重量法測(cè)定室內(nèi)空氣中PM10的不確定度評(píng)定

王永姣 束亮亮 姜耀鵬

摘要：測(cè)量不確定度是表征賦予被測(cè)量量值分散性的非負(fù)參數(shù)。按照評(píng)定方法分為標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度。其中標(biāo)準(zhǔn)不確定度又分為A類(lèi)、B類(lèi)、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征。A類(lèi)不確定度是用統(tǒng)計(jì)分析方法評(píng)定;B類(lèi)不確定度是由系統(tǒng)效應(yīng)引起，用非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定。本文用重量法測(cè)定室內(nèi)空氣中PM10含量，對(duì)其不確定度進(jìn)行分析。PM10含量測(cè)試不確定度是由現(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室分析兩部分引起的，通過(guò)分別計(jì)算然后合成得出相應(yīng)不確定度。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)空氣;PM10;不確定度

中圖分類(lèi)號(hào)：X513? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 檢測(cè)方法和原理

1.1 檢測(cè)依據(jù)

依據(jù)GB/T 17095-1997《室內(nèi)空氣中可吸入顆粒物衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行室內(nèi)空氣PM10檢測(cè)[1-3]。

1.2 檢測(cè)原理

利用二段可吸入顆粒物采樣器，以采樣流量13 L/min分別將粒徑≥10 μm的顆粒采集在沖擊板的玻璃纖維濾紙上，將粒徑≤10 μm的顆粒采集在預(yù)先恒重的玻璃纖維濾紙上，采好后取下稱(chēng)其重量，以采集10 μm顆粒物的重量除以采樣標(biāo)準(zhǔn)體積得到顆粒物的濃度[4]。

1.3 檢測(cè)步驟

用皂膜流量計(jì)校準(zhǔn)采樣器的流量計(jì)，旋開(kāi)PM10采樣頭，將已經(jīng)恒重的濾紙放在沖擊環(huán)下，并于沖擊環(huán)上放置環(huán)形濾紙，然后將采樣頭旋緊。采樣器要放在室內(nèi)有代表性的位置。接通電源，打開(kāi)儀器開(kāi)關(guān)，將采樣器流量調(diào)至13 L/min，采樣時(shí)間為24 h，記錄采樣時(shí)室內(nèi)溫度和壓力，記錄準(zhǔn)確采樣時(shí)間。

采樣結(jié)束后取下濾紙置于濾紙盒帶回實(shí)驗(yàn)室，在與采樣前相同的環(huán)境中放置24 h，稱(chēng)量至恒重[5]，用稱(chēng)量值減去空白濾紙重量就得到室內(nèi)可吸入顆粒物PM10的重量。

2 儀器材料

（1）可吸入顆粒物采樣器，型號(hào)：TY-13;

（2）電子天平，型號(hào)：MS204S/01;

（3）皂膜流量計(jì)，型號(hào)：SC-105B;

（4）空盒氣壓表，型號(hào)：DYM3;

（5）溫濕度儀，型號(hào)：testo625;

（6）璃纖維濾紙，直徑50 mm;外周直徑53 mm，內(nèi)周直徑40 mm。

3 數(shù)學(xué)模型

4 不確定度來(lái)源分析及評(píng)定

4.1 不確定度來(lái)源分析

由顆粒物PM10檢測(cè)方法（重量法）及數(shù)學(xué)模型分析，其不確定度來(lái)源為現(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室分析兩方面[6]。PM10現(xiàn)場(chǎng)采樣引入的不確定度主要包括：①采樣器流量的不確定度;②采樣時(shí)間的不確定度;③空盒氣壓表測(cè)量空氣壓力的不確定度;④溫度計(jì)測(cè)室內(nèi)空氣溫度的不確定度。由顆粒物PM10實(shí)驗(yàn)室分析引入的不確定度包括：①電子天平引入的不確定度;②重復(fù)測(cè)量樣品引入的不確定度。

4.2 不確定度評(píng)定

4.2.1 顆粒物PM10現(xiàn)場(chǎng)采樣引入的不確定度

（1）采樣器流量引入的不確定度

PM10采樣器經(jīng)計(jì)量部門(mén)校準(zhǔn)，其流量不確定度為U=1.3%（K=2），相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U（Q）=1.3%/2=0.0065。

（2）采樣器采樣時(shí)間引入的不確定度

采樣時(shí)間t=1440 min，由PM10顆粒物采樣器說(shuō)明書(shū)中給出的技術(shù)指標(biāo)，采樣時(shí)間誤差為2%，按照均勻分布，采樣時(shí)間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U（t）=2%/=0.001 16。

根據(jù)以上現(xiàn)場(chǎng)采樣的相對(duì)不確定度，其合成不確定度為U（v）=。

（3）空盒氣壓表測(cè)試大氣壓力引入的不確定度

空盒氣壓表經(jīng)計(jì)量部門(mén)校準(zhǔn)，其壓力不確定度為U=0.3hPa（K=2），現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量大氣壓為102.1 KPa，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U（P）=0.3/2/1021=0.000 15。

（4）由溫度計(jì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)溫度引入的不確定度

溫度計(jì)經(jīng)計(jì)量部門(mén)校準(zhǔn)，其測(cè)量溫度不確定度為U=0.2 ℃（K=2），現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量溫度為20.6 ℃，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為U（T）=0.2/2/20.6=0.004 9。

4.2.2 實(shí)驗(yàn)室分析引入的不確定度

（1）電子天平稱(chēng)量引入的不確定度

4.3 合成不確定度

4.4 擴(kuò)展不確定度

取置信概率p=95%，擴(kuò)展因子k=2，得出擴(kuò)展不確定度為U=0.000 27×2=0.000 54 mg/m3。

4.5 測(cè)量不確定度表示

測(cè)量結(jié)果PM10顆粒物濃度為0.033 mg/m3，擴(kuò)展不確定度為0.000 54 mg/m3，擴(kuò)展因子k=2，置信概率為95%。

5 結(jié)果分析

本實(shí)驗(yàn)室采用重量法測(cè)量室內(nèi)PM10顆粒物濃度，其測(cè)量不確定度為0.000 54 mg/m3，本方法不確定度主要由現(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室分析引起，實(shí)驗(yàn)室分析引起的不確定度非常小。一般來(lái)說(shuō)不確定主要由測(cè)量設(shè)備、測(cè)量人員、測(cè)量方法等引起，所以采取提高設(shè)備的精密性、提高測(cè)量人員的分析能力、改善檢測(cè)方法這些措施可以減小不確定度的影響，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 27418-2017《測(cè)量不確定度評(píng)定和表示》[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2017.

[2] JJF1001-2011 《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范，2011.

[3] CNAS-CL01-G003，測(cè)量不確定度的要求[M].中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)，2019.

[4] GB/T 17095-1997《室內(nèi)空氣中可吸入顆粒物衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，1997.

[5] HJ 656-2013《環(huán)境顆粒物（PM2.5）手工采樣監(jiān)測(cè)方法（重量法）技術(shù)規(guī)范》[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，2013.

[6] 俞永江.重量法測(cè)定空氣中PM10的不確定度研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（11）：135-137.