PM2.5监测仪量值溯源方法的研究

卢嘉敏+王龙+万勇+谢小芳

摘 要：PM2.5监测仪量值溯源方法是维护其计量准确性最重要的保证，是PM2.5悬浮颗粒物实现准确监测的关键。从PM2.5监测仪现状分析和对PM2.5监测仪溯源方法的研究与探讨，得出了一种新的PM2.5监测仪溯源方法并对后续工作重点提供了展望。

关键词：PM2.5监测仪；量值溯源；准确性

根据全国科学技术名词审定委员会定义，大气中空气动力学直径不大于2.5 μm的颗粒物被定义为PM2.5，中文名为细颗粒物，也称可入肺颗粒物。自从2013年1月9日起首都北京陆续发布大雾橙色预警以来，作为灰霾天的罪魁祸首PM2.5越来越受到大众的重视。根据我国环保部颁发的2011版《环境空气质量标准》、中国环境监测总站颁发的《关于印发PM2.5自动监测仪器技术指标与要求（试行）的通知》 （总站气字[2012]107号）文件：我国正大力支持第一阶段PM2.5悬浮颗粒物监测能力建设工作的开展，拟从2016年起在全国范围内开展常规监测，并向公众发布监测数据。但我国环保部等机构主要关注各环境监测站中PM2.5悬浮颗粒物监测数据的比对性，该比对用时较长，没有从PM2.5悬浮物监测仪仪器性能和质量控制的统一性入手，没有设定PM2.5悬浮物监测仪的量值溯源方法或制度，没有从根本上确保PM2.5悬浮物监测仪监测数据的有效性和公信力，阻碍了监测数据的进一步深入分析和应用。

一、国内外PM2.5悬浮颗粒物监测仪现状分析

1.PM2.5悬浮颗粒物监测仪现状

国外对PM2.5悬浮颗粒物的监测比我国关注的多很多年。美国在1997年发布了PM2.5标准，在2006年获得了有效的PM2.5监测数据，2009年开始对PM2.5自动监测仪器进行溯源性相关工作。欧盟在1984年建立了远程合作大气污染输送监测和评估的计划。EMEP现有体系已覆盖欧盟各国的污染源监控、PM2.5监测、防治对策研究及其效果评估等工作体系，为推进防治区域污染起到了重要作用。日本在2000年初步制定了PM2.5自动监测规范，并在2007年进行了修订，在2009年正式公布了关于PM2.5环境标准，也通过大范围组织一系列PM2.5自动监测的设备与称重法设备的比对试验，从而给出了关于PM2.5自动监测认定设备名录。

当前各国广泛采用的PM2.5监测方法科分为3种，具体为：称重法、Beta射线吸收法和微量振荡天平法。

除了这3种方法，市面上目前还有一些其他方法，如典型的便携PM2.5悬浮物监测仪，常使用光散射法，该方法仪器制作成本较低，体积小， 操作简单方便，但由于受到颗粒物的组成结构、粒径、折射性等因素的影响，监测结果准确度较小。

二、PM2.5悬浮物监测仪溯源方法的研究

根据对国内外PM2.5悬浮物监测仪原理和关键部件的分析，可以有以下方法进行PM2.5悬浮物监测仪溯源，但各自都有优缺点：

（1）采用微量振荡天平方法仪器加膜动态测量系统作为标准器，其精确度等级可定为最高级别，在环境条件和监测时间一致的情况下，把被检PM2.5悬浮物监测仪所得数据和标准器所得数据进行对比，从而得出被检仪器的精度等级和其稳定性分析，这种方法溯源简单，但仪器购置昂贵，且标准器保养费用偏高。

（2）采用手工式的滤膜称重法和被检仪器在户外一段时间后所得数据进行对比，以滤膜称重法索德数据作为约定真值，从而得出被检仪器的精度等级和其稳定性，这方法溯源结果虽然准确可靠，但存在需人工称重、操作程序较繁琐复杂、耗时很长的缺点，不宜PM2.5悬浮物监测仪器溯源工作的有效开展。

（3）对已安装使用不宜拆卸的大型M2.5悬浮颗粒物监测仪，以各地方监测数据进行定期比对实验来维护监测数据的可靠性。

除了上述方法外，针对小型便携式PM2.5悬浮颗粒物监测仪以及还没安装现场的初次检定的大型M2.5悬浮颗粒物监测仪，还可用实验室方法检测，具体为：在实验室内进行恒温恒湿，采用单分散固态气溶胶发生器分别产生8种直径不同的相应悬浮物参考物质，以模拟外部悬浮物监测条件；把被检器和用由采用器和滤膜等元部件搭建好的自动滤膜称重装置完成室内相应悬浮颗粒物的数据的监测，每15min分别记录各自数据，最后以自动滤膜称重装置所得数据作为标准值，得出误差结果；而对于已安装在现场的大型PM2.5悬浮颗粒物监测仪，自动滤膜称重装置所得数据仍作为标准值，并选用和自动滤膜称重装置一样的采样器收集作为的采集了模拟悬浮物的标准样品滤膜，在恒温恒湿的运输下，把该标准样品放到被检器上进行数据分析，与实验室的数据进行对比，从而得到误差。

其中，标准值的计算公式为：

式中，C为PM 2.5的质量溶度，mg/m3；W2为采样后的滤膜质量，mg；W1为采样前的滤膜质量，mg；F为折算成标况下采样体积流量，L/min；t为采样时间，min。

三、结语

通过PM2.5监测仪的现状分析和溯源方法的研究，得出了PM2.5监测仪溯源的实验经验，在后续工作中还可以从以下4个方面着手研究：

（1）建立快速响应机制，尽快制定PM2.5检测仪的国家技术标准或溯源技术规范，科学规范溯源的程序和方法，使PM2.5监测仪溯源程序化、科学化和高效化。

（2）鑒于现在没有对PM2.5悬浮物监测仪进行准确度等级划分。等级划分可用作为仪器特性的重要体现，因为后续可用开展相应的研究。

参考文献：

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