郭　卉　曾　鈺　　陳　陽　　黃鐘霆（湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，湖南　長沙　410014）

?

車載監(jiān)測系統(tǒng)在PM2.5監(jiān)測質(zhì)量控制方面的應(yīng)用

郭卉曾鈺陳陽黃鐘霆
（湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，湖南長沙410014）

摘要：城市環(huán)境空氣自動站的顆粒物自動監(jiān)測設(shè)備質(zhì)量保證和質(zhì)量控制過程較為復(fù)雜，通過新型的車載環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)與城市環(huán)境監(jiān)測自動站顆粒物監(jiān)測系統(tǒng)的比對，探討了車載系統(tǒng)用于自動站顆粒物設(shè)備的質(zhì)控比對的可行性。

關(guān)鍵詞：車載監(jiān)測系統(tǒng)；PM2.5；應(yīng)用

近年來，隨著城鎮(zhèn)化進程加速，工業(yè)企業(yè)迅猛發(fā)展，高能耗高污染的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整未能完全到位，導(dǎo)致了雖工業(yè)污染源排放量呈逐年遞減趨勢，但由于工業(yè)基礎(chǔ)大，環(huán)境自靜力不足等原因，導(dǎo)致大氣污染日趨嚴重，危害著公眾健康。為了掌握轄區(qū)內(nèi)城市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，各省、市、縣根據(jù)城市建成區(qū)面積和人口密度情況，建設(shè)完成多個環(huán)境空氣自動監(jiān)測站，用以評價轄區(qū)內(nèi)包括PM2.5（細顆粒物）在內(nèi)的6參數(shù)的環(huán)境空氣質(zhì)量情況，同時向社會公眾發(fā)布，因此，監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性和準確性至關(guān)重要。

質(zhì)量保證和質(zhì)量控制措施是保證環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)真實可靠的基礎(chǔ)。目前，為了保障環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，國家出臺相關(guān)標準規(guī)定了SO2、NO2、O3、CO、PM10和PM2.5在監(jiān)測過程中的的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制、監(jiān)測數(shù)據(jù)處理等技術(shù)要求。重量法是目前手工測定PM2.5的標準方法，因此以重量法為核心的顆粒物手工比對法成為顆粒物（PM2.5和PM10）自動監(jiān)測設(shè)備的重要質(zhì)量控制手段和標準。但每次進行一項顆粒物手工比對至少需要3臺手工采樣器同時進行采樣工作，每次采樣至少10～23天，采樣任務(wù)較重，且存在采樣器儀器重，儀器間隔寬，站房房頂面積有限等制約因素。車載式環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)由車體、車載電源系統(tǒng)、車載實驗平臺、車載氣象系統(tǒng)、應(yīng)急軟件支持系統(tǒng)、便攜應(yīng)急監(jiān)測儀器和應(yīng)急防護設(shè)施等組成。它不受地點、時間、季節(jié)的限制，可用于SO2、CO、O3、NO2、PM10 和PM2.5等多種參數(shù)的移動式監(jiān)測環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測工作，因此，本文針對車載環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)對于PM2.5質(zhì)控方面的應(yīng)用進行了嘗試。

表1車載監(jiān)測系統(tǒng)與自動站PM10的64小時質(zhì)量濃度值統(tǒng)計

1. 儀器與方法

1.1儀器設(shè)備

本次實驗采用的為廣泛使用的武漢天虹PM2.5自動監(jiān)測儀TH-2000系列。大氣自動監(jiān)測流動車的車輛為依維柯公司生產(chǎn)，內(nèi)部流動自動監(jiān)測儀為武漢天虹生產(chǎn)，城市環(huán)境空氣自動監(jiān)測站為國家城市環(huán)境空氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測站。其中車載顆粒物監(jiān)測儀為武漢天虹TH2000PMB型號雙通道PM10和PM2.5自動監(jiān)測儀，數(shù)量為1臺；自動站顆粒物監(jiān)測儀為武漢天虹TH2000PM型單通道PM2.5自動監(jiān)測儀，數(shù)量為1臺。

本次實驗使用的流量校準儀為美國CHINOOK-SLP系列氣體流量校準儀，該儀器是基于伯努利流體力學(xué)方程設(shè)計的高精度氣體流量測量、校準儀器。相關(guān)性分析使用EXCEL2010軟件。

1.2監(jiān)測方法

本次監(jiān)測在岳陽市的云溪區(qū)與開發(fā)區(qū)兩個城市環(huán)境空氣自動站開展。云溪區(qū)站點位于岳陽市工業(yè)區(qū)，該自動站建于區(qū)政府老干樓的5樓樓頂，高約20m左右，監(jiān)測車位于樓底的停車坪，周圍綠化較好；開發(fā)區(qū)站點位于商用居民混合區(qū)，該自動站建于區(qū)圖書館3樓樓頂，離馬路較近，高約15m左右，周圍綠化較好，車流量比較大。

