姚洋 左安飛 馮宗友

摘? ?要：環(huán)境空氣PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)為環(huán)境污染治理提供了指導(dǎo)與方向，需要相關(guān)人員重點(diǎn)關(guān)注?；诖耍疚恼f明了β射線法、振蕩天平法這兩種PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)的常見方法，并在理論對(duì)比的基礎(chǔ)上展開了對(duì)比試驗(yàn)，得出兩者均有較高的適用性，且β射線法的應(yīng)用價(jià)值更高。同時(shí)，還從國(guó)內(nèi)外兩個(gè)角度說明了環(huán)境空氣中PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PM2.5? 自動(dòng)監(jiān)測(cè)? β射線法? 振蕩天平法

中圖分類號(hào)：X823? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（c）-0137-02

1? 環(huán)境空氣中PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)的常見方法分析

1.1 β射線法

就當(dāng)前我國(guó)環(huán)境空氣中PM2.5的自動(dòng)監(jiān)測(cè)情況來看，β射線法是一種較為常用的方式，其主要利用了β射線的衰弱量來完成監(jiān)測(cè)。結(jié)合β射線的不同衰弱量，能夠完成檢測(cè)空氣中顆粒物質(zhì)量的增加量的測(cè)定。在這一過程中，空氣樣本經(jīng)采樣后吸入采樣管，此時(shí)，氣樣中包含的顆粒物會(huì)被截留于濾膜處;引入β射線后，顆粒物會(huì)吸收β射線的能量，使得其出現(xiàn)衰弱量;利用測(cè)定的衰弱量與顆粒物質(zhì)量增量之間關(guān)系的計(jì)算，能夠最終確定氣樣中顆粒物的質(zhì)量濃度，完成一次PM2.5監(jiān)測(cè)。

1.2 振蕩天平法（TEOM法）

除了β射線法之外，振蕩天平法也是PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)的常見方法，目前，已經(jīng)在我國(guó)的多個(gè)城市中得到了應(yīng)用。在這一監(jiān)測(cè)方法中，主要應(yīng)用了TEOM監(jiān)測(cè)儀器完成實(shí)際的PM2.5監(jiān)測(cè)。此時(shí)，利用石英錐形管上部位置的濾膜，能夠確保膨脹系數(shù)始終處于較低的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)“濾膜-錐形管-顆粒物”為一體的集成式振蕩系統(tǒng)[1]。在實(shí)際的PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)過程中，要在自然頻率的條件下振蕩試管，在這一過程中，截留于濾膜處的顆粒物質(zhì)量會(huì)發(fā)生一定的變化，使得振蕩頻率發(fā)生改變。通過振蕩頻率的變化值，能夠完成對(duì)PM2.5的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2? 環(huán)境空氣中PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)的常見方法比較分析

2.1 PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法的理論比較

從理論角度上進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，上述兩種PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法存在著較大的差異。對(duì)于β射線法來說，其最終的測(cè)定結(jié)果具有更強(qiáng)的直觀性，且整個(gè)的監(jiān)測(cè)過程更加簡(jiǎn)單，環(huán)境較為安定。一般情況下，利用β射線法能夠在1h之內(nèi)完成一項(xiàng)數(shù)據(jù)量的監(jiān)測(cè)，且并不需要過多的人工維護(hù)。而對(duì)于振蕩天平法來說，其在整個(gè)的監(jiān)測(cè)過程中需要人員持續(xù)性的控制采樣管，且要時(shí)時(shí)關(guān)注濾膜的實(shí)際振動(dòng)狀態(tài)。由此能夠看出，相比于振蕩天平法來說，β射線法有著更加簡(jiǎn)單的操作過程，技術(shù)難度也相對(duì)較低。可以得出，β射線法有著更高的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法的試驗(yàn)比較

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)置

為了確保方法比較的全面性與準(zhǔn)確性，除了完成理論角度上的對(duì)比之外，筆者還進(jìn)行了試驗(yàn)比較的方式。在本次對(duì)比試驗(yàn)中，針對(duì)β射線法，設(shè)置了一臺(tái)非自動(dòng)采樣器，以及兩臺(tái)β射線自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備;針對(duì)振蕩天平法，同樣設(shè)置了非自動(dòng)采樣器，并配置了TEOM監(jiān)測(cè)儀器。同時(shí)，還配置了一些通用設(shè)備確保該對(duì)比試驗(yàn)的順利展開，包括超細(xì)型玻璃纖維濾膜、0.0001%的天平。針對(duì)本次對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)定的試驗(yàn)參數(shù)具體如下：采樣流量16.6L/min;采樣時(shí)間間隔1h;每小時(shí)的平均采樣時(shí)長(zhǎng)為39min。

