大气自动监测中PM2.5和PM10倒挂成因及处理方法研究

时间：2024-07-28

何玮光

（保定市环境保护监测站河北保定071000）

何玮光

（保定市环境保护监测站河北保定071000）

PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物，PM10是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于10μm的颗粒物。从理论上来讲，在PM2.5和PM10监测过程中，PM2.5的1小时平均质量浓度应该低于PM10，但是实际数据中还是会出现PM2.5大于PM10的情况，这就是PM2.5和PM10倒挂，本文将针对出现PM2.5和PM10倒挂的成瘾进行分析，并提出相应的处理方法。

PM2.5；PM10；倒挂；成因；处理方法

1 PM2.5和PM10

1.1 PM 2.5

PM2.5又称为细颗粒物，是指可入肺颗粒物，肉眼无法观测到，但是却可以连续数日漂浮在空中，对空气质量以及人体健康造成危害。PM2.5与其他空气中的颗粒物相比虽然直径较小，但是却能够长时间、远距离的传播，且携带大量有害有毒物质，影响大气质量以及人体健康。

1.2 PM10

PM10被称为可吸入颗粒物，在PM10中，设颗粒物直径为d，若2.5≤d≤10,那么该颗粒物则被称之为粗颗粒物。PM10能够在空气中能够长时间停留，影响了大气清晰度,危害了人体健康。

空气中的可吸入颗粒物主要来源于大气污染源，如汽车尾气或烟筒中的废气等。另一些颗粒物则是由空气中的化合物相互作用而形成的，若是长时间吸入颗粒物，会引起人体呼吸道或肺部疾病，影响人体健康。

2 监测方法

2.1 重量法

重量法测量PM10通常采用的仪器是大流量采样器，测量原理是使用采样泵抽取定量空气于切割器中，将空气动力学直径小于30μm的颗粒物进行切割分离，使颗粒物随气流沿着切割器出口阻留在经过称重的滤网上，根据采样体积以及前后的滤网质量计算PM10的浓度。

2.2 微量震荡天平法

微量震荡天平法是指通过在传感器内置入震荡空心锥形管，在震荡部分安装可更换的滤网，通过振荡频率以及锥形管特征，计算PM10的浓度。当所采集的空气通过滤网时，颗粒物会在滤网上堆积，滤网的质量导致震荡频率发生变化，随后便可以通过震荡频率计算出颗粒物的质量，在根据流量计算出PM10的质量浓度。

2.3 β射线法

Β射线仪通过利用β射线衰减原理，环境空气通过采样泵将定量空气吸入采样管中，经过滤网使颗粒物沉积在滤网上，当β射线通过带有颗粒物的滤网时，β射线的能量就会减弱，通过β射线的减弱量便可计算出颗粒物浓度。PM10通常会采用传统的β射线法测量浓度。

3 原因分析

以北京市内北京大学为观测点，此地点位于北京市海淀区颐和园路五号。15年10月8日倒挂最为严重，自当日凌晨2点起至下午14点，PM2.5和PM10数据一直处于倒挂状态，严重影响了数据测量结果，根据观察，其倒挂最高值出现在凌晨4点，PM10为108μg/m3，PM2.5为156μg/m3。根据技术人员分析，得出以下几点原因。

3.1 监测仪器原因

PM2.5HARP5030监测仪与PM10FH62C14监测仪监测原理相同，都是通过β射线法对颗粒物浓度进行监测，但是PM2.5HARP5030监测仪带有加热系统而PM10FH62C14监测仪却没有加热系统，由于地理环境差异，数据结果也会不同。相对湿度越高，测试结果越高，极有可能出现PM2.5与PM10倒挂，除此之外，带有补偿设施的监测仪也会对监测过程中存在的挥发现象进行补偿。由于PM2.5中易挥发物质占较大比重，检测仪器对其进行补偿，最终导致PM2.5测量值略高于PM10的测量值。

3.2 温度及湿度原因

空气湿度是影响空气中固体颗粒物质监测效果的主要因素，由于空气湿度大，监测仪所在的室内空气干燥，使得采样的空气出现误差，若对所收集的空气样本加热温度偏低，就会出现液体凝结状态，导致传统β射线法测量出的浓度值高于实际值；若对所收集的空气样本加热温度偏高，就会加快颗粒物质挥发，使空气水含量增加，影响检测结果，最终导致PM2.5和PM10出现倒挂现象。

3.3 监测仪器日常维护原因

仪器若不能进行定期维护或是校准，就会导致测量结果不准确，最终导致PM2.5和PM10出现倒挂现象。