PM2.5的监测数据影响因素及控制分析
摘要：在我國PM2.5浓度的监测与分析过程中，受到较多其他因素的影响，以至于出现治理浓度数据监测有误的现象，这些误差的带来对于制定PM2.5污染防治措施来说是非常不利的。本论文正是基于此，对现如今我国环境监测技术与方法应用过程中的PM2.5监测进行分析，在简单论述现如今主流的PM2.5浓度监测方法之后，就这些方法在测定PM2.5质量浓度数据过程中的影响因素进行分析，并根据这些影响因素的产生原因制定有效地控制措施，以减少这些影响因子对PM2.5质量浓度的测度。希望本论文的研究能为我国PM2.5的质量浓度测定完善提供借鉴参考作用。
关键词：PM2.5；浓度；测定；控制
中图分类号：X830.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0149-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.083
Influencing factors and control analysis of pm2.5 monitoring data
Chen Qian
（Yantai Environmental Monitoring Center， Yantai Shandong 264000， China）
Abstract： In the process of monitoring and analyzing PM2.5 concentration in our country， it is influenced by many other factors so that there is a phenomenon that the monitoring data of monitoring concentration is not correct. These errors bring a great potential for the development of PM2.5 pollution prevention and control measures It is very unfavorable. Based on this， this paper analyzes the PM2.5 monitoring in the application of environmental monitoring techniques and methods in our country nowadays. After briefly discussing the mainstream PM2.5 monitoring methods nowadays， Mass concentration data in the process of analysis of factors， and in accordance with the causes of these factors to develop effective control measures to reduce the impact of these factors on the PM2.5 concentration measurement. It is hoped that the research in this thesis can provide a reference for the determination of the PM2.5 mass concentration in our country.
Key words： PM2.5； concentration； Determination； Control
在我国社会主义现代化的建设过程中，有部分行业的发展是以高污染、高能源消耗为代价的，这种发展模式导致了我国不同区域、不同时期、不同程度的环境污染现象。其中PM2.5污染是我国空气污染中非常重要的类型，对于PM2.5浓度的监测与分析有助于制定更加可靠、详细、有效地污染防治对策，改善地区生态环境。PM2.5又称之为细颗粒物，是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，它能较长时间的悬浮于空气中，空气污染越严重的地区，其质量浓度越高，对空气污染的影响也越大。最为明显的是影响空气能见度，同时对于人体呼吸道的损害也非常严重。这些颗粒物的来源主要分为自然来源和人为的产生，其中人为的因素危害最大，主要表现在燃烧、化工、石油等各个方面，特别是对于我国北方以燃煤供暖的地区来说，极易产生PM2.5污染[1-3]。
1 PM2.5质量浓度的主要监测方法
我国环境监测总站在2012年5月下旬所发布的《PM2.5自动监测仪器技术指标与要求（试行）》中确定了三种PM2.5的自动监测方法，分别是重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。在这些方法的应用过程中，首先要明确一个监测点，并且这个监测点能尽量反映出该城市的实际空气质量总体水平和代表城市污染的不同高低水平；然后是采集监测点的空气，把其中的PM2.5与较大的颗粒物进行分离；最后是把分离出来的空气通过管道后，用各种检测方法测定PM2.5浓度。
