车载监测系统在PM2.5监测质量控制方面的应用

郭　卉　曾　钰　　陈　阳　　黄钟霆（湖南省环境监测中心站，湖南　长沙　410014）



车载监测系统在PM2.5监测质量控制方面的应用

郭卉曾钰陈阳黄钟霆
（湖南省环境监测中心站，湖南长沙410014）

摘要：城市环境空气自动站的颗粒物自动监测设备质量保证和质量控制过程较为复杂，通过新型的车载环境空气自动监测系统与城市环境监测自动站颗粒物监测系统的比对，探讨了车载系统用于自动站颗粒物设备的质控比对的可行性。

关键词：车载监测系统；PM2.5；应用

近年来，随着城镇化进程加速，工业企业迅猛发展，高能耗高污染的产业结构调整未能完全到位，导致了虽工业污染源排放量呈逐年递减趋势，但由于工业基础大，环境自静力不足等原因，导致大气污染日趋严重，危害着公众健康。为了掌握辖区内城市环境空气质量状况，各省、市、县根据城市建成区面积和人口密度情况，建设完成多个环境空气自动监测站，用以评价辖区内包括PM2.5（细颗粒物）在内的6参数的环境空气质量情况，同时向社会公众发布，因此，监测数据的真实性和准确性至关重要。

质量保证和质量控制措施是保证环境空气自动监测系统数据真实可靠的基础。目前，为了保障环境空气自动监测数据的准确性，国家出台相关标准规定了SO2、NO2、O3、CO、PM10和PM2.5在监测过程中的的质量保证和质量控制、监测数据处理等技术要求。重量法是目前手工测定PM2.5的标准方法，因此以重量法为核心的颗粒物手工比对法成为颗粒物（PM2.5和PM10）自动监测设备的重要质量控制手段和标准。但每次进行一项颗粒物手工比对至少需要3台手工采样器同时进行采样工作，每次采样至少10～23天，采样任务较重，且存在采样器仪器重，仪器间隔宽，站房房顶面积有限等制约因素。车载式环境空气自动监测系统由车体、车载电源系统、车载实验平台、车载气象系统、应急软件支持系统、便携应急监测仪器和应急防护设施等组成。它不受地点、时间、季节的限制，可用于SO2、CO、O3、NO2、PM10 和PM2.5等多种参数的移动式监测环境空气质量监测工作，因此，本文针对车载环境空气自动监测系统对于PM2.5质控方面的应用进行了尝试。

表1车载监测系统与自动站PM10的64小时质量浓度值统计

1. 仪器与方法

1.1仪器设备

本次实验采用的为广泛使用的武汉天虹PM2.5自动监测仪TH-2000系列。大气自动监测流动车的车辆为依维柯公司生产，内部流动自动监测仪为武汉天虹生产，城市环境空气自动监测站为国家城市环境空气监测网络监测站。其中车载颗粒物监测仪为武汉天虹TH2000PMB型号双通道PM10和PM2.5自动监测仪，数量为1台；自动站颗粒物监测仪为武汉天虹TH2000PM型单通道PM2.5自动监测仪，数量为1台。

本次实验使用的流量校准仪为美国CHINOOK-SLP系列气体流量校准仪，该仪器是基于伯努利流体力学方程设计的高精度气体流量测量、校准仪器。相关性分析使用EXCEL2010软件。

1.2监测方法

本次监测在岳阳市的云溪区与开发区两个城市环境空气自动站开展。云溪区站点位于岳阳市工业区，该自动站建于区政府老干楼的5楼楼顶，高约20m左右，监测车位于楼底的停车坪，周围绿化较好；开发区站点位于商用居民混合区，该自动站建于区图书馆3楼楼顶，离马路较近，高约15m左右，周围绿化较好，车流量比较大。

云溪区站点监测时间为2014年1月16日18时～2014年1月19日14时，共获得64小时数据；开发区站点监测时间为1月20日14时～1月22日9时，共获得57小时数据。

2. 结果与分析

2.1.1云溪区站点比对情况

从表1可知，车载监测系统86小时PM2.5浓度均值为125ug/m3比自动站略低12ug/m3；从相对标准偏差来看，监测车PM2.5小时浓度均值的离散程度比自动站略高。将监测车与自动站小时数据随时间变化作图，如图1和图2所示，数据曲线基本吻合，此外趋势基本一致，且相关性系数R2=0.9112，相关性显著。

2.1.2开发区站点比对情况

从表2可知，车载监测系统与自动站的小时均值相差为0.4ug/m3；从相对标准偏差来看，监测车较自动站与均值的离散程度更大。将监测车与自动站小时数据随时间变化作图，如图3和图4所示，数据曲线基本吻合，趋势基本一致，且相关性系数R2=0.9813，相关性显著。

结论

（1）选取岳阳市云溪区和开发区两点位为代表，与车载监测系统的数据进行对比试验，对比两个点位PM2.5的监测数据与车载监测系统数据曲线，曲线基本吻合，趋势较为一致，且相关系数均大于0.9，其相关性较好。说明车载与站点自动监测设备的监测的准确性较为一致。

图1车载监测系统与自动站PM2.5的64小时质量浓度分布图

图2车载监测系统与自动站PM2.5的64小时质量浓度相关性曲线

（2）各仪器小时均值之间的相对标准偏差反映着各小时均值对于整体平均值的偏离程度，监测车监测数据的相对标准偏差较自动站要大，监测数据的波动程度较高，说明由于监测车靠近地面且受地面污染物如车辆活动等程度较大。

（3）整体监测数据相关系较好，趋势也较为一致，说明车载监测系统能够较好地反映监测点位的大气监测情况。

（4）总体而言，自动站设备与监测车的PM2.5小时均值浓度趋势一致，相关性较高，但是从车载系统与自动站设备小时均值的二元回归方程结果显示，两种仪器之间的测量值还是存在一定的差异性，在时间、人员等条件不具备，无法对自动站的PM2.5监测仪PM2.5重量法手工比对的时候，可以使用已经校对的车载监测系统对点位进行对比采样，大概判断站点的PM2.5监测浓度是否存在较大问题，或者在应急状态下对周边的环境空气进行及时监测，从而较为便捷地对站点数据进行保障和检查。

表2车载监测系统与自动站PM10的57小时质量浓度值统计

图3车载监测系统与自动站PM2.5的57小时质量浓度分布图

图4车载监测系统与自动站PM2.5的57小时质量浓度相关性曲线

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中图分类号：TP277

文献标识码：A