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PM2.5是怎么測出來的?

文章出處:西安除甲醛 人氣:發表時間:2020-07-30

為采用β射線法監測PM2.5的自動監測儀,傳送帶上黑色的原點是通過儀器自動采樣得到的PM2.5。

 

PM2.5是怎么測出來的?

 

采集到的PM2.5濾膜,稱重后可以存儲在稱重中心的濾膜存儲實驗室,以便日后濾膜的復查和成分分析使用。

 

PM2.5是怎么測出來的?

 

▲稱重中心的濾膜稱重系統一次可以對320片濾膜進行編碼/讀碼和稱重。

 

 

 

當霧霾來臨,PM2.5充斥在每個角落時,我們每個人身處其中,呼吸著、感受著,可以說,對它的存在誰都不會陌生。但PM2.5是如何測量的?數據是怎么計算出來的?監測結果究竟準不準?

 

 

 

帶著這些疑問,小編帶大家一探PM2.5的監測全過程。

 

 

 

手工監測天平精度可達1微克

 

 

 

要確保PM2.5監測數據的準確性,測量方法很重要。

 

 

 

說到測量,手工重量法不得不提,它可是PM2.5監測的基準方法。

 

 

 

因此,想要清楚認知PM2.5的測量過程,首先必須明白手工重量法的工作原理。儀器質檢室的工程師張楊說:“在監測點位用采樣器以恒定采樣流量抽取空氣,使空氣中的PM2.5被截留在提前稱重好的空白濾膜上,根據采樣前后濾膜的質量變化和累積采樣體積,計算出PM2.5的濃度。”

 

 

 

接下來的問題是,采樣濾膜又是如何稱重的呢?

 

 

 

首先,對稱重環境要求極高。用于采樣的濾膜受溫度、濕度、震動等人為因素的干擾較大,從現場采樣后的濾膜需要進行24小時平衡再進行稱重,平衡條件則需要溫度保持在20℃±1℃左右,濕度保持在50% RH±5%RH左右。

 

 

 

“只有在同一個溫濕度環境下進行稱重,得出的數據才能夠保持一致性。” 除了對外部環境有要求,張楊還介紹了稱重設施包括濾膜和天平在內的具體情況:“一片濾膜的重量很輕,只有145~150毫克,這只是濾膜的重量,相比顆粒物的增量就更少了,在0.1~11.5毫克之間,對應的污染物濃度為4~500微克/立方米。所需天平的條件需要達到百萬分之一,精度稱量分辨率為1微克。”

 

 

 

想看稱重先過急速風吹關

 

 

 

為了從各個因素控制稱量誤差,一個具備高要求的實驗室是必需的。

 

 

 

2015年6月,中國環境監測總站質檢室籌建了國家大氣監測網顆粒物稱重中心(以下簡稱稱重中心),以滿足國控點位顆粒物(PM10、PM2.5)比對采樣濾膜的稱重。

 

 

 

想走進稱重中心,可不是一件容易事。

 

 

 

稱重中心對人員、設備的出入條件限制有嚴格的要求。由于對外部環境潔凈度的要求極高,外來人員在進入稱重中心最外圍空間時必須更換中心配備的拖鞋,以減少對室內環境的影響。接下來,步入更衣室更換工作服,緊接著在智能風淋室開啟風淋設備,通過急速風吹進一步減少衣物攜帶的顆粒物。

 

 

 

這些準備都是為了最大化減少對稱重環境的影響,確保手工比對工作科學、準確。西安室內除甲醛

 

 

 

進入實驗室,一臺承載了320片濾膜的稱重系統正在進行編碼/讀碼和稱重工作。“為了確保每片濾膜的唯一性以及加強濾膜管理,編碼采用14位編碼原則,包括站點編號、采樣信息、年份月份等。”工作人員解釋說,就好比是每個人都有唯一的身份證號,編碼工作鎖定了濾膜的唯一性,以保障比對工作的準確、無誤。

 

 

 

從實驗室的工作節奏來看,320片濾膜進行平衡的時間需要24小時,每片濾膜需要進行兩次稱重,每次誤差需要保持小于0.04毫克,每片測量時間大概需要5分鐘,這樣整個稱重320片濾膜就需要3~4天的時間。

 

 

 

那么,不合格的稱重濾膜會不會成“漏網之魚”流入監測環節呢?工作人員說:“天平中會放置一塊標準濾膜,相當于質控,很早稱好了,如果測量結果顯示變化很大,說明其中有污染,這時就要及時進行處理。”

 

 

 

據工作人員介紹,2015年12月起,稱重中心已經完成了直管站的5次比對工作,每次比對20個站點,比對內容包括PM10、PM2.5。可以說,比對工作極大地提高了PM2.5監測的科學性和準確性。

 

 

 

自動監測每五分鐘出一個數值

 

 

 

從全國范圍來看,目前,地方各個監測點位對PM2.5多采用連續自動監測法下的β射線法和震蕩天平法進行測量。市面上的檢測儀器也主要依據這兩種方式進行工作。

 

 

 