其中重量法就是将PM2.5直接截留到滤膜上，然后用天平称重，具有直接可靠的测度特征，是验证其他方法是否准确的标杆，但自动化程度低，不适合进行远距离监测。而β射线吸收法是将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束beta射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。微量振荡天平法是利用一头粗一头细的空心玻璃管，粗头固定，细头装有滤芯。空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比。于是，根据振荡频率的变化，就可以算出收集到的PM2.5的重量。
2 PM2.5质量浓度的监测数据影响因素
在任何PM2.5质量浓度测量过程中都会存在一定的误差，以至于监测数据有些偏差，也没有任何一种仪器设备能够准确无误地测定大气中的PM2.5质量浓度，而这些具体的监测数据影响因素主要包括以下几个方面：
2.1 样品输送管路的影响
在现如今的PM2.5质量浓度监测分析中，所采取到的空气样品在经过切割头之后，还需要通过室内和室外部分的输送管路流经较长时间，之后空气样品才能到达过滤器，用于截获PM2.5。而在样品输送管路中，它们的物化性质往往会发生改变，比如部分颗粒物粘结在管道壁上。在逐渐地累积的过程中，也使得每次所黏附的颗粒物量不一样，甚至如果出现管道内壁所黏附的颗粒物较多，影响样品在管路中的正常流动速度，造成管路输送性能变差，从而导致PM2.5质量浓度监测数据的准确性变差，数据突变或者数据平缓较长时间的现象也时有发生[4]。
在样品输送管路中，温度因素也是影响PM2.5质量浓度监测数据的一个典型表现。如果空气样品温度明显高于输送管路温度，也就是典型的热空气样品，在输送过程中会引起空气样品温度下降、相对湿度上升，如果湿度接近露点温度，会出现结露的现象，管壁和过滤膜上出现结露凝结水，这对于PM2.5质量浓度的监测数据分析是非常不利的，会产生较大的误差。
2.2 样品采样流量的影响
在PM2.5的质量浓度监测分析中，所采取空气样品的流量不仅需要作为采样的体积，用于定量计算PM2.5颗粒物的浓度，同时还要作为引流动力使气体样品强制通过粒径切割装置，用于控制样品的空气动力学粒径切割结果。如果所采取的空气样品流量与设计的不相符，那么所得到的空气动力学直径与想要的也不相符，结果就会出现大于2.5μm的颗粒物样品，使PM2.5的监测数据出现偏差。典型的表现在常用的PM2.5在线检测仪气体流量计量器件，在长期连续使用过程中互相老化、腐蚀、污损等现象，甚至也会受到附近环境条件变好的影响，使得流量控制性能降低、颗粒物浓度监测数据误差增加等现象。
3 PM2.5质量浓度的监测数据控制方法分析
不同的质量浓度监测数据影响因素对应不同的控制方法，以期望通过控制方法的实施来降低这些因子对PM2.5质量浓度的数据测量影响，具体方法如下所示：
3.1 样品输送管路的控制
为了在PM2.5的测量过程中避免样品输送管路对数据的影响，首先需要加强对输送管路内壁的清理，并加强对数据不同时期、不同环境下的分析，找出其质量浓度变化规律。从而制定内壁清晰计划，编排出内壁清理与空气PM2.5质量浓度的数据表，并遵照执行。在典型的PM2.5质量浓度突变和较长时间平稳不变的情况下下，应当立即进行样品管路无水乙醇清理。同时，也可以在样品输送管路上安装质量浓度传感器，对于质量浓度变化较大的管路应当给予重视，并分析原因，重新采样测量。比如在使用石英震荡天平质量传感器的过程中，需要特别确保在整个检验、校准的过程中，没有样品颗粒物从样品输送管路的管壁上掉落到标准膜，也没有样品颗粒物能够通过输送管路的入口进入，而忽略切割器到达过滤装置标准膜的过程[5]。
3.2 样品采样流量的控制
对于空气样品采样流量的控制首先需要专门编制适合监测环境的工作作业计划，定期使用技术指标适用的标准流量计、空气颗粒物监测数据质控专用的仪器到各空气样品收集现场进行检查与校准，确保所用PM2.5颗粒物监测仪器的采样流量处于标准范围和工作状况下。比如在日常完成有效监测PM2.5浓度数据获取的基础上，每隔1周取下PM2.5的切割器，使用2台颗粒物监测仪器在1h内同时平行测试PM2.5 浓度，通过所得数据评估颗粒物监测平行精密度控制性能。
同时需要注意在校准过程中，需要确保各级颗粒物切割器和输送管路没有漏风现象的发生，然后再进行标准校定。对于我们采用差压式流量计的颗粒物监测仪器，需要避免标准流量计的连接气管通径过小或管段过长，以免空气流量阻力过大而造成测量数据的误差。而对于分流小部分空气样品流量进行PM2.5浓度测试的石英震荡天平法，则应当分别使用量程大小适当的标准流量计进行校准，确保各路流量控制在标准范围内。
4 总结
随着我国对环境质量的更高要求，从环境治理和保护的角度来说，更加准确可靠的空气颗粒物质量浓度监测是非常有必要的。PM2.5作为空气污染中非常重要、也最受关注的一部分，加强对其监测数据的分析与控制有助于确定更加可靠的空气污染治理方案。在监测过程中，PM2.5的浓度数据主要受样品输送管路和采样流量的影响，也需要从这两方面着手实施减小误差出现的办法，希望本论文的研究能为我国PM2.5的测控提供实际参考作用。
参考文献
[1]冯江.浅析影响空气PM2.5监测质量的因素及方法[J].华夏地理，2016，（2）：19-21.
[2]齐鹏.汽车排气中的PM2.5检测方法及影响因素分析[D].哈尔滨：东北林业大学，2014 .
[3]徐春雨，王秦，李娜.公共场所室内空气中PM2.5浓度及影响因素分析[J].环境与健康杂志，2014，（11）：55-57.
[4]汪庆庆，周连，陈曦.工业区大气PM2.5中金属元素分布特征及影响因素分析[J].环境与健康杂志，2013，（08）：156-157.
