范圍內(nèi)；儀器的精密度在允許偏差范圍內(nèi)，手工采樣和自動(dòng)監(jiān)測儀器分別測得的PM2.5數(shù)據(jù)的變化趨勢亦具有非常高的一致性。

參考文獻(xiàn)

[1]Singh A， Dey S. Influence of aerosol composition on visibility in megacity Delhi [J].Atmospheric Environment， 2012，62：367-373.

[2]范雪波，劉衛(wèi)，王廣華，等.杭州市大氣顆粒物濃度及組分的粒徑分布[J].中國環(huán)境科學(xué)，2011，31（1）：13-18.

[3]朱軼，等.長沙城區(qū)PM10和PM2.5的污染特征及氣象因素溯源分析研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013（11）：50-51.