环境空气颗粒物（PM2.5）手工法测量各参数对测量结果的影响

廖 鹏 杨琪琪

江西省计量测试研究院，江西 南昌 330002

环境空气颗粒物（PM2.5）手工法测量各参数对测量结果的影响

廖 鹏 杨琪琪

江西省计量测试研究院，江西 南昌 330002

PM2.5（细颗粒物，Particulate Matter，PM）是指大气中空气动力学直径小于或等于2.5μm的颗粒物。空气中的颗粒物并非是规则的球形，在实际监测中，如果颗粒物通过检测仪器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或等于2.5μm且密度为1g/cm3 的球形颗粒一致，那就称其为PM2.5。随着GB 3095-2012《环境空气质量标准》、HJ 93-2013《环境空气颗粒物(PM10和 PM2.5)采样器技术要求及 检测方法》、HJ 656-2013《环境空气颗粒物(PM2.5)手工监测方法(重量法)技术规范》、HJ 653-2013《环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)连续自动监测系统技术要求及检测方法》、HJ618-2011《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》等诸多标准的颁布实施，PM2.5质量浓度的监测已经成为政府工作的重中之重。目前, 国际上广泛采用的测定PM2.5的方法主要有4 种∶ 重量法、β射线吸收法、微量振荡天平法和光散射法。重量法为手工法，振荡天平法、β射线吸收法和光散射法是自动监测法。重量法测定PM2.5是目前监测的标准方法[1]。

PM2.5；手工法（重量法）；不确定度

1 实验原理

PM2.5手工采样的原理是采样器以恒定流量抽取环境空气，使环境空气中的PM2.5被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后的质量变化和累积采样体积，计算出PM2.5浓度。

2 数学模型

下面根据公式（1）从几个方面探讨一下各测量环节对测量结果的影响。

3 测量不确定度的评定[2]

表1 空白滤膜及采样后滤膜重量的测定结果

对于采样前测量可以采用测量过程合并标准偏差的评定，其测量过程采用核查标准和控制图的方法使测量过程处于统计控制状态，采样前测量的次数为10，共核查2次。

根据贝塞尔公式得到采样前第一次s(q1)：0.0000052 g、

根据贝塞尔公式得到采样前第二次s(q2)：0.0000070 g、

因为两次核查的自由度相等，则合并样本标准偏差按公式计算得到

同理可得：

根据贝塞尔公式得到采样后第一次s(h1)：0.0000149 g、

夜幕降临，数千只蚊虫在帐篷外嗡嗡作响，试图闯进，声音如小雨般淅淅沥沥。但我还要吃晚饭，于是，我只好拉上风衣的拉链，迎头冲上去，点上火炉，小步慢跑，直至水沸腾后，再将水倒在脱水食品上，然后回到帐篷。

根据贝塞尔公式得到采样后第二次s(h2)：0.0000057 g、

因为两次核查的自由度相等，则合并样本标准偏差按公式计算得到

本次对空白滤膜及采样后滤膜的重量的测量是采用百万分之一天平，其最大允许误差为0.000005 g，依据经验假设其为均匀分布，则测量结果中由于天平引入的不确定度为=0.00000289 g

同理得到：um2=0.0000117 g

3.6 由于公式（3）

对于公式（4）中，所有的输入量之间是不相关的，合成方差为：

式中的灵敏系数为：

扩展不确定度为

本次环境空气颗粒物（PM2.5）手工法测量结果的不确定度为：

4 结论

根据建立的数学模型可知，对于PM2.5的测量结果来说，其主要影响量是天平测量滤膜带来的不确定度以及采集设备如流量、温度、压力、时间等参数带来的不确定度。由于灵敏系数的关系，对于滤膜的称量结果带来的不确定度所占的权重是最大的，其他量带来的影响量太小，可以忽略不计。

[1]HJ 656-2013环境空气颗粒物(PM2.5)手工监测方法(重量法)技术规范[S],中国环境科学出版社：中国环境保护部，2013

[2]倪育才，实用测量不确定度[M]. 北京：中国计量出版社，2010

[3]JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示[S]，中国质检出版社：国家质量监督检验检疫总局，2012