婁亞敏 ，鄭 瑤 ，李 明 ，王 瑞 ，劉奕堯

（1.河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450046；2.河南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河南 鄭州 450046；3.河南省開封生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河南 開封 475000）

引言

隨著大氣污染防治工作的開展，各省紛紛采取各種方式推動(dòng)環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的改善，并出臺(tái)相應(yīng)考核方法，用于考核地方大氣污染治理成效。以河南省為例，2020 年3 月，河南省污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室《關(guān)于印發(fā)河南省城市環(huán)境空氣質(zhì)量生態(tài)補(bǔ)償辦法（試行）等辦法的通知》（豫環(huán)攻堅(jiān)辦〔2020〕15 號(hào)），明確考核目標(biāo)，并向社會(huì)公眾發(fā)布所轄市、縣（市、區(qū)）環(huán)境空氣質(zhì)量排名情況。在對(duì)市級(jí)年度考核中，環(huán)境質(zhì)量狀況占到7成，同時(shí)考核PM2.5、PM10年均濃度同比改善率、優(yōu)良天數(shù)比例3 項(xiàng)指標(biāo)。且若PM2.5、PM10年均濃度有一項(xiàng)同比不降反升的則降一個(gè)考核等級(jí)，兩項(xiàng)均不降反升的降兩個(gè)考核等級(jí)，直至降到不合格。由此可見，顆粒物濃度水平及其改善情況仍是地方大氣污染防治關(guān)注的重中之重。而監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性又是考核的基礎(chǔ)，只有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，考核才得以進(jìn)行。

1 研究現(xiàn)狀

目前，根據(jù)環(huán)保部相關(guān)規(guī)范，顆粒物的監(jiān)測(cè)手段有手工和自動(dòng)兩種方法[1]。在具體環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)考核中，主要采用自動(dòng)方法。手工方法主要用于數(shù)據(jù)比對(duì)，多為了保障自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法的準(zhǔn)確。手工監(jiān)測(cè)方法自身局限性較大，要到達(dá)每小時(shí)出數(shù)據(jù)較難，且需要投入較大的人力、物力，對(duì)實(shí)驗(yàn)室要求水平要求相對(duì)較高。自動(dòng)方法，有β 射線方法和微震蕩天平法，基于目前實(shí)際情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，β 射線方法在環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)中有更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，隨著自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，近兩年開始出現(xiàn)研究便攜式顆粒物分析儀比對(duì)儀器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。鄧芙蓉等研究了3 種不同型號(hào)的光散射工作原理的顆粒物監(jiān)測(cè)儀的室內(nèi)細(xì)顆粒物監(jiān)測(cè)效果，并探討對(duì)其監(jiān)測(cè)結(jié)果可能的影響因素[2]；高睿，李賽研究了6 種不同的采用光散射方法的便攜式顆粒物監(jiān)測(cè)儀在室內(nèi)PM2.5監(jiān)測(cè)性能情況[3]；張展毅等在對(duì)揚(yáng)塵及顆粒物的影響、研究現(xiàn)狀及監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，完成了采用光散射技術(shù)的便攜式顆粒物獲得的結(jié)果的可靠性比對(duì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其進(jìn)行了性能評(píng)估[4]。但采用β 射線方法的便攜式顆粒物分析儀在環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用研究鮮見，基于此，本文開展了基于β射線方法的便攜式顆粒物分析儀與環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器比對(duì)研究工作，通過(guò)比對(duì)，了解PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，同時(shí)積累便攜式顆粒物分析儀與自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器比對(duì)及環(huán)境空氣運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)。

2 顆粒物比對(duì)儀器

本次比對(duì)實(shí)驗(yàn)使用到2 臺(tái)PM2.5便攜式顆粒物分析儀，型號(hào)為：METONE E-BAM，編號(hào)分別為Y24874、A12353；原理均為β 射線法，儀器采樣流量與環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站保持一致，均設(shè)定為16.7L/min。

3 儀器安裝與樣品采集

每次比對(duì)在環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)放兩臺(tái)便攜式顆粒物分析儀，便攜式分析儀與自動(dòng)站的采樣入口高度保持一致，距離1m 左右。

比對(duì)時(shí)間，其中7 月比對(duì)3 次；8 月比對(duì)3 次。分別涉及河南省6 個(gè)省轄市，扣除異常數(shù)據(jù)、儀器啟動(dòng)、穩(wěn)定等無(wú)效數(shù)據(jù)，最終獲得66 個(gè)有效日均值數(shù)據(jù)，1575 個(gè)小時(shí)有效數(shù)據(jù)。為了便于分析，本文每次結(jié)果均選取連續(xù)的5 天數(shù)據(jù)。

4 質(zhì)量控制

本次使用的PM2.5便攜式顆粒物分析儀在使用前已采用參比方法與手工儀器進(jìn)行過(guò)平行性比對(duì)，獲取的斜率、截距及相關(guān)系數(shù)均滿足《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝和驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（HJ 665-2013）要求[5]，每次比對(duì)工作開始前，先對(duì)攜帶的便攜式顆粒物比對(duì)儀器進(jìn)行檢查調(diào)試，包含設(shè)備清潔、儀器自檢、氣密性檢查、溫壓傳感器檢查、流量檢查、校準(zhǔn)膜檢查。同時(shí)對(duì)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行檢查調(diào)試。待儀器穩(wěn)定運(yùn)行后，開始比對(duì)工作[6]。

