环境空气中颗粒物自动监测质量控制措施探讨

杨金星 韦淑坤 陈艳丽

（三门峡市环境监测站，河南 三门峡 472000）

环境空气中颗粒物自动监测质量控制措施探讨

杨金星 韦淑坤 陈艳丽

（三门峡市环境监测站，河南 三门峡 472000）

文章以美国Thermo Fisher公司的FH62C14型PM10自动监测仪为例，从β射线法测定空气中颗粒物的系统结构组成入手，对影响监测结果的因素进行了分析，从而对颗粒物监测的质量保证工作提出了合理化建议。

β射线法；颗粒物测定；质量保证；建议

随着生活水平的不断提高，人们越来越关注自己的生活环境质量，网上热议空气灰霾现象也引起了国家相关部门的重视，从而出台了《大气污染防治行动计划》及一系列考核体系。《大气污染防治行动计划》要求，到2017年河南省PM10年均浓度在2012年的基础上消减15%，因此空气中颗粒物监测分析工作就显得举足轻重。本文以美国 Thermo Fisher公司的FH62C14型PM10自动监测仪为例，从β射线法测定空气中颗粒物（PM10）的系统结构组成入手，对影响监测结果的因素进行了分析，从而对颗粒物监测的质量保证工作提出了合理化建议。

1 FH62C14型颗粒物（PM10）测定仪的原理[1]

仪器利用恒流抽气泵对大气进行采样，大气中的颗粒物经 PM10切割器切割后吸附在β源和盖革计数管(用于测量β射线强度的一种探测器)之间的滤纸表面，抽气前后盖革计数管计数值的改变反映了滤纸上吸附灰尘的质量变化，由此可以得到采样空气中PM10的浓度。

在一定条件下，β射线衰减量的大小仅与吸收物质的质量有关，而与吸收物质的其它物化特性（颗粒物分散度、颜色、光泽、形状等）无关。β射线穿过吸收物质后，其强度的衰减可由下式描述：

其中：I0—β源的辐射强度；

I--β源辐射穿过物质后的强度；

ΔmT—吸收物质单位面积总质量（mg/cm2）；

k—质量吸收系数（由β源和计数管的相对位置和特性决定）。

2 FH62C14型颗粒物（PM10）测定仪工作流程简介

可吸入颗粒物测定系统构成见图1。

图1　颗粒物测定系统构成

从图 1中可看出，颗粒物自动监测系统主要由采样头及切割器、采样管加热、仪器检测部分组成，下面笔者从这三个部分来分析影响测量的因素。

3 采样头及切割器部分影响测定的因素分析

根据β射线法测定空气中可吸入颗粒物原理，可知颗粒物切割器切割效果直接影响到了颗粒物测定的准确性，而影响切割器切割效果的因素又有很多。研究资料表明，在喷嘴直径一定的条件下，颗粒物切割效果与采气流量、喷嘴与冲击板距离两者密切相关[2]，目前相关的颗粒物自动监测技术规范里要求的流量校准、采样头及切割器定期清洗就是基于这一点提出的，但长期使用的切割器经过维护保养切割效果是否能够满足规范要求就无法衡量了。建议：颗粒物自动监测技术规范里增加颗粒物自动监测采样系统切割器应定期由有资质、有能力的机构进行检定，检定合格的切割器才能继续使用，确保采集到的颗粒物是可吸入颗粒物（PM10）。

4 系统加热部分对测定的影响分析

为了减少空气中湿度对测量结果的影响，颗粒物自动监测中采样管需要加热，去除空气中的水分。目前，可吸入颗粒物（PM10）的加热方式为固定温度加热，而加热温度的高低直接影响到了测试结果：温度过高，导致颗粒物中易挥发分解的组份损失，导致结果偏低；温度过低，则不能完全去除水分对测定的影响。这也是PM2.5、PM10浓度倒挂的因素之一（可吸入肺颗粒物（PM2.5）采取的是动态加热方式）。建议可吸入颗粒物（PM10）的加热方式也采取动态加热方式（控制相对湿度），随之而来的还有一系列问题：相对湿度控制在什么范围合适？不同的地理环境、污染类型，是否能够采取同样的相对湿度控制条件？这就需要开展相关研究工作。

5 仪器检测部分影响测定的因素分析

仪器检测部分影响测定的因素有检测器的准确性、纸带的质量、纸带平台的清洁度等，主要是检测器的准确性。目前，检测器准确性通过标准膜片校准衡量，因此标准膜片应定期更换。为减少不同标准膜带来的偏差，建议每个地级市所有子站均采用同一套标准膜片。

6 环境空气中颗粒物（PM10）自动监测质量保证工作建议

目前，环境空气中颗粒物自动监测相关规范要求的质量保证措施主要有以下几点：一是定期用检定过的流量计、温度压力测定装置对仪器进行流量、压力温度校准；二是定期进行标准膜片校准；三是定期清洗采样管路、采样头及切割器、纸带平台等。通过以上分析，现有的质量保证措施已不能完全满足工作需要，建议：

（1）尽快开展颗粒物切割器检定工作；

（2）可吸入颗粒物自动监测仪器加热方式改为动态加热，同时开展“动态加热方式相对湿度控制条件”研究；

（3）定期更换校准用标准膜片。

笔者工作经验有限，意在抛砖引玉,希望各地同行加强交流，促进环境空气自动监测工作的发展，本文如有偏颇之处,请广大同行不吝指正。

[1] 美国Thermo fisher公司. FH62C14型颗粒物自动监测仪使用说明书[M].美国:Thermo fisher Scientific Inc,2007.

[2] 李丰果,杨冠玲,何振江.PM10 冲击采样器切割头设计参数对切割粒径的影响[J].环境污染治理技术与设备,2003,(1):27-29.

Quality control measures for the automatic monitoring of particulate matter in ambient air

Based on the system construction of β-Ray method for determination of particulates in the air, the article, taking the automatic monitor for PM10, a type of FH62C14 from the Thermo Fisher Company in the United States, analyzes the factors that influence the results of the monitoring, and puts forward rationalization proposals to ensure the accuracy of particulates monitoring.

β-Ray method; determination of particulates; quality assurance; proposals

X831

A

1008-1151(2015)10-0024-02

2015-09-10

杨金星（1977－），男，河南灵宝人，三门峡市环境监测站工程师，从事自动监测工作。