浅析大气自动监测中PM2.5和PM10数据倒挂成因

丁晓慧

保定市生态环境局涿州市分局 河北 保定 072750

引言

PM10是指可吸入颗粒物,通常PM10是指小于等于10微米以下的颗粒物。我国对于可吸入颗粒物进行了细致的分类,其中也包括PM2.5,PM2.5的颗粒物较小,通常大概在2.5微米,二者都是可吸入颗粒物,但是PM2.5在空气中悬浮的时间更长,而且颗粒较小,如果在环境中长期存在被人体吸入则会对人体造成损害。例如马路上的扬尘就可以定义为可吸入颗粒,一旦被吸入人体,在呼吸系统中会导致许多的疾病。PM2.5的颗粒比较小,在大气中占有的比重也不多,但是它的危害性却非常高,因为它在大气中停留的时间长。PM10的浓度与高度成负相关,但是也会对大气造成环境污染。良好的检测手段能够为治理可吸入粉尘颗粒物提供必要的信息,因此必须提升可吸入颗粒物的监测效果和监测准确度。

1 PM2.5和PM10的监测方法

1.1 PM2.5重量法监测 使用采样器进行空气的抽取,采样器会将PM2.5截留在滤膜上,根据采样前后的质量差来进行体积的换算,从而能够得出PM2.5的浓度。该种监测方法需要一定切割特征的采样器,否则就不能良好的对其质量差进行测量,也会影响最终的测量结果。

1.2 PM10的TEOM测量法 TEOM是采用微量振荡天平完成的一种测量工作,在测量的过程中振荡器的端口有滤膜。采样空气通过滤膜之后,颗粒物就会积聚在滤膜上。这种质量上的变化会导致振荡器的频率也发生变化,因此根据振荡频率可以对滤膜上的颗粒物进行一定的质量体积估算。根据当时的气流通过的流量和现场的环境,可以对颗粒物的浓度进行良好的计算,从而得出PM10的浓度。

1.3 射线法测量PM10Beta射线法是通过射线原理来进行的大气测量,通常Beta射线会不断衰减,当采样空气通过采样管之后,经过一定的流通会由滤膜排出。沉淀在滤膜上的颗粒物会让Beta射线的能量出现衰减,根据这种衰减的情况来进行测定空气中可吸入颗粒物的体积和浓度。在传统的测量当中,PM2.5的测量需要使用β射线来完成监测。

2 数据倒挂原因的分析

因为PM10和PM2.5在空气中的颗粒直径不同,因此从理论上来说PM2.5的浓度值应该小于PM10,但是在实际监测工作中,PM2.5的平均质量浓度比PM10却往往要高的多,这种情况被称为PM2.5和PM10的数据倒挂。这种倒挂的情况与监测设备以及监测方法都有一定的关系。

2.1 监测方法导致倒挂 在实际的监测工作中,PM10和PM2.5的监测方法并不相同。例如PM10可以使用微量振荡天平法来进行测量,但是PM2.5则需要使用射线法。但是两种方法本身就具有一定的局限性和差异性,例如在温湿度发生变化之后,天平发的监测结果会出现一定的负值,而对于射线法而言,动态的监测是不受影响的,因此数据倒挂现象会出现。

2.2 补偿装置产生的差异 在PM10和PM2.5的监测过程中,因为建立二者标准的时间存在一定的先后时间差,因此对二者的监测认证也必须独立开展。通常PM10的监测采用的仍然是比较传统的振荡天平法和射线法,但是对于PM2.5的监测则需要添加补偿装置,即FDMS。添加补偿装置之后的仪器在测量的过程中会导致补偿挥发,但是PM2.5中的挥发性物质占比较大,因此在监测的过程中设备会对这些成分进行捕捉,但是PM10因为没有补偿器,则会导致这些物质难以被捕捉,因此数据倒挂现象是必然出现的。

2.3 气象条件的差异 在不同的湿度和温度的气象条件中,二者的监测结果也会出现一定的差异。例如,空气的湿度和温度如果较大较高,或者室内存在空调设备,在监测的过程中就有可能出现水的凝结现象,因此传统的射线法会对得出高于实际浓度的结果。如果颗粒物的含水量较高,但是监测设备又无法快速去除这些水分,结果的误差是显而易见的,PM2.5和PM10的数据倒挂形成也是非常正常的。

2.4 检测仪器导致的数据倒挂 在PM10和PM2.5的监测中需要监测设备进行辅助,但是监测设备本身因为厂商品牌的不同也会导致测量结果出现一定的误差偏差。除此之外,监测设备需要定期的维护和检修,如果在检修周期则检修质量不能保证,也很容易影响大气监测结果。例如,采用射线法进行监测需要先对室内的环境进行监测,更改仪器的监测数据参数设置.但是各地的每天温湿度并不相同,然而在射线法当中使用的仪器的参数设置设置如果完全相同不跟随气候情况变化更新就会导致测试结果出现偏差,从而导致PM2.5和PM10的数据出现倒挂现象。

3 数据倒挂解决建议

为了避免监测数据倒挂现象的出现,保证大气监测结果的准确性。在监测的过程中可以尽量使用同一种监测方法,这样可以良好的避免倒挂现象的出现。除此之外,定期对监测设备进行检修和维护,同时按照不同区域的温湿度情况对设备的参数进行调试。在监测的过程中必须对监测环境进行细致的考察,以便于保证监测数据的准确性。除此之外,目前大部分空气站都使用自动监控设备,道路扬尘和室外施工时市政会要求施工单位加上喷水设施,这种情况也会导致数据倒挂。需要监测人员及时了解空气自动站周边的情况,说明倒挂原因。并且应当及时将监测结果进行公示公开,让社会大众对空气质量及时了解。一旦出现数据倒挂,在分析清倒挂原因之后应该及时告知社会大众及上级环保部门数据倒挂原因,以便于让社会大众及环保执法工作者了解情况。同时,可以借用互联网通道将大气监测情况实时更新,通过人工智能分析识别出倒挂现象成因,然后进行重复监测。

结束语

大气中PM2.5和PM10的监测工作是非常重要的,因为它能够为环境执法人员对大气污染的治理提供必要的数据信息。同时,对大气环境情况进行监测也有利于社会大众安排生活和工作,对于保证人民的身体健康有不可忽视的重要作用。在可吸入颗粒物监测过程中出现数据倒挂现象是非常正常的,这与监测设备和监测方法还有监测环境都有一定的关系,因此应该正视数据倒挂现象,同时提升监测水平,尽可能的减少倒挂现象的出现。