淺析大氣自動監(jiān)測中PM2.5和PM10數(shù)據(jù)倒掛成因

丁曉慧

保定市生態(tài)環(huán)境局涿州市分局 河北 保定 072750

引言

PM10是指可吸入顆粒物,通常PM10是指小于等于10微米以下的顆粒物。我國對于可吸入顆粒物進(jìn)行了細(xì)致的分類,其中也包括PM2.5,PM2.5的顆粒物較小,通常大概在2.5微米,二者都是可吸入顆粒物,但是PM2.5在空氣中懸浮的時間更長,而且顆粒較小,如果在環(huán)境中長期存在被人體吸入則會對人體造成損害。例如馬路上的揚(yáng)塵就可以定義為可吸入顆粒,一旦被吸入人體,在呼吸系統(tǒng)中會導(dǎo)致許多的疾病。PM2.5的顆粒比較小,在大氣中占有的比重也不多,但是它的危害性卻非常高,因為它在大氣中停留的時間長。PM10的濃度與高度成負(fù)相關(guān),但是也會對大氣造成環(huán)境污染。良好的檢測手段能夠為治理可吸入粉塵顆粒物提供必要的信息,因此必須提升可吸入顆粒物的監(jiān)測效果和監(jiān)測準(zhǔn)確度。

1 PM2.5和PM10的監(jiān)測方法

1.1 PM2.5重量法監(jiān)測 使用采樣器進(jìn)行空氣的抽取,采樣器會將PM2.5截留在濾膜上,根據(jù)采樣前后的質(zhì)量差來進(jìn)行體積的換算,從而能夠得出PM2.5的濃度。該種監(jiān)測方法需要一定切割特征的采樣器,否則就不能良好的對其質(zhì)量差進(jìn)行測量,也會影響最終的測量結(jié)果。

1.2 PM10的TEOM測量法 TEOM是采用微量振蕩天平完成的一種測量工作,在測量的過程中振蕩器的端口有濾膜。采樣空氣通過濾膜之后,顆粒物就會積聚在濾膜上。這種質(zhì)量上的變化會導(dǎo)致振蕩器的頻率也發(fā)生變化,因此根據(jù)振蕩頻率可以對濾膜上的顆粒物進(jìn)行一定的質(zhì)量體積估算。根據(jù)當(dāng)時的氣流通過的流量和現(xiàn)場的環(huán)境,可以對顆粒物的濃度進(jìn)行良好的計算,從而得出PM10的濃度。

1.3 射線法測量PM10Beta射線法是通過射線原理來進(jìn)行的大氣測量,通常Beta射線會不斷衰減,當(dāng)采樣空氣通過采樣管之后,經(jīng)過一定的流通會由濾膜排出。沉淀在濾膜上的顆粒物會讓Beta射線的能量出現(xiàn)衰減,根據(jù)這種衰減的情況來進(jìn)行測定空氣中可吸入顆粒物的體積和濃度。在傳統(tǒng)的測量當(dāng)中,PM2.5的測量需要使用β射線來完成監(jiān)測。

2 數(shù)據(jù)倒掛原因的分析

因為PM10和PM2.5在空氣中的顆粒直徑不同,因此從理論上來說PM2.5的濃度值應(yīng)該小于PM10,但是在實(shí)際監(jiān)測工作中,PM2.5的平均質(zhì)量濃度比PM10卻往往要高的多,這種情況被稱為PM2.5和PM10的數(shù)據(jù)倒掛。這種倒掛的情況與監(jiān)測設(shè)備以及監(jiān)測方法都有一定的關(guān)系。

2.1 監(jiān)測方法導(dǎo)致倒掛 在實(shí)際的監(jiān)測工作中,PM10和PM2.5的監(jiān)測方法并不相同。例如PM10可以使用微量振蕩天平法來進(jìn)行測量,但是PM2.5則需要使用射線法。但是兩種方法本身就具有一定的局限性和差異性,例如在溫濕度發(fā)生變化之后,天平發(fā)的監(jiān)測結(jié)果會出現(xiàn)一定的負(fù)值,而對于射線法而言,動態(tài)的監(jiān)測是不受影響的,因此數(shù)據(jù)倒掛現(xiàn)象會出現(xiàn)。

