淺談大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)的監(jiān)測

甄楊

【摘要】環(huán)境問題是當(dāng)今國際社會(huì)的普遍問題，而大氣污染又是重中之重，空氣質(zhì)量的監(jiān)測及大氣污染的治理是當(dāng)前中國面臨的重大問題。本文對PM2.5監(jiān)測的研究背景進(jìn)行了介紹，淺述了目前主要的PM2.5監(jiān)測技術(shù)，對當(dāng)前監(jiān)測手段的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對目前我國PM2.5監(jiān)測儀器存在缺點(diǎn)以及未來的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)與展望。

【關(guān)鍵詞】淺述;大氣細(xì)顆粒物;PM2.5;監(jiān)測

一、PM2.5的研究背景

環(huán)境問題是當(dāng)今國際社會(huì)所面臨的普遍問題，而這些問題中又以大氣污染問題為重中之重，空氣的質(zhì)量直接關(guān)乎每個(gè)人的身體健康?？諝赓|(zhì)量問題中又以細(xì)顆粒物（PM2.5）的污染所占比例甚大。

1997年，美國為了更加精確地監(jiān)測，舊標(biāo)準(zhǔn)未提及、由飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)帶來、對人體有害的細(xì)顆粒物而提出PM2.5的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，PM2.5濃度成為了體現(xiàn)大氣污染程度的重要指標(biāo)。2000年，美國、英國、日本等國家確定了PM2.5濃度的標(biāo)準(zhǔn)限值。世界衛(wèi)生組織（WTO）認(rèn)為，低于10mg/m³的PM2.5濃度值是安全值，并根據(jù)各國的科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，限定了三個(gè)階段的目標(biāo)限值，最嚴(yán)格的限值為24小時(shí)均值為25mg/m³，年均值為10mg/m³。

美國EPA（Environment Protect Agency）從1999年起開展PM2.5監(jiān)測，目前約有2000多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。2010年底，世界上僅有美國、日本、英國和歐盟的一些國家對PM2.5進(jìn)行了監(jiān)測并將PM2.5納入國標(biāo)，進(jìn)行了強(qiáng)制性限制，其他大部分國家對PM2.5的監(jiān)測還未開啟。2008年，中國環(huán)境監(jiān)測總站針對霧霾污染較嚴(yán)重這一現(xiàn)狀，組織開展了PM2.5監(jiān)測工作，決定在天津、上海、廣州、深圳、重慶、南京這6個(gè)城市進(jìn)行研究性監(jiān)測工作。這也拉開了我國對于PM2.5監(jiān)測設(shè)備研究的序幕。

二、PM2.5的監(jiān)測技術(shù)

目前國際上對于PM2.5質(zhì)量濃度測量的設(shè)備根據(jù)原理主要分為兩大類：自動(dòng)監(jiān)測方法和稱重法。自動(dòng)監(jiān)測方法包括光譜射線法、光濁度法、B射線法等。稱重法的主要原理為對沉積顆粒物的Teflon或PTEE濾膜稱重來計(jì)算質(zhì)量，再根據(jù)采樣時(shí)間內(nèi)抽取的氣體體積計(jì)算顆粒物濃度，稱重法作為標(biāo)準(zhǔn)的比對測試方法是最直接和最可靠的方法。微量振蕩天平法（TEOM）是稱重法的一種，其通過測量沉積顆粒物的錐形石英管振蕩頻率來測量顆粒物質(zhì)量濃度，測量靈敏度較高。稱重法的準(zhǔn)確性取決于PM2.5顆粒物采樣的精度，即PM2.5采樣器的精度。美國、德國等一些發(fā)達(dá)國家經(jīng)過多年的研究，已開發(fā)出了一系列精度及穩(wěn)定性皆達(dá)標(biāo)的PM2.5采樣器設(shè)備，并且占領(lǐng)、壟斷了國際上大部分環(huán)保市場很長時(shí)間。近一兩年，國內(nèi)也有部分廠家在國家的支持下研發(fā)了PM2.5采樣器設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)在PM2.5采樣方面的空白。

三、PM2.5監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前我國主要依靠進(jìn)口儀器進(jìn)行PM2.5的監(jiān)測和分析。經(jīng)過一些年的調(diào)查研究積累，以美國為首的發(fā)達(dá)國家，研制了一系列大氣污染物監(jiān)測設(shè)備，促進(jìn)了國際上環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，像美國熱電和Met-one針對PM2.5監(jiān)測的相關(guān)儀器已在國際上普遍使用。相對發(fā)達(dá)國家，國內(nèi)研究起步較晚，河北先河、武漢天虹以及中晟泰科等相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)的顆粒物監(jiān)測儀器設(shè)備還存在著穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性不高的問題，特別是在多雨天以及惡劣氣象條件時(shí)，因此在國內(nèi)并未大規(guī)模推廣使用。

目前國際制造生產(chǎn)大氣污染物監(jiān)測儀器的廠家較少，其產(chǎn)品的種類和數(shù)量也不能滿足當(dāng)前市場要求，同時(shí)，上述設(shè)備和技術(shù)仍然存在著性能不穩(wěn)定的問題，如美國熱電公司的2025i采樣器，在環(huán)保監(jiān)測總站使用期間經(jīng)常出現(xiàn)卡膜現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)丟失，采樣失敗，這種情況在其他采樣器產(chǎn)品上也多次出現(xiàn)，是未來采樣器方面需解決的首要問題。部分采樣設(shè)備使用要求苛刻，不能很好地適應(yīng)高溫、低溫、高濕、強(qiáng)風(fēng)沙等惡劣環(huán)境，不能安放在我國某些地域特殊、環(huán)境惡劣的地區(qū)進(jìn)行采樣。體積大、重量大也是多數(shù)PM2.5采樣器的特點(diǎn)，由于絕大部分PM2.5是安裝在樓頂、塔頂之類的開闊現(xiàn)場，故而體積過大、重量過重對于PM2.5采樣器安放和拆裝造成了很多不便。目前國內(nèi)大部分PM2.5采樣器都是從國外進(jìn)口而來，其操作界面多數(shù)為純英文，且操作過程煩瑣，不符合中國人的使用習(xí)慣，這也是未來需改進(jìn)的地方。進(jìn)口的PM2.5采樣器不但價(jià)格昂貴，對于顆粒物污染特征也不能進(jìn)行準(zhǔn)確有效的分析。

結(jié)語

國內(nèi)有關(guān)部門進(jìn)行大氣污染監(jiān)測和研究起步較晚，對于大氣污染物監(jiān)測儀器的開發(fā)仍然處于初級階段，在PM2.5監(jiān)測方面滿足不了解決當(dāng)前環(huán)境問題的迫切需要。PM2.5監(jiān)測及分析設(shè)備的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化勢在必行，未來我國在PM2.5采樣器的研發(fā)制造方面應(yīng)針對現(xiàn)有PM2.5采樣器暴露出來的問題進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使PM2.5采樣器向性能更穩(wěn)定、適應(yīng)性更強(qiáng)、更加輕量化、操作更簡潔、使用更方便這一方向發(fā)展。