PM2.5检测方法

医药化工学院化学工程与工艺学生：XXX 学号：XXX 授课教师：XX

摘要：随着工业的开展，机动车辆的增多，污染物排放和大气颗粒物大量增加，直接导致了大气能见度降低，使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。研究明确，大气颗粒物中的PM是能见度降低的主要原因。本文就PM2.5的定义、危害、监测技术、相关标准，以与防治手段等进展了介绍。

关键词：；重量法；β射线吸收法；微量振荡天平法

1、引言

在空气动力学和环境气象学中，颗粒物是按直径大小来分类的，粒径小于100微米的称为TSP(TotalSuspendedParticle)，即总悬浮物颗粒；粒径小于10微米的称为PM10(PM .5，即可入肺颗粒物，它的直径仅相当于人的头发丝粗细的1/20。

虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大。

大气颗粒物的分类与分析方法：

空气中漂浮着各种大小的颗粒物，PM2.5是其中较细小的那局部。要想测定PM2.5的浓度，需要分两步走：第一步：把PM2.5与较大的颗粒物别离；第二步：测定别离出来的PM2.5的重量。目前，各国环保部门广泛采用的PM2.5测定方法有三种：重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。这三种方法的第一步是一样的，区别在于第二步。

2、重量法

我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法。其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的和PM10被截留在质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算和PM10的浓度。必须注意的是，计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下〔0℃、〕的体积，对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。环境空气监测中采样环境与采样频率要按照HJ.T194 的要求执行。

PM10连续自动监测仪的采样切割装置一般设计成旋风式，它在规定的流量下，对空气中10um粒径的颗粒物具有50%的采集效率、以下为其技术性能指标表。而且滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率，就算是合格的。损失局部极细小的颗粒物对结果影响并不大，因为那局部颗粒对PM2.5的重量贡献很小。

重量法测量PM2.5浓度普遍采用大流量采样器，原理为采样泵抽取一定体积的空气进入切割器，将空气动力学直径小于30μm的颗粒物切割别离，PM2.5颗粒随着气流经切割器的出口被阻留在已称重的滤膜上。根据采样前后滤膜的质量差与采样体积，计算出PM2.5的浓度。计算公式为：

式中：C——PM2.5的质量浓度，mg/m3；

W2——采样后滤膜质量，mg；

W1——采样前滤膜质量，mg；

F——换算成标准状况下的采样流量，L/min；

t——采样时间，min

重量法是最直接、最可靠的方法，是验证其它方法是否准确的标杆。然而重量法需人工称重，程序繁琐费时。如果要实现自动监测，就需要用到另外两种方法。

3、β射线吸收法

Beta射线仪如此是利用Beta射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，Beta射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。Beta射线法颗粒物监测仪由PM10采样头、切割器、样品动态加热系统、采样泵和器主机组成。流量为1m3/h 的环境空气样品经过PM10采样头和切割器后成为符合技术要求的颗粒物样品气体。在样品动态加热系统中，样品气体的相对湿度被调整到35%以下，样品进入仪器主机后颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。在仪器中滤膜的两侧分别设置了Beta射线源和Beta射线检测器。随着样品采集的进展，在滤膜上收集的颗粒物越来越多，颗粒物质量也随之增加，此时Beta 射线检测器检测到的Beta射线强度会相应地减弱。由于Beta射线检测器的输出信号能直接反响颗粒物的质量变化，仪器通过分析Beta 射线检测器的颗粒物质量数值，结合一样时段内

采集的样品体积，最终得出采样时段的颗粒物浓度。配置有膜动态测量系统后，仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，理接近于直实值。

测试原理：

β射线测试法Beta Attenuation

原理：粉尘粒子吸收β射线的量与粉尘粒子的质量成正比关系。根据粉尘粒子的吸收β射线的多少，计测出粉尘的质量浓度〔mg/m3〕。此原理不受粉尘粒子大小与颜色的影响。直读、快速测尘仪、操作简便。利用冲击原理采样。可转动的圆形玻璃冲击板可采集30个样品。测量X围：0—50mg/m3。

4、微量震荡天平法

TEOM微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。微量振荡天平法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5 切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h 环境空气样品经过PM10采样头和切割器后，成为符合技术要求的颗粒物样品气体。样品随后进入配置有滤膜动态测量系统〔FDMS〕的微量振荡天平法监测仪主机，在主机中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定，另一端装有滤膜的空心锥形管，样品气流通过滤膜，颗粒物被收集在滤膜上。在工作时空心锥形管是处于往复振荡的状态，它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化发生变化，仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物质量，然后根据收集这些颗粒物时采集的样品体积计算得出样品的浓度。

污染防控思路可概括为:一次控制总量，二次加强协同，城市重点考核，区域联防联控，减排循序渐进，防控标本兼治。

实施区域污染分区分类管理。依据自然地理特征、社会经济开展水平、大气污染程度、城市空间分布与区域内污染物的空间输送规律，将区域划分为重点控制区和一般控制区，实施差异化的控制管理，制定有针对性的污染防治措施。针对不同区域出现的区域性复合型污染问题，将区域分为复合型污染严重区、复合型污染显现区、传统煤烟型污染控制区、自然源影响区。在复合型污染严重区，应重点控制和O3；在复合型污染显现区，应重点控制PM10、SO2、NO2，同时注重和O3；在传统煤烟型污染控制区应重点控制PM10、SO2，加强采暖