[5]师建中，陈丹青.PM2.5监测数据质量主要影响因素和控制方法探讨[J].绿色科技，2012，（11）：69-71.
收稿日期：2017-11-09
作者简介：陈倩（1991-），女，本科，初级職称，研究方向为环境空气质量监控。 技术文
关键词：PM2.5；浓度；测定；控制
中图分类号：X830.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0149-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.083
Influencing factors and control analysis of pm2.5 monitoring data
Chen Qian
（Yantai Environmental Monitoring Center， Yantai Shandong 264000， China）
Abstract： In the process of monitoring and analyzing PM2.5 concentration in our country， it is influenced by many other factors so that there is a phenomenon that the monitoring data of monitoring concentration is not correct. These errors bring a great potential for the development of PM2.5 pollution prevention and control measures It is very unfavorable. Based on this， this paper analyzes the PM2.5 monitoring in the application of environmental monitoring techniques and methods in our country nowadays. After briefly discussing the mainstream PM2.5 monitoring methods nowadays， Mass concentration data in the process of analysis of factors， and in accordance with the causes of these factors to develop effective control measures to reduce the impact of these factors on the PM2.5 concentration measurement. It is hoped that the research in this thesis can provide a reference for the determination of the PM2.5 mass concentration in our country.
Key words： PM2.5； concentration； Determination； Control
在我国社会主义现代化的建设过程中，有部分行业的发展是以高污染、高能源消耗为代价的，这种发展模式导致了我国不同区域、不同时期、不同程度的环境污染现象。其中PM2.5污染是我国空气污染中非常重要的类型，对于PM2.5浓度的监测与分析有助于制定更加可靠、详细、有效地污染防治对策，改善地区生态环境。PM2.5又称之为细颗粒物，是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，它能较长时间的悬浮于空气中，空气污染越严重的地区，其质量浓度越高，对空气污染的影响也越大。最为明显的是影响空气能见度，同时对于人体呼吸道的损害也非常严重。这些颗粒物的来源主要分为自然来源和人为的产生，其中人为的因素危害最大，主要表现在燃烧、化工、石油等各个方面，特别是对于我国北方以燃煤供暖的地区来说，极易产生PM2.5污染[1-3]。
1 PM2.5质量浓度的主要监测方法
我国环境监测总站在2012年5月下旬所发布的《PM2.5自动监测仪器技术指标与要求（试行）》中确定了三种PM2.5的自动监测方法，分别是重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。在这些方法的应用过程中，首先要明确一个监测点，并且这个监测点能尽量反映出该城市的实际空气质量总体水平和代表城市污染的不同高低水平；然后是采集监测点的空气，把其中的PM2.5与较大的颗粒物进行分离；最后是把分离出来的空气通过管道后，用各种检测方法测定PM2.5浓度。
其中重量法就是将PM2.5直接截留到滤膜上，然后用天平称重，具有直接可靠的测度特征，是验证其他方法是否准确的标杆，但自动化程度低，不适合进行远距离监测。而β射线吸收法是将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束beta射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。微量振荡天平法是利用一头粗一头细的空心玻璃管，粗头固定，细头装有滤芯。空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比。于是，根据振荡频率的变化，就可以算出收集到的PM2.5的重量。
