發達國家美國PM2.5自動空氣質量環境監測方法的詳細介紹

美國環保署（US EPA）從1999年開始建（jiàn）立PM2.5顆粒物濃度監測網，采（cǎi）用的方法是（shì）美國聯邦參考方法（FRM）（即，美國（guó）標準方法），這是一種（zhǒng）手工的24小時濾（lǜ）膜（mó）采樣實驗室（shì）稱重的方法。從2008年開始（shǐ），美國環（huán）保署（shǔ）開展了對自動的PM2.5顆粒（lì）物監測儀認證工作，這些儀器能在無人值守的情況下連續運行並至少（shǎo）能提供PM2.5顆粒物的小時（shí）平均濃度值，經過認（rèn）證的儀器都會獲得（dé）美（měi）國（guó）自（zì）動等效方法（fǎ）（EQPM）號。

由於PM2.5顆粒物由多種（zhǒng）物質（zhì）組成，並以不同的（de）形態（tài）存在於環境空（kōng）氣中，在進行自動監測（cè）過程中需要排除由於顆粒物（wù）的吸水性帶來的（de）測量結果偏高和揮發（fā）性物質在分析過程中丟失造成的測量結果偏低的（de）問題。經過美國環（huán）保署認證的PM2.5顆粒物監測儀都有（yǒu）固定的基本（běn）配置和工作參數設置來*大限度的保證數據的準確性（xìng）。

下麵介紹一下經過美國環保署認可的兩種PM2.5自動監（jiān）測方法所采用的技術：

Beta射線法（fǎ）PM2.5顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器（qì）、樣品動態加熱係統、采樣泵和儀器主機組成。流量為每小時1立方米的環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器後成為符（fú）合技術要求的PM2.5顆粒物樣品氣體。在樣品動態加熱係統中（zhōng）樣（yàng）品氣體的相對濕度被調整到35%以下（xià），樣品進入（rù）儀（yí）器主機後顆粒物被收集在（zài）可以自動（dòng）更（gèng）換（huàn）的濾（lǜ）膜上。在儀（yí）器中濾膜的兩側分別設置了Beta射線源和Beta射線檢測器。隨著樣品采集的進行，在濾膜上收集的顆粒物越來越多，顆粒物質量也隨之增（zēng）加，此時Beta射（shè）線檢測器檢測到的（de）Beta射線強度會相應地減弱。由於（yú）Beta射線檢測器的輸出信號能直接反應顆粒物的質量變化，儀器通過分析Beta射線檢（jiǎn）測器的信號（hào）變化得（dé）到一定時段（duàn）內（nèi）采集的顆粒物質量數（shù）值，結合相同時段內采（cǎi）集的樣品（pǐn）的體積，*終報告出采樣時段的顆粒物濃度（dù）。

微量振（zhèn）蕩（dàng）天平（píng）法PM2.5顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾（lǜ）膜動態測量係統、采樣泵和儀器主（zhǔ）機組成。流量為每小（xiǎo）時1立方米的環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器後成為符合技術要求的PM2.5顆粒物樣品氣體。樣品隨後進入配（pèi）置有濾膜動態測量係統 (FDMS)的微量振蕩天平法監測（cè）儀主機。在主機中測量樣品（pǐn）質量的微量振蕩天平傳感器主要部件（jiàn）是一支一端固（gù）定另一端裝有濾膜的空心錐形管，樣（yàng）品氣流通（tōng）過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上。在工作（zuò）時空心錐形（xíng）管是處於往複振蕩的狀態，它的振蕩頻率會隨著濾膜上收集的顆粒物的質量變化發生改變（biàn），儀器通過準確測量頻率（lǜ）的變化得到采集到的（de）顆粒物的質量，然後根據收集這些顆粒物時采集的樣品體積計算得出樣品的濃度。配置（zhì）有膜動態測量係統後儀器能準確測量在測量過程中揮發掉的顆粒物，使*終報告（gào）數據得到有（yǒu）效補償，更接近於真實值。它的工作流（liú）程是：來自於（yú）PM2.5切割器的PM2.5樣品氣樣進入膜動態測量係統後首先會經過幹燥器，在那裏樣（yàng）品的相對濕度降到一定的範圍，隨後樣品氣體會根據係（xì）統（tǒng）切換閥的狀態流向不同的部件。在測量的*時段，PM2.5樣品（pǐn）會（huì）直接到達微（wēi）量振蕩傳感器，樣品中的顆粒物被（bèi）收集在濾膜上，當*時段結束時儀器可測得（dé）濾膜上的顆粒物的質量，計算出樣品的質量（liàng）濃度；在測量的第（dì）二時段，係統切換閥將PM2.5樣品氣樣（yàng）導入濾膜動態測量係統的冷凝器，樣品氣體中的顆粒（lì）物和有機物等組分被冷凝並被安裝在那裏的過（guò）濾器截留，通過冷凝器之後的純淨氣體再進入微量振蕩傳感器，由於此時氣樣中不含顆粒物，因此傳感器上的濾（lǜ）膜不會增重，反（fǎn）而因濾膜上的已收集顆粒物中的揮發性或半揮發性顆粒物的持（chí）續（xù）揮發，而造成濾（lǜ）膜上已收集（jí）顆粒物的質量減少，在第二時段結（jié）束時儀器可測在（zài）測量周期內揮發掉的顆粒物的質量和濃度。*終（zhōng）儀器用第二（èr）時段測得的數據對（duì）*時段測得的數據進（jìn）行補償輸出測量結果。