PM2.5手工监测与连续自动监测设备数据比对分析

文_欧洪辉 中山市环境监测站

2012年，我国针对这种污染情况颁布了《环境空气质量标准GB 3095-2012》，第一次指出 PM2.5并归类到空气质量控制目标中。在当前的发展阶段，国内的环境空气自动监测站点一般都使用自动监测仪器对PM2.5进行数据评估与监测，并面向社会群众发布监测的结果与信息。由于PM2.5的组织结构非常复杂，具有一定的特异性，且自动监测仪器的技术原理存在多样化的原因，导致在校准数据的精准度时具有非常高的难度。

1 手工监测和连续在线自动监测实验方法

1.1 手工监测和连续在线自动监测技术原理

目前常规的颗粒物的数据监测主要是通过手工监测和连续在线自动监测这两种监测手段完成。 手工监测采用对定量体积的空气进行采集，在采集的过程中将漂浮在空气里的PM2.5物质拦截到滤膜中，同时根据采集工作的前后流程的滤膜状态评估PM2.5的具体浓度。根据重量差和采样体积，计算出PM2.5浓度，该方法的主要优势是成本低、操作相对简单。使用手工监测方法来检测PM2.5的浓度，是一项监测基础工作，可在质控方面与自动监测仪器进行实验对比。连续自动监测利用在线监测仪器对空气物质开展连续收集样品，在采集完后自动启动分析计算功能对颗粒物污染浓度进行评估，目前最常见的监测仪器原理包括β射线法与震荡天平法等原理。使用连续自动监测仪器的优势体现在操作方便、监测数据相对稳定、维修保养相对简单等。

1.2 连续自动监测仪器与手工监测设备的试验比较

本文将两种监测方式的监测仪器和监测数据进行比较。该实验中连续自动监测方法共使用了3部分析仪器，包括2部先河XHPM2000E型颗粒物自动监测仪器，1部热电5030型颗粒物自动监测仪器。这3部自动监测仪器的技术原理均属于β射线法，3部仪器的流量速率同时为16.67L/min。

采用手工监测方式的监测设备包括3部康姆德润达小流量型的颗粒物采样器：LVS型。3部采样器的流量率同为16.67L/min，并设置自动换膜部件。采样滤膜使用USA Waltman企业的Teflon PM2.5滤膜，相关的标准孔径为2μm，材质为PTFE， 整体的直径为46.2mm。

1.3 样品采集

两种监测方式所需要注意的方面包括：手工采样时间范围必须与连续自动监测仪器的采样周期保持一致，在采样的过程中必须按照标准设置空白滤膜。试验日期设置在2月13日到3月9日这一段时间之内，总共25天，统计获得有效的采样数据共有150项。

1.4 采样滤膜的处理和称重水平

监测仪器规定时间内采集的样品必须在 4℃以下进行冷藏保存，在采样的前后将滤膜放置在温度为20℃，湿度为 50% 的恒温恒湿环境中存放，存放时间不少于24h，同时进行2次称重，然后取平均值。在进行称重工作的过程中同时要注意称重滤膜在当前环境下的质量管理。

2 试验数据分析

2.1 相同类型的监测仪器数据分析

针对连续自动监测仪器的数据进行偏差评估，如表 1所示。通过表1的数据，可以得知利用手工监测设备进行采集所得出的数据偏差基本能够控制在10%以内。

2.2 自动监测与手工监测数据比较

在两种监测手段进行数据比较的过程中，需要分别使用3部自动监测仪器与3部手工监测仪器所得到的数据平均值展开分析，具体的数据如图1所示。

在此次的试验25天的测试过程中，优良天数为5天，轻度和中度污染天数为12天，重度污染天数为8天。在不同污染程度的环境下，PM2.5手工监测以及连续自动监测方式所取得的数据都表现出良好的相关性。两者之间具体的数据误差如图 2所见。其中正误差占比为16%，负误差占比为84%。监测数据显示手工监测大部分的数据值均超过自动监测的数据值。针对这种情况进行原因，一是由于自动监测仪器在对挥发性成分监测时，由于挥发性成分本身损失，在采集的过程中又未能及时进行有效系数补偿；二是由于自动仪器、手工仪器以及系统的操作引起数据存在差

3 自动监测与手工监测的对比结论及建议

(1)过本次测试的结果可得： PM2.5手工监测数据以及自动监测数据与不同的污染环境有较好的关联。自动监测所得数据能够很好地为重污染天气的预报预警、污染程度等评估工作提供相对稳定的数据支撑。

(2)同一品牌和相同型号的手工监测仪器所得数据偏差能够控制在12%的范围内，符合目前的监测要求。不同品牌以及型号的自动监测仪器，所得的数据会存在一定的差异。建议监测工作中，要将不同的品牌和不同型号的自动监测仪器设置在不同程度的天气、污染环境中，进行差异对比工作，保障自动在线监测仪器所得的数据具有相对可靠的数值。

4 结语

目前国际上大多采用手工监测的方式与自动监测仪器所监测到的数据开展比较，实现对连续自动监测的数据进行修正，以获得更精准的监测数据，以保证数据的科学性与有效性。