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科学理性地开展PM2.5监测

—— 访中国科学院大气物理研究所研究员王跃思

导读: 我国开展PM2.5监测的时间表已经出台,2012年,在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市率先开展监测;2016年,全国各地都要开展相关监测,并公布监测结果。为做好PM2.5监测,各地需要做好哪些准备?有哪些需要注意的事项?

  我国开展PM2.5监测的时间表已经出台,2012年,在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市率先开展监测;2016年,全国各地都要开展相关监测,并公布监测结果。为做好PM2.5监测,各地需要做好哪些准备?有哪些需要注意的事项?

  焦点关注 PM2.5和PM10监测的布点问题

  关键思路 PM2.5布点没必要像PM10那样密集,选择有代表性的点位监测即可

  记者:在现有的技术水平下,实时测量PM2.5质量浓度的仪器大致有3类。第一类是以石英微量震荡天平法为基本原理的仪器。第二类是以β射线法为基本原理的仪器。第三类是以PM2.5粒子光散射为基本原理的仪器。这些方法各有什么样的利弊?不同城市应该如何选择适合城市规模的技术?

  王跃思:石英微量震荡天平法是目前我国很多城市监测PM10最常用的方法。优点是定量关系明确,缺点是目前的技术无法解决样品加热后挥发性和半挥发性物质的损失,导致测定结果被认为偏低;如果增加膜动态校准系统,则会因技术不成熟造成成本大幅度增高、操作复杂化,最关键的是仪器故障率大幅度升高,难以获得高质量数据,且石英微量震荡天平法不适合南方潮湿地区和污染过于严重城市用于PM2.5在线测定。

  β射线法居于两个假设:一是仪器的石英采样滤膜条带均一;二是采集下来的PM2.5粒子物理特性均一。上述两个假设往往并不成立,因此测定数据一般被认为偏高,这种检测方法在相对干净和干燥的地区故障率低,在潮湿高温区域故障率较高。

  以PM2.5粒子光散射为基本原理的仪器,准确测算质量浓度的前提是粒子的密度不变。但这一前提并不成立,因此,所得到的PM2.5数值浓度相对可靠。但若将其转化为质量浓度,数据的准确度则会大幅下降。环保部门很少采用这种方法来测定质量浓度。

  除了实时的监测方法外,测量PM2.5还可用最经典的滤膜采样——天平称重法。这种方法只需要一个PM2.5切割头、一台泵和膜架及其滤膜,采集24小时样品后,取下滤膜称重即可。必要时可以平行采集3个样品,经恒温恒湿后再称重。美国环保局采用这种监测方法作为标准,而有条件地承认其他自动方法所得观测数据。从科学的角度讲,这种方法也有缺点,气流长时间不断通过采样滤膜,滤膜上采集到的物质随着气流和温度的变化会造成挥发性和半挥发性物质损失。同时,一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜造成结果偏低;相反,气态物质也可能被滤膜吸附,造成结果偏高。但这种方法节省经费,容易实施。《环境空气质量标准》(二次征求意见稿)从2016年开始实施,这种方法作为PM2.5全面实行实时检测前的一种过渡方法未尝不可。

  截至目前,实际上没有一种仪器设备能够准确无误地测定大气中的PM2.5质量浓度。实质上,石英微量震荡天平法、β射线法和大流量或是中流量滤膜法都可以有条件地用于大气PM2.5质量浓度监测。任何测量都有误差,只要统一监测方式和标准,给出测量结果的偏差范围,就可以考虑使用。

  记者:京津冀、长三角、珠三角是联防联控的重点区域,对于在联防联控范围内的不同城市(如上海和江苏的城市),由于需要一些数据比对、数据联网等,PM2.5监测的技术和仪器应该保持一致吗?

  王跃思:在《环境空气质量标准》(二次征求意见稿)中,只提到PM2.5日均值标准为0.075毫克/立方米,年均值为0.035毫克/立方米,并未提及监测方法,但上述几种监测方法所测出的结果存在较大差异。因此,在联防联控区域内应当实行统一的技术、仪器和标准。因为相关联城市的大气污染物相互影响,单靠某个城市努力往往收效甚微,如果测量的技术方法不一致,很难达到协同控制污染物的效果。除了联防联控的城市群区域,还应当在国家层面形成统一的PM2.5测量技术标准,为各地观测站点选取、订购仪器设备,进行人员培训和为数据深度分析提供指导。否则,对各地公布的数据相互比对分析并无实际意义,也难以为联防联控提供科学依据。

  记者:目前PM10已经纳入常规监测,PM2.5与PM10可否在同一个点位上进行监测?各地在布局PM10监测点站过程中,需要注意哪些问题?不同规模的城市有哪些要特别注意的地方?

 

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