■邱金发

（常州市金坛区环境监测站江苏常州213200）

大气环境中PM2.5的监测技术研究进展

■邱金发

（常州市金坛区环境监测站江苏常州213200）

由于大气颗粒PM2.5对人体健康有着巨大的伤害，所以对PM2.5质量浓度的监测是势在必行。本文首先从PM2.5的定义出发，总结了国内外监测现状，同时对PM2.5的监测技术方法进行了汇总，最后进行了总结与展望。

PM2.5监测监测技术

改革开放以来，随着经济的不断发展，人们的生活水平不断提高，环境的污染与破坏等问题也随之而来。由PM2.5所引起的区域性大气污染问题日趋严重，这些都严重影响着人们的身体健康与生活，甚至会影响到社会的可持续发展以及和谐发展［1］。所以，各国都加大对PM2.5的研究，同时我国也在不断的加深对PM2.5的监测研究。

1　PM2.5的定义

污染物颗粒的大小是粒子非常重要的性质，同时也是粒子划分的重要依据。颗粒直径小于或等于10.0 μm被称之为PM10，颗粒直径小于或等于2.5 μm被称之为PM2.5；由于大的颗粒物很容易被人体拦截，而小的颗粒物如PM2.5，不容易被人体拦截，从而被吸入肺中，因此PM2.5也可被称之为可入肺颗粒物。PM2.5颗粒的主要来源于人为排放，如煤、汽油、柴油、秸秆、木柴等燃烧后产生了二氧化硫、氮氧化物、氨气和挥发性有机物，这些废气没有经过处理，直接排放到空气中，从而导致了PM2.5颗粒的增加。另外，PM2.5也来源工业粉尘、道路扬尘、建筑施工扬尘等等。这些污染因子的直接排放，同样会对人体造成很大的伤害［2］。

2　国内外监测现状

从国际上来说，PM2.5有世卫组织的指导值，同时还有美国的标准。但是这些数据主要是来源于美国两个非常经典的案例研究，一个是哈佛六城市研究，另外一个是美国癌症协会（ACS）研究。美国癌症协会研究人员将研究对象进一步扩大到50万人，同样进行长达16年跟踪观测，收集他们的死亡原因风险的数据，通过数据统计后他们发现空气中的PM2.5每增加10μg/m3，因肺疾的死亡率提升了6%，因肺癌的死亡率提升了8%。基于以上原因，各国对PM2.5开始重视起来，加大了对PM2.5研究与控制［3］。

3　PM2.5的监测技术方法

现在通用的测定PM2.5的方式有两种，一种是手工重量法；另外一种就是自动监测法。由于PM2.5粒子大小非常小，所以相比其它大颗粒，其监测难度更大，只有为数不多的几种仪器得到了大家的一致认可。

3.1重量法

重量法的原理主要是通过算出颗粒物的质量，再除以采集的空气体积，从而计算出浓度。而要算出颗粒物的质量，就是对空气进行采集与抽取，经切割器处理，PM2.5颗粒被截留在特制的石英或PTFE滤膜上，然后称取前后的膜重量，从而算出颗粒物的重量。重量法是目前公认的最准确的测定PM2.5的方法。在2001年11月1日，我国发布了《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》，对重量法进行了规范。当然重量法有准确的优点，同时也有其缺点，最大的缺点就是需要手动操作，检测时间较长，不具实时性，结果具有滞后性。因此，该方法不能对大气进行实时监测，只局限于单点的、特定时间段内的监测。

3.2光散射法

依据Mie散射理论，不同的颗粒的浓度，被光照后所散射的光的强度不同，颗粒物的散射光强度又与颗粒物质量成正比，因而可以通过处理不同强度信号，从而计算出不同的颗粒物浓度。依据此理论，颗粒物的粒径以及光波长，在一定的温度与湿度下，都会影响散射光的强度。但是这种方法的缺点在于光散射强度受太多种因素的干扰，如光的折射性，推带电荷，形状结构以及颗粒的重叠性，因此在实际应用中，比较少单独使用，一般是配合其它方法一起监测使用。

3.3β-射线法

该法包括β+DHS及β+DHS+光散射，它的主要原理是采集气体，经过切割处理，大颗粒物质被截留，其余符合要求的会继续通过采样管，然后通过DHS来加热气体，控制湿度在35%以下，气体进入主机后，落在滤膜上，该滤膜可以自动更换，滤膜的上下两侧分别装有14C放射源（β射线）和闪烁体计数器，通过前后β射线的衰减量推算出颗粒物的浓度。有时候该方法会与光散射的方法联用即β+DHS+光散射。

3.4微量振荡天平加膜动态测量系统方法（TEOM+FDMS）

该计术起源于美国，它的主要原理是通过测量频率的变化，从而计算出采集样品的质量，从而推算出该段时间内质量浓度。由于空气中水分对滤膜的重量有较大的影响，采样管需加热以维持较为稳定的湿度环境，但是这会造成测量空气中挥发和半挥发性颗粒物的损失，因此微量振荡天平法为了减小误差，补偿检测值，需要配置滤膜动态测量系统。该方法的缺点主要在于微量振荡天平法膜动态测量系统（FDMS）的关键部件是渗透膜标准件，这个部件的功能主要是通过冷凝并分离的方法来采集空气的水分。

3.5压电晶振频差法

它的主要工作原理是颗粒物通过切割器后，再进入静电采样器，在高压电晕的作用下，颗粒物被收集到了石英谐振器的电极表面，导致电极表面质量增加，进而引起晶体振荡频率的变化，通过测量颗粒物质量增加前后的晶体振荡频差，结合总气体的体积，从而算出PM2.5的浓度。它的缺点就是石英谐振器对运行环境的要求比较高，需要经常清洗，由于石英谐振器对运行环境的要求比较高，需要经常清洗，因此，应用也不是很广泛。

4　总结与展望

我国有关细粒子的监测和研究方面起步较晚，所以需要研制适合我国国情的PM2.5监测设备及技术，制定相应的标准方法及规范，建立相关环境监测网络，以满足环境保护的迫切需要。

［1］柴发合，王晓，罗宏．美国于欧盟关于PM2.5和臭氧的监管政策述评 ［J］.环境工程技术学报，2013，3（1）：46-52.

［2］傅敏宁，郑有飞，徐星生，等．PM2.5监测及评价研究进展 ［J］．气象与减灾研究，2011，34（4）：1-6.

［3］Tim Hanley，Ambient Air Monitoring Group，PM2.5 Monitoring in the U.S.［R］October 20，2011.

X831［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-485-1