2 PM2.5质量浓度的监测数据影响因素
在任何PM2.5质量浓度测量过程中都会存在一定的误差，以至于监测数据有些偏差，也没有任何一种仪器设备能够准确无误地测定大气中的PM2.5质量浓度，而这些具体的监测数据影响因素主要包括以下几个方面：
2.1 样品输送管路的影响
在现如今的PM2.5质量浓度监测分析中，所采取到的空气样品在经过切割头之后，还需要通过室内和室外部分的输送管路流经较长时间，之后空气样品才能到达过滤器，用于截获PM2.5。而在样品输送管路中，它们的物化性质往往会发生改变，比如部分颗粒物粘结在管道壁上。在逐渐地累积的过程中，也使得每次所黏附的颗粒物量不一样，甚至如果出现管道内壁所黏附的颗粒物较多，影响样品在管路中的正常流动速度，造成管路输送性能变差，从而导致PM2.5质量浓度监测数据的准确性变差，数据突变或者数据平缓较长时间的现象也时有发生[4]。
在样品输送管路中，温度因素也是影响PM2.5质量浓度监测数据的一个典型表现。如果空气样品温度明显高于输送管路温度，也就是典型的热空气样品，在输送过程中会引起空气样品温度下降、相对湿度上升，如果湿度接近露点温度，会出现结露的现象，管壁和过滤膜上出现结露凝结水，这对于PM2.5质量浓度的监测数据分析是非常不利的，会产生较大的误差。
2.2 样品采样流量的影响
在PM2.5的质量浓度监测分析中，所采取空气样品的流量不仅需要作为采样的体积，用于定量计算PM2.5颗粒物的浓度，同时还要作为引流动力使气体样品强制通过粒径切割装置，用于控制样品的空气动力学粒径切割结果。如果所采取的空气样品流量与设计的不相符，那么所得到的空气动力学直径与想要的也不相符，结果就会出现大于2.5μm的颗粒物样品，使PM2.5的监测数据出现偏差。典型的表现在常用的PM2.5在线检测仪气体流量计量器件，在长期连续使用过程中互相老化、腐蚀、污损等现象，甚至也会受到附近环境条件变好的影响，使得流量控制性能降低、颗粒物浓度监测数据误差增加等现象。
3 PM2.5质量浓度的监测数据控制方法分析
不同的质量浓度监测数据影响因素对应不同的控制方法，以期望通过控制方法的实施来降低这些因子对PM2.5质量浓度的数据测量影响，具体方法如下所示：
3.1 样品输送管路的控制
为了在PM2.5的测量过程中避免样品输送管路对数据的影响，首先需要加强对输送管路内壁的清理，并加强对数据不同时期、不同环境下的分析，找出其质量浓度变化规律。从而制定内壁清晰计划，编排出内壁清理与空气PM2.5质量浓度的数据表，并遵照执行。在典型的PM2.5质量浓度突变和较长时间平稳不变的情况下下，应当立即进行样品管路无水乙醇清理。同时，也可以在样品输送管路上安装质量浓度传感器，对于质量浓度变化较大的管路应当给予重视，并分析原因，重新采样测量。比如在使用石英震荡天平质量传感器的过程中，需要特别确保在整个检验、校准的过程中，没有样品颗粒物从样品输送管路的管壁上掉落到标准膜，也没有样品颗粒物能够通过输送管路的入口进入，而忽略切割器到达过滤装置标准膜的过程[5]。
3.2 样品采样流量的控制
对于空气样品采样流量的控制首先需要专门编制适合监测环境的工作作业计划，定期使用技术指标适用的标准流量计、空气颗粒物监测数据质控专用的仪器到各空气样品收集现场进行检查与校准，确保所用PM2.5颗粒物监测仪器的采样流量处于标准范围和工作状况下。比如在日常完成有效监测PM2.5浓度数据获取的基础上，每隔1周取下PM2.5的切割器，使用2台颗粒物监测仪器在1h内同时平行测试PM2.5 浓度，通过所得数据评估颗粒物监测平行精密度控制性能。
同时需要注意在校准过程中，需要确保各级颗粒物切割器和输送管路没有漏风现象的发生，然后再进行标准校定。对于我们采用差压式流量计的颗粒物监测仪器，需要避免标准流量计的连接气管通径过小或管段过长，以免空气流量阻力过大而造成测量数据的误差。而对于分流小部分空气样品流量进行PM2.5浓度测试的石英震荡天平法，则应当分别使用量程大小适当的标准流量计进行校准，确保各路流量控制在标准范围内。
4 总结
随着我国对环境质量的更高要求，从环境治理和保护的角度来说，更加准确可靠的空气颗粒物质量浓度监测是非常有必要的。PM2.5作为空气污染中非常重要、也最受关注的一部分，加强对其监测数据的分析与控制有助于确定更加可靠的空气污染治理方案。在监测过程中，PM2.5的浓度数据主要受样品输送管路和采样流量的影响，也需要从这两方面着手实施减小误差出现的办法，希望本论文的研究能为我国PM2.5的测控提供实际参考作用。
参考文献
[1]冯江.浅析影响空气PM2.5监测质量的因素及方法[J].华夏地理，2016，（2）：19-21.
[2]齐鹏.汽车排气中的PM2.5检测方法及影响因素分析[D].哈尔滨：东北林业大学，2014 .
[3]徐春雨，王秦，李娜.公共场所室内空气中PM2.5浓度及影响因素分析[J].环境与健康杂志，2014，（11）：55-57.
[4]汪庆庆，周连，陈曦.工业区大气PM2.5中金属元素分布特征及影响因素分析[J].环境与健康杂志，2013，（08）：156-157.
[5]师建中，陈丹青.PM2.5监测数据质量主要影响因素和控制方法探讨[J].绿色科技，2012，（11）：69-71.
收稿日期：2017-11-09
作者简介：陈倩（1991-），女，本科，初级職称，研究方向为环境空气质量监控。 技术文
