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如何檢測(cè)PM2.5
點(diǎn)擊: 次 時(shí)間:2017-01-05 10:09
空氣中漂浮著各種大小的顆粒物，PM2.5是其中較細(xì)小的那部分。不難想到，測(cè)定PM2.5的濃度需要分兩步走：(1)把PM2.5與較大的顆粒物分離;(2)測(cè)定分離出來的PM2.5的重量。目前，各國環(huán)保部門廣泛采用的PM2.5測(cè)定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量振蕩天平法。這三種方法的第一步是一樣的，區(qū)別在于第二步。
將PM2.5直接截留到濾膜上，然后用天平稱重，這就是重量法。值得一提的是，濾膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些極細(xì)小的顆粒還是能穿過濾膜。只要濾膜對(duì)于0.3微米以上的顆粒有大于99%的截留效率，就算是合格的[19]。損失部分極細(xì)小的顆粒物對(duì)結(jié)果影響并不大，因?yàn)槟遣糠诸w粒對(duì)PM2.5的重量貢獻(xiàn)很小。
測(cè)定PM2.5
重量法是最直接、最可靠的方法，是驗(yàn)證其它方法是否準(zhǔn)確的標(biāo)桿。然而重量法需人工稱重，程序繁瑣費(fèi)時(shí)。如果要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，就需要用到另外兩種方法。
β射線吸收法：將PM2.5收集到濾紙上，然后照射一束beta射線，射線穿過濾紙和顆粒物時(shí)由于被散射而衰減，衰減的程度和PM2.5的重量成正比。根據(jù)射線的衰減就可以計(jì)算出PM2.5的重量[20]。美國大使館那臺(tái)知名度很高的 微量振蕩天平法：一頭粗一頭細(xì)的空心玻璃管，粗頭固定，細(xì)頭裝有濾芯?？諝鈴拇诸^進(jìn)，細(xì)頭出，PM2.5就被截留在濾芯上。在電場的作用下，細(xì)頭以一定頻率振蕩，該頻率和細(xì)頭重量的平方根成反比。于是，根據(jù)振蕩頻率的變化，就可以算出收集到的PM2.5的重量[20]。
將PM2.5分離出來的切割器又是怎么工作的呢?在抽氣 對(duì)于PM2.5的切割器來說，2.5微米是一個(gè)踩在邊線上的尺寸。直徑恰好為2.5微米的顆粒有50%的概率能通過切割器。大于2.5微米的顆粒并非全被截留，而小于2.5微米的顆粒也不是全都能通過。例如，按照《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測(cè)定 重量法》的要求，3.0微米以上顆粒的通過率需小于16%，而2.1微米以下顆粒的通過率要大于84%[21]。
特殊的結(jié)構(gòu)加上特定的空氣流速共同決定了切割器對(duì)顆粒物的分離效果，這兩者稍有變化，就會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生很大影響，而使結(jié)果失去可比性。因此，美國環(huán)保局在1997年制定世界上第一個(gè)PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，一并規(guī)定了切割器的具體結(jié)構(gòu)[16]。于是，雖然 PM2.5的測(cè)定儀器有不少 9. 市面上有些手機(jī)大小的儀器號(hào)稱可以測(cè)PM2.5，靠譜嗎?
和環(huán)保部門采用的標(biāo)準(zhǔn)方法相比，用非專業(yè)儀器測(cè)PM2.5顯然是不可靠的，但很難說到底有多不準(zhǔn)，只有拿來和標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)比一下才知道。測(cè)出來的數(shù)據(jù)也許能說明一點(diǎn)問題，比如能分辯出房間里有沒有人吸煙，是不是剛掃過地，可是這些你的鼻子也能做到吧。
市面上的非專業(yè)儀器利用光散射的原理測(cè)定顆粒物濃度，這種方法并沒有被各國環(huán)保部門采納為標(biāo)準(zhǔn)方法，但是有依據(jù)此原理制成的專業(yè)儀器，在科研中也有運(yùn)用。空氣中的顆粒物濃度越高，對(duì)光的散射就越強(qiáng)。光的散射相對(duì)容易測(cè)，把它測(cè)出來，理論上就可以算出顆粒物濃度了。但在實(shí)際運(yùn)用中，事情并沒有這么簡單。光的散射與顆粒物濃度之間的關(guān)系是很不確定的，受到諸多因素的影響，例如顆粒物的化學(xué)組成、形狀、比重、粒徑分布，而這些都取決于污染源的組成。這意味著光散射和顆粒物濃度之間的換算公式隨時(shí)隨地都可能在變，需要儀器使用者不斷地用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行校正，沒有經(jīng)過科學(xué)訓(xùn)練的業(yè)余人士不大可能辦得到。有研究者做過理論計(jì)算：利用光散射儀測(cè)定PM2.5，至少有30-40%的不確定性[22]。這種不確定性是這類儀器固有的，質(zhì)量可靠的專業(yè)儀器尚且如此，更何況市面上儀器的質(zhì)量并不都是理想的呢。
作為普通老百姓，與其把精力和金錢花在自己監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量上，還不如呼吁環(huán)保部門早日監(jiān)測(cè)PM2.5并公開數(shù)據(jù)。現(xiàn)在新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》正在向公眾征求意見，并擬于2016年實(shí)施[11]，公眾的聲音也許能使這一時(shí)間大大提前。至于有人宣稱自己動(dòng)手監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)督環(huán)保部門，防止他們偽造數(shù)據(jù)。這其實(shí)是沒有道理的。非專業(yè)人士操作非專業(yè)的或質(zhì)量不高的專業(yè)儀器測(cè)得的結(jié)果是不可靠的，沒有能力去挑戰(zhàn)環(huán)保部門的結(jié)果，這種監(jiān)督可以說是無效的。