2.2 補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的差異 在PM10和PM2.5的監(jiān)測過程中,因為建立二者標(biāo)準(zhǔn)的時間存在一定的先后時間差,因此對二者的監(jiān)測認(rèn)證也必須獨(dú)立開展。通常PM10的監(jiān)測采用的仍然是比較傳統(tǒng)的振蕩天平法和射線法,但是對于PM2.5的監(jiān)測則需要添加補(bǔ)償裝置,即FDMS。添加補(bǔ)償裝置之后的儀器在測量的過程中會導(dǎo)致補(bǔ)償揮發(fā),但是PM2.5中的揮發(fā)性物質(zhì)占比較大,因此在監(jiān)測的過程中設(shè)備會對這些成分進(jìn)行捕捉,但是PM10因為沒有補(bǔ)償器,則會導(dǎo)致這些物質(zhì)難以被捕捉,因此數(shù)據(jù)倒掛現(xiàn)象是必然出現(xiàn)的。

2.3 氣象條件的差異 在不同的濕度和溫度的氣象條件中,二者的監(jiān)測結(jié)果也會出現(xiàn)一定的差異。例如,空氣的濕度和溫度如果較大較高,或者室內(nèi)存在空調(diào)設(shè)備,在監(jiān)測的過程中就有可能出現(xiàn)水的凝結(jié)現(xiàn)象,因此傳統(tǒng)的射線法會對得出高于實(shí)際濃度的結(jié)果。如果顆粒物的含水量較高,但是監(jiān)測設(shè)備又無法快速去除這些水分,結(jié)果的誤差是顯而易見的,PM2.5和PM10的數(shù)據(jù)倒掛形成也是非常正常的。

2.4 檢測儀器導(dǎo)致的數(shù)據(jù)倒掛 在PM10和PM2.5的監(jiān)測中需要監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行輔助,但是監(jiān)測設(shè)備本身因為廠商品牌的不同也會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)一定的誤差偏差。除此之外,監(jiān)測設(shè)備需要定期的維護(hù)和檢修,如果在檢修周期則檢修質(zhì)量不能保證,也很容易影響大氣監(jiān)測結(jié)果。例如,采用射線法進(jìn)行監(jiān)測需要先對室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測,更改儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置.但是各地的每天溫濕度并不相同,然而在射線法當(dāng)中使用的儀器的參數(shù)設(shè)置設(shè)置如果完全相同不跟隨氣候情況變化更新就會導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)偏差,從而導(dǎo)致PM2.5和PM10的數(shù)據(jù)出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象。

3 數(shù)據(jù)倒掛解決建議

為了避免監(jiān)測數(shù)據(jù)倒掛現(xiàn)象的出現(xiàn),保證大氣監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在監(jiān)測的過程中可以盡量使用同一種監(jiān)測方法,這樣可以良好的避免倒掛現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外,定期對監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行檢修和維護(hù),同時按照不同區(qū)域的溫濕度情況對設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試。在監(jiān)測的過程中必須對監(jiān)測環(huán)境進(jìn)行細(xì)致的考察,以便于保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。除此之外,目前大部分空氣站都使用自動監(jiān)控設(shè)備,道路揚(yáng)塵和室外施工時市政會要求施工單位加上噴水設(shè)施,這種情況也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)倒掛。需要監(jiān)測人員及時了解空氣自動站周邊的情況,說明倒掛原因。并且應(yīng)當(dāng)及時將監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行公示公開,讓社會大眾對空氣質(zhì)量及時了解。一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)倒掛,在分析清倒掛原因之后應(yīng)該及時告知社會大眾及上級環(huán)保部門數(shù)據(jù)倒掛原因,以便于讓社會大眾及環(huán)保執(zhí)法工作者了解情況。同時,可以借用互聯(lián)網(wǎng)通道將大氣監(jiān)測情況實(shí)時更新,通過人工智能分析識別出倒掛現(xiàn)象成因,然后進(jìn)行重復(fù)監(jiān)測。

結(jié)束語

大氣中PM2.5和PM10的監(jiān)測工作是非常重要的,因為它能夠為環(huán)境執(zhí)法人員對大氣污染的治理提供必要的數(shù)據(jù)信息。同時,對大氣環(huán)境情況進(jìn)行監(jiān)測也有利于社會大眾安排生活和工作,對于保證人民的身體健康有不可忽視的重要作用。在可吸入顆粒物監(jiān)測過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)倒掛現(xiàn)象是非常正常的,這與監(jiān)測設(shè)備和監(jiān)測方法還有監(jiān)測環(huán)境都有一定的關(guān)系,因此應(yīng)該正視數(shù)據(jù)倒掛現(xiàn)象,同時提升監(jiān)測水平,盡可能的減少倒掛現(xiàn)象的出現(xiàn)。