5 監(jiān)測(cè)結(jié)果

通過(guò)比對(duì)，將每次獲得的兩臺(tái)設(shè)備的小時(shí)值進(jìn)行線性回歸分析，經(jīng)分析，以Y24874 所監(jiān)測(cè)值為Y 值，以A12353 所監(jiān)測(cè)值為X 值，6 次線性回歸所得相應(yīng)斜率、截距以及R2值結(jié)果見下表1：

表1 6 次比對(duì)兩個(gè)便攜性儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)線性回歸分析數(shù)據(jù)

站點(diǎn)日均值及兩臺(tái)比對(duì)設(shè)備的日均值及其相對(duì)偏差見表2。

6 結(jié)果分析

（1）從兩臺(tái)便攜式儀器6 次比對(duì)結(jié)果回歸分析來(lái)看：R2基本上都在0.93 以上，且兩臺(tái)儀器線性回歸的斜率差別較小，最大的斜率差也未超過(guò)0.07，斜率整體接近于1。截距也相對(duì)較小，在-1.665～0.8691 之間浮動(dòng)，證明兩臺(tái)便攜式儀器有較好的相關(guān)性，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一致性較好。各站點(diǎn)分布在河南省不同的市，兩個(gè)站點(diǎn)都有一定距離，每次比對(duì)前都需將儀器運(yùn)輸至下一個(gè)站點(diǎn)，從便攜式儀器數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)看，儀器自身穩(wěn)定性較好，不易受交通運(yùn)輸?shù)鹊挠绊?。且環(huán)境溫度對(duì)儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)影響也不大。（2）從6 個(gè)站點(diǎn)比對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)看，站點(diǎn)2 和站點(diǎn)6 的比對(duì)結(jié)果較好，2 臺(tái)比對(duì)設(shè)備的日均值與站點(diǎn)的日均值相對(duì)偏差基本上都低于5%，站點(diǎn)數(shù)據(jù)與便攜式儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一致性較好。其他站點(diǎn)特別是站點(diǎn)1，2 臺(tái)比對(duì)設(shè)備的日均值與站點(diǎn)的日均值相對(duì)偏差都在14%以上，站點(diǎn)數(shù)據(jù)與便攜式儀器監(jiān)測(cè)結(jié)果的一致性較差。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ 664-2013）點(diǎn)位變更相關(guān)技術(shù)要求，當(dāng)新選的城市點(diǎn)與原城市點(diǎn)平均濃度偏差小于15%，新選的城市點(diǎn)可代表當(dāng)前城市該區(qū)域的城市環(huán)境質(zhì)量[7]，由監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示站點(diǎn)2 和站點(diǎn)6 的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可更好的代表環(huán)境空氣質(zhì)量，站點(diǎn)1、3、4 的監(jiān)測(cè)儀器運(yùn)行情況值得關(guān)注。（3）抽取站點(diǎn)6 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)比站點(diǎn)6、兩臺(tái)便攜式儀器均值及該站點(diǎn)周邊城市點(diǎn)位8 月25 日-30 日小時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)相應(yīng)曲線見圖1。

表2 6 個(gè)站點(diǎn)相應(yīng)比對(duì)數(shù)據(jù)（單位：ug/m3）

圖1 站點(diǎn)比對(duì)曲線圖

從圖1 可知，兩臺(tái)便攜式儀器均值與站點(diǎn)6 小時(shí)的曲線的一致性較好，該站點(diǎn)與周邊城市站點(diǎn)A、B 的曲線一致性也相對(duì)較好。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)值也較接近。證明該站點(diǎn)可真實(shí)反映當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量狀況。同時(shí)，對(duì)站點(diǎn)1 和兩臺(tái)便攜式儀器均值的小時(shí)值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明，站點(diǎn)1 與兩臺(tái)便攜式儀器均值的小時(shí)值的曲線一致性較差。

由以上分析可見，便攜式儀器可用于日常環(huán)境空氣質(zhì)量比對(duì)監(jiān)測(cè)，相較于手工比對(duì)儀器，便攜式儀器具有體積小，可連續(xù)出數(shù)據(jù)與自動(dòng)站儀器擁有相同的監(jiān)測(cè)方法，適用性更強(qiáng)。同時(shí)，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)自動(dòng)站數(shù)據(jù)進(jìn)行反面印證，當(dāng)關(guān)注到城市某個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)數(shù)據(jù)趨勢(shì)明顯異于周邊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可采用便攜式儀器進(jìn)行比對(duì)，可快速判斷該站點(diǎn)或者周邊站點(diǎn)數(shù)據(jù)異常，為運(yùn)維管理者提供準(zhǔn)確的工作方向，減少不必要的工作。

雖然，便攜式儀器比手工方法獲取的數(shù)據(jù)快，但在日常監(jiān)測(cè)工作中，應(yīng)關(guān)注將便攜式儀器的相關(guān)質(zhì)控工作，每次比對(duì)前應(yīng)開展必要的質(zhì)控工作，若條件允許，應(yīng)先行開展3 日以上的運(yùn)行工作，采用兩臺(tái)以上便攜式儀器進(jìn)行比對(duì)，并對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性和小時(shí)數(shù)據(jù)曲線分析，待儀器數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，再行開展正常的比對(duì)工作，以保障便攜式儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，當(dāng)其中任一臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)立即終止比對(duì)，待滿足條件后再行開展。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)幾次PM2.5便攜式顆粒物分析儀與環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)便攜式儀器可較好的運(yùn)行在環(huán)境空氣質(zhì)量保障工作，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)確性起到積極的作用?？蔀榄h(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站運(yùn)維管理等工作提供有效的手段。但在開展相應(yīng)工作中，應(yīng)注重質(zhì)控工作的開展，確保開展的工作是有效的。