云溪區(qū)站點監(jiān)測時間為2014年1月16日18時～2014年1月19日14時，共獲得64小時數(shù)據(jù)；開發(fā)區(qū)站點監(jiān)測時間為1月20日14時～1月22日9時，共獲得57小時數(shù)據(jù)。

2. 結(jié)果與分析

2.1.1云溪區(qū)站點比對情況

從表1可知，車載監(jiān)測系統(tǒng)86小時PM2.5濃度均值為125ug/m3比自動站略低12ug/m3；從相對標準偏差來看，監(jiān)測車PM2.5小時濃度均值的離散程度比自動站略高。將監(jiān)測車與自動站小時數(shù)據(jù)隨時間變化作圖，如圖1和圖2所示，數(shù)據(jù)曲線基本吻合，此外趨勢基本一致，且相關(guān)性系數(shù)R2=0.9112，相關(guān)性顯著。

2.1.2開發(fā)區(qū)站點比對情況

從表2可知，車載監(jiān)測系統(tǒng)與自動站的小時均值相差為0.4ug/m3；從相對標準偏差來看，監(jiān)測車較自動站與均值的離散程度更大。將監(jiān)測車與自動站小時數(shù)據(jù)隨時間變化作圖，如圖3和圖4所示，數(shù)據(jù)曲線基本吻合，趨勢基本一致，且相關(guān)性系數(shù)R2=0.9813，相關(guān)性顯著。

結(jié)論

（1）選取岳陽市云溪區(qū)和開發(fā)區(qū)兩點位為代表，與車載監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行對比試驗，對比兩個點位PM2.5的監(jiān)測數(shù)據(jù)與車載監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)曲線，曲線基本吻合，趨勢較為一致，且相關(guān)系數(shù)均大于0.9，其相關(guān)性較好。說明車載與站點自動監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測的準確性較為一致。

圖1車載監(jiān)測系統(tǒng)與自動站PM2.5的64小時質(zhì)量濃度分布圖

圖2車載監(jiān)測系統(tǒng)與自動站PM2.5的64小時質(zhì)量濃度相關(guān)性曲線

（2）各儀器小時均值之間的相對標準偏差反映著各小時均值對于整體平均值的偏離程度，監(jiān)測車監(jiān)測數(shù)據(jù)的相對標準偏差較自動站要大，監(jiān)測數(shù)據(jù)的波動程度較高，說明由于監(jiān)測車靠近地面且受地面污染物如車輛活動等程度較大。

（3）整體監(jiān)測數(shù)據(jù)相關(guān)系較好，趨勢也較為一致，說明車載監(jiān)測系統(tǒng)能夠較好地反映監(jiān)測點位的大氣監(jiān)測情況。

（4）總體而言，自動站設(shè)備與監(jiān)測車的PM2.5小時均值濃度趨勢一致，相關(guān)性較高，但是從車載系統(tǒng)與自動站設(shè)備小時均值的二元回歸方程結(jié)果顯示，兩種儀器之間的測量值還是存在一定的差異性，在時間、人員等條件不具備，無法對自動站的PM2.5監(jiān)測儀PM2.5重量法手工比對的時候，可以使用已經(jīng)校對的車載監(jiān)測系統(tǒng)對點位進行對比采樣，大概判斷站點的PM2.5監(jiān)測濃度是否存在較大問題，或者在應(yīng)急狀態(tài)下對周邊的環(huán)境空氣進行及時監(jiān)測，從而較為便捷地對站點數(shù)據(jù)進行保障和檢查。

表2車載監(jiān)測系統(tǒng)與自動站PM10的57小時質(zhì)量濃度值統(tǒng)計

圖3車載監(jiān)測系統(tǒng)與自動站PM2.5的57小時質(zhì)量濃度分布圖

圖4車載監(jiān)測系統(tǒng)與自動站PM2.5的57小時質(zhì)量濃度相關(guān)性曲線

參考文獻

［1］NorbertEnglert.Fineparticlesandhuman health-areviewofepidemiologicalstudies［J］. ToxicologyLetter，2004，149：235-242.

［2］Escalante-Espinosa，E.，M.E.Gallegos，E.Favela-Torres，etal.Improvementof thehydrocarbonphytoremediationrate byCyperuslaxusLam.inoculatedwitha microbialconsortiuminamodelsystem［J］. Chemosphere，2005，59（3）：405-413.

［3］HJ664—2013，環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）［S］.

［4］鐘流舉，鄭君瑜，雷國強，陳晶，車汶蔚.空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2007，23（2）：113-118.

［5］李禮，翟崇治，余家燕，王斌.國內(nèi)外空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法研究進展［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2012，28（4）：54-60.

［6］HJ653-2013，環(huán)境空氣顆粒物（PM10 和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法［S］.

［7］蔡艷，張懿華，沙斐，沈麗萍，胡海燕.手工法與自動監(jiān)測法測定PM2.5質(zhì)量濃度比對研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2012，37（7）：110-113.

中圖分類號：TP277

文獻標識碼：A