怎樣檢測PM2.5

概述

1月2日，從飛機上俯瞰北京近郊霧霾，地面模糊不清，灰蒙蒙一片。自去年12月29日以來，受不利天氣形勢影響，中國出現(xiàn)大范圍持續(xù)重度空氣污染，人們出行都戴著防霧霾口罩。

PM2.5是造成霧霾的主要原因，究竟該如何檢測呢？國際上公認的靠譜的PM2.5檢測方法是三種：重量法、β射線吸收法和微量振蕩天平法。前提是需要把PM2.5與較大的顆粒物分離。　　　　

一、首先要有一個監(jiān)測點

　　對于監(jiān)測點的分布，我國《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范》中有兩個技術指標：一是所有城市建成區(qū)評價點的均值應盡量反映城市的實際空氣質(zhì)量總體水平；二是要能反映和代表城市污染的不同高低水平。為防止受到局部人為干擾、保證評價點位的代表性，《規(guī)范》還要求評價點位周圍50米內(nèi)不應有煙囪、爐窯等污染源，采樣口周圍空氣流通，不能有高大建筑物遮擋，高度要求在15-20米。　　

二、采集空氣，把PM2.5與較大的顆粒物分離

　　首先需要采樣，這個采樣器叫做切割器，外觀似倒扣的盤子狀。它就像捕魚的網(wǎng)一般，網(wǎng)眼的大小，決定了能捕獲“魚”的大小。監(jiān)測PM10、PM2.5、PM1.0的道理都一樣，就是“濾網(wǎng)”不一樣，通過的顆粒物大小也不一樣。

　　只要有空氣經(jīng)過，就立即被全天24小時不停轉(zhuǎn)的抽氣泵吸進采集系統(tǒng)，再經(jīng)過這張“網(wǎng)”，把直徑大于2.5微米的顆粒物擋在門外，而小于等于2.5微米的顆粒物被吸入“喉管”——PM2.5這條“魚”，就這樣被篩選出來了。其實這和發(fā)生在我們呼吸道里的情形是非常相似的：大顆粒易被鼻腔、咽喉、氣管截留，而細顆粒則更容易到達肺的深處，從而產(chǎn)生更大的健康風險。　　

三、測定分離出來的PM2.5的重量

　　把分離出來的空氣通過管道后，用各種檢測方法測定PM2.5濃度。目前，各國環(huán)保部門廣泛采用的PM2.5測定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量振蕩天平法。

1、重量法

 　　將PM2.5直接截留到濾膜上，然后用天平稱重，這就是重量法。值得一提的是，濾膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜。只要濾膜對于0.3微米以上的顆粒有大于99%的截留效率，就算是合格的。損失部分極細小的顆粒物對結(jié)果影響并不大，因為那部分顆粒對PM2.5的重量貢獻很小。

　　重量法是最直接、最可靠的方法，是驗證其它方法是否準確的標桿。然而重量法需人工稱重，程序繁瑣費時，自動化程度低，不適合進行遠距離監(jiān)測。如果要實現(xiàn)實時自動監(jiān)測，就需要用到另外兩種方法。

2、β射線吸收法

　　將PM2.5收集到濾紙上，然后照射一束beta射線，射線穿過濾紙和顆粒物時由于被散射而衰減，衰減的程度和PM2.5的重量成正比。根據(jù)射線的衰減就可以計算出PM2.5的重量。

　　β射線吸收原理自動監(jiān)測儀適用范圍較廣，在24小時空氣質(zhì)量連續(xù)自動監(jiān)測中應用廣泛。在污染較重或地理位置重要的地方，測量時可每小時自動得出一個監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時反映空氣中PM2.5濃度的變化情況，并可進行數(shù)據(jù)傳輸，有利于遠程監(jiān)測和自動控制，為環(huán)保部門進行空氣質(zhì)量評估和政府決策提供準確、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。并極大的減少了人工工作量，不過其缺點是相對成本較高。

3、微量振蕩天平法

　　一頭粗一頭細的空心玻璃管，粗頭固定，細頭裝有濾芯。空氣從粗頭進，細頭出，PM2.5就被截留在濾芯上。在電場的作用下，細頭以一定頻率振蕩，該頻率和細頭重量的平方根成反比。于是，根據(jù)振蕩頻率的變化，就可以算出收集到的PM2.5的重量。

　　微量振蕩天平法的PM2.5監(jiān)測儀外形類似微波爐，方方正正，上面則是一個電子顯示屏，所監(jiān)測的六項指標實時數(shù)據(jù)在屏幕上跳躍。跟β射線吸收法一樣，振蕩天平監(jiān)測法能實時捕抓空氣中的PM2.5微粒，監(jiān)測數(shù)據(jù)按半小時、1小時、8小時、12小時、24小時的目錄在顯示屏上顯示。而且，監(jiān)測設備24小時連續(xù)自動監(jiān)測、自動儲存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)。

小結(jié)

盡管檢測方法多樣，但無論是重量法、β射線法，還是震蕩天平法、光散射法，目前開展的大范圍的監(jiān)測中，法定監(jiān)測項目還只有質(zhì)量濃度（單位體積混合物中某組分的質(zhì)量），僅僅監(jiān)測質(zhì)量濃度并不能真正獲知大氣氣溶膠顆粒物的實際污染狀況。

質(zhì)量濃度值僅僅是一個方面的數(shù)據(jù)，以后的儀器應該往全方位監(jiān)測的方向發(fā)展，比如可以實時在線地監(jiān)測顆粒物的粒徑，可以獲取每個顆粒物上的化學成分（混合狀態(tài)），具有高的時間分辨率，有了這樣的儀器，我們才能對PM2.5有更深刻的認識。

（內(nèi)容參考儀器信息網(wǎng)）