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將PM2.5直接截留到濾膜上，然后用天平稱重，這就是重量法。值得一提的是，濾膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些極細(xì)小的顆粒還是能穿過濾膜。只要濾膜對(duì)于0.3微米以上的顆粒有大于99%的截留效率，就算是合格的[19]。損失部分極細(xì)小的顆粒物對(duì)結(jié)果影響并不大，因?yàn)槟遣糠诸w粒對(duì)PM2.5的重量貢獻(xiàn)很小。
測(cè)定PM2.5
重量法是最直接、最可靠的方法，是驗(yàn)證其它方法是否準(zhǔn)確的標(biāo)桿。然而重量法需人工稱重，程序繁瑣費(fèi)時(shí)。如果要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，就需要用到另外兩種方法。
β射線吸收法：將PM2.5收集到濾紙上，然后照射一束beta射線，射線穿過濾紙和顆粒物時(shí)由于被散射而衰減，衰減的程度和PM2.5的重量成正比。根據(jù)射線的衰減就可以計(jì)算出PM2.5的重量[20]。美國大使館那臺(tái)知名度很高的 微量振蕩天平法：一頭粗一頭細(xì)的空心玻璃管，粗頭固定，細(xì)頭裝有濾芯?？諝鈴拇诸^進(jìn)，細(xì)頭出，PM2.5就被截留在濾芯上。在電場的作用下，細(xì)頭以一定頻率振蕩，該頻率和細(xì)頭重量的平方根成反比。于是，根據(jù)振蕩頻率的變化，就可以算出收集到的PM2.5的重量[20]。
將PM2.5分離出來的切割器又是怎么工作的呢?在抽氣 對(duì)于PM2.5的切割器來說，2.5微米是一個(gè)踩在邊線上的尺寸。直徑恰好為2.5微米的顆粒有50%的概率能通過切割器。大于2.5微米的顆粒并非全被截留，而小于2.5微米的顆粒也不是全都能通過。例如，按照《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測(cè)定 重量法》的要求，3.0微米以上顆粒的通過率需小于16%，而2.1微米以下顆粒的通過率要大于84%[21]。
特殊的結(jié)構(gòu)加上特定的空氣流速共同決定了切割器對(duì)顆粒物的分離效果，這兩者稍有變化，就會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生很大影響，而使結(jié)果失去可比性。因此，美國環(huán)保局在1997年制定世界上第一個(gè)PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，一并規(guī)定了切割器的具體結(jié)構(gòu)[16]。于是，雖然 PM2.5的測(cè)定儀器有不少 9. 市面上有些手機(jī)大小的儀器號(hào)稱可以測(cè)PM2.5，靠譜嗎?
和環(huán)保部門采用的標(biāo)準(zhǔn)方法相比，用非專業(yè)儀器測(cè)PM2.5顯然是不可靠的，但很難說到底有多不準(zhǔn)，只有拿來和標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)比一下才知道。測(cè)出來的數(shù)據(jù)也許能說明一點(diǎn)問題，比如能分辯出房間里有沒有人吸煙，是不是剛掃過地，可是這些你的鼻子也能做到吧。
市面上的非專業(yè)儀器利用光散射的原理測(cè)定顆粒物濃度，這種方法并沒有被各國環(huán)保部門采納為標(biāo)準(zhǔn)方法，但是有依據(jù)此原理制成的專業(yè)儀器，在科研中也有運(yùn)用。空氣中的顆粒物濃度越高，對(duì)光的散射就越強(qiáng)。光的散射相對(duì)容易測(cè)，把它測(cè)出來，理論上就可以算出顆粒物濃度了。但在實(shí)際運(yùn)用中，事情并沒有這么簡單。光的散射與顆粒物濃度之間的關(guān)系是很不確定的，受到諸多因素的影響，例如顆粒物的化學(xué)組成、形狀、比重、粒徑分布，而這些都取決于污染源的組成。這意味著光散射和顆粒物濃度之間的換算公式隨時(shí)隨地都可能在變，需要儀器使用者不斷地用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行校正，沒有經(jīng)過科學(xué)訓(xùn)練的業(yè)余人士不大可能辦得到。有研究者做過理論計(jì)算：利用光散射儀測(cè)定PM2.5，至少有30-40%的不確定性[22]。這種不確定性是這類儀器固有的，質(zhì)量可靠的專業(yè)儀器尚且如此，更何況市面上儀器的質(zhì)量并不都是理想的呢。
作為普通老百姓，與其把精力和金錢花在自己監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量上，還不如呼吁環(huán)保部門早日監(jiān)測(cè)PM2.5并公開數(shù)據(jù)。現(xiàn)在新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》正在向公眾征求意見，并擬于2016年實(shí)施[11]，公眾的聲音也許能使這一時(shí)間大大提前。至于有人宣稱自己動(dòng)手監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)督環(huán)保部門，防止他們偽造數(shù)據(jù)。這其實(shí)是沒有道理的。非專業(yè)人士操作非專業(yè)的或質(zhì)量不高的專業(yè)儀器測(cè)得的結(jié)果是不可靠的，沒有能力去挑戰(zhàn)環(huán)保部門的結(jié)果，這種監(jiān)督可以說是無效的。
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