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

結(jié)合上述的對(duì)比試驗(yàn)配置以及不同方法的監(jiān)測(cè)流程，得出的結(jié)果具體如下：當(dāng)采樣時(shí)間為1d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為143.43、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為136.34、偏差為-1.92%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定偏差為0.34%;當(dāng)采樣時(shí)間為兩天時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為203.13、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為178.08、偏差為-12.32%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值為203.87、偏差為0.34%;當(dāng)采樣時(shí)間為3d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為191.75、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為180.42、偏差為-5.91%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值為197.42、偏差為-1.82%;當(dāng)采樣時(shí)間為4d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為220.31、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為196.23、偏差為-10.91%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值為216.32、偏差為-3.02%;當(dāng)采樣時(shí)間為5d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為227.03、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為197.86、偏差為-12.84%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值為220.20、偏差為-2.29%;當(dāng)采樣時(shí)間為6d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為192.81、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為174.62、偏差為-9.45%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值為188.38、偏差為-15.41%;當(dāng)采樣時(shí)間為7d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為127.96、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為100.62、偏差為-21.37%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值為108.23、偏差為-2.66%;當(dāng)采樣時(shí)間為8d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值為126.21、β射線法設(shè)備測(cè)定均值為115.14、偏差為-7.72%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值為166.86、偏差為-2.62%;當(dāng)采樣時(shí)間為9d以及10d時(shí)，非自動(dòng)采樣器測(cè)定均值分別為171.35和199.41、β射線法設(shè)備測(cè)定均值分別為178.08和168.62、偏差分別為-7.72%和-15.42%、振蕩天平法設(shè)備測(cè)定均值分別為166.86和188.92、偏差分別為為-5.25%和-6.83%。能夠得出，非自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的相關(guān)系數(shù)低于自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，存在一定的質(zhì)量缺陷;兩種監(jiān)測(cè)方法均具有適用性。

3? 環(huán)境空氣中PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的應(yīng)用探究

3.1 國(guó)內(nèi)PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的應(yīng)用情況分析

在我國(guó)，使用的PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的類別相對(duì)復(fù)雜，由于對(duì)于PM2.5的治理處于初級(jí)階段、發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，所以尚未出現(xiàn)固定的監(jiān)測(cè)儀器。因此，在本次分析中，僅能夠從監(jiān)測(cè)技術(shù)的角度上完成。對(duì)于β射線法來說，其應(yīng)用的儀器設(shè)備有著較好的自動(dòng)化程度，實(shí)際測(cè)定結(jié)果也更為準(zhǔn)確。但是，在高溫等特殊的條件下，其儀器設(shè)備十分容易出現(xiàn)失準(zhǔn)的問題，必須要使用FDMS方法或是一系列較為復(fù)雜的操作完成失準(zhǔn)現(xiàn)象的解決與彌補(bǔ)。此時(shí)，要利用FDMS方法完成氣樣的預(yù)處理與監(jiān)測(cè)，然后再完成后續(xù)的監(jiān)測(cè)與計(jì)算[2]。

對(duì)于振蕩天平法來說，其整體表現(xiàn)與β射線法較為相似。結(jié)合理論分析能夠得出，在我國(guó)的PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)中，β射線法及相應(yīng)的儀器有著更好的應(yīng)用效果。

3.2 國(guó)外PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的應(yīng)用情況分析

在國(guó)外的PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)過程中，常使用振蕩天平法及其相關(guān)設(shè)備完成。該設(shè)備準(zhǔn)確率與監(jiān)測(cè)效果較高，但是也存在著在特殊條件下失準(zhǔn)的問題。因此，為了彌補(bǔ)這一缺陷，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)中普遍將振蕩天平法與FDMS方法結(jié)合使用。此時(shí)，得到的顆粒物質(zhì)量濃度有著更高的準(zhǔn)確性。另外，一些先進(jìn)的西方國(guó)家已經(jīng)完成了FDMS、TEOM一體化監(jiān)測(cè)設(shè)備的研制，值得我國(guó)引入與學(xué)習(xí)。

4? 結(jié)語

就當(dāng)前我國(guó)環(huán)境空氣中PM2.5的自動(dòng)監(jiān)測(cè)情況來看，β射線法、振蕩天平法是較為常用的方式，有著較高的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。結(jié)合理論與對(duì)比試驗(yàn)?zāi)軌虻贸觯瑑烧呔兄^高的適用性，但是β射線法及相應(yīng)的儀器有著更好的應(yīng)用效果。通過分析我國(guó)與國(guó)外的PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)用能夠了解到，F(xiàn)DMS、TEOM一體化監(jiān)測(cè)設(shè)備有著更高的監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，有著較高的學(xué)習(xí)與引入價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2] 楊麗平，李德春，劉海江.環(huán)境空氣中PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法的比較及監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)用分析[J].中國(guó)高新科技，2017，1（5）：62-64.