“這根長長的管子就是采樣管,一頭連接監測儀器,另一頭連接室外的空氣,它的頂部有個采樣頭,上面有個切割器,通過切割器將空氣中的PM2.5攔截下來后,順著采樣管進入監測儀器中。”來到顆粒物實驗室,大氣室研究員潘本鋒首先介紹了采用β射線法監測PM2.5的自動監測儀。

 

 

 

近距離觀察這臺儀器,可以發現密閉的艙體內有一個白色傳輸紙帶,紙帶上按照一定的間隔已經分布了一些黑色的斑點。“這就是昨天通過儀器自動采樣得到的PM2.5。”潘本鋒解釋了儀器的工作原理:傳輸進來的空氣經過紙帶,把所含的顆粒物過濾在紙帶上。儀器可以發射β射線,如果紙帶上附著顆粒物,就會使射線能量衰減,衰減的量與顆粒物的濃度有直接關系,這樣我們就測量出顆粒物的濃度含量。

 

 

 

實驗室里還有另外一種依靠振蕩天平進行監測的儀器。潘本鋒說,儀器的設計靈感來自于航天技術,“太空中有質量沒有重量,質量不變怎么測顆粒物質量濃度?在太空里稱重就用了振蕩天平。”

 

 

 

觀察這臺振蕩天平測量儀,可以發現儀器中有個振蕩原件,以及空氣中不斷收集的顆粒物。振蕩原件隨著顆粒物的多少出現不同的振蕩頻率,當顆粒物越來越重,振蕩原件擺動的頻率就會越來越慢。通過實時測量振蕩的頻率,進一步測算出顆粒物含量的濃度是多少。

 

 

 

翻閱現場數據記錄記者看到,兩種監測儀器可以做到實時測量,每隔幾秒進行一次更新,每5分鐘出一個數值,可以做到邊采樣邊測量,而工作人員則每小時讀取一次PM2.5濃度。

 

 

 

據了解,為確保PM2.5監測的準確性,我國出臺了PM2.5監測的一系列技術規范,對PM2.5監測的運行維護、人員資質和質保質控提出了明確的要求。

 

 

 

空氣質量監測實行聯網管理

 

 

 

對PM2.5監測數據實時公開發布,在為公眾提供健康指引的同時,強化了社會監督,進一步提高PM2.5監測的準確性。

 

 

 

“全國城市空氣質量實時發布平臺自2013年1月1日正式對外發布。” 大氣室高級工程師孟曉艷一邊在電腦上調取各地PM2.5實時監測數據,一邊說道:“監測數據每小時都會從子站傳過來,不會有人為干擾,這些指標包括AQI和PM2.5在內的6項基本污染物。公眾可以自行通過網絡上的實時發布平臺進行24小時歷史查詢。”

 

 

 

除了實時發布平臺,在孟曉艷的辦公電腦上,記者還看到了另外一套系統,“這是我們的國家空氣質量監測聯網管理平臺,用于管理審核、評價各地上報的PM2.5等監測數據,以進一步保障監測數據的準確性。”孟曉艷解釋說,這套系統的應用本身就是對PM2.5監測數據的一種質量控制。

 

 

 

“十二五”以來,依據建成區面積和人口密度,兼顧代表性、科學性、穩定性和維護的便利性,我國對城市空氣質量監測點位進行了優化和調整,使監測數據能全面客觀反映空氣質量狀況。目前,我國的監測點位已經涵蓋了338個城市的1436個站點。

 

 

 

運維質量關系數據質量。2016年,按照“誰考核誰監測”的原則,環境保護部積極推進空氣質量監測事權上收工作,截至2016年11月底,全國1436個國家空氣質量監測站點已全面上收,由國家統一委托運維公司負責運行維護,監測數據直報國家并對外公開,從體制機制上切斷地方干預監測數據的風險。

 

 

 

測量方法有哪些?

 

 

 

手工監測與自動監測各有優缺、互為補充

 

 

 

按測量方式劃分,PM2.5的監測方法主要有手工重量法和連續自動法兩種。連續自動監測法按照不同原理劃分又可分為兩種:振蕩天平法和β射線法。

 

 

 

手工重量法是PM2.5監測的基準方法,用于判定連續自動監測方法的準確性和可靠性。美國和歐洲均以手工重量法作為PM2.5監測標準方法,并作為認證PM2.5自動監測儀器的基礎方法。

 

 

 

我國也規定不同原理的PM2.5自動監測方法只有與手工重量法監測結果比對一致,才能應用于測量PM2.5。

 

 

 

但手工重量法耗時較長,需要將樣品在恒溫、恒濕條件下平衡24小時后進行測量,作為PM2.5自動監測的質控手段必不可少,但無法滿足空氣質量信息實時發布的需要。

 

 

 

連續自動監測法必須與手工重量法進行比對,且滿足相關技術要求,才能用于PM2.5監測,是手工重量法的等效方法。它的特點是能夠實時讀取監測數據、時效性強,可及時向社會公眾提供PM2.5實時數據和健康指引,在國內外得到廣泛應用。

 

 

 

目前,我國各空氣監測站點主要采用連續自動監測方法監測PM2.5,手工重量法主要用于連續自動監測方法的質量控制。

 

 

 

兩種方法各有優缺點,互為補充。   


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