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科学应对雾霾PM2.5仪器监测值到底准不准?

导读: 雾霾频频来袭。打开手机查看PM2.5数值预报并与人的自身感受对照,会感觉略微的差异,这不免让人产生疑虑:仪器监测出来的PM2.5值准吗?为此,科技日报记者采访有关专家寻求答案。

  雾霾频频来袭。打开手机查看PM2.5数值预报并与人的自身感受对照,会感觉略微的差异,这不免让人产生疑虑:仪器监测出来的PM2.5值准吗?为此,科技日报记者采访有关专家寻求答案。

  为什么有时人们的体感和PM2.5监测值不太一样?

  “人们常常凭自己的感觉判断空气质量,例如通过视觉目测大气能见度,或者通过嗅觉感受所呼吸的空气是否有刺激性气味等等。”中科院安徽光学精密机械研究所副所长刘建国告诉记者,这些体感因素并不能完全真实地反映雾霾天气的严重程度,更难以用来判断PM2.5值的高低。

  他分析说,大气能见度受很多因素影响,除了空气污染外,温度、湿度等气象因素的变化也会引起大气能见度的变化。很多时候,大范围的严重雾霾往往和静稳天气密切相关。大气在垂直方向出现逆温,空气中的悬浮颗粒污染物被阻滞集聚在大气边界层下方,难以扩散和稀释。与此同时,含有硫酸盐、硝酸盐、有机碳和挥发性有机污染物成分的大气细颗粒物,不仅是形成雾滴的凝结核,而且也存在吸湿性增长。在不利气象因素下极易形成恶性循环,形成雾和霾长时间共存、难以消散的局面。因此,人们对雾霾的体感会大大增强。

  “为了身体健康,人们自然会关注空气质量。但要治霾,首先要对霾的主要成因大气细粒子(PM2.5)及其时空分布和区域输送进行系统监测。通过对PM2.5的成分分析,结合大气污染源清单和预报模型,来掌握不同地区PM2.5的来源,我们才能对症下药。”刘建国说。

  准确监测PM2.5需要解决哪些技术难题?

  目前,国内外对PM2.5浓度的监测主要有滤膜采样—人工称重法、石英微量振荡天平法和β射线法。其中,人工称重法是美国环保署和我国环保部推荐的标准方法,但由于需要较长的采样时间,无法提供目前空气质量日报和预报所需要的每小时均值。而石英微量振荡天平法和β射线法等方法是自动监测,每小时可获得一个监测结果,被称作“等效方法”。所有等效方法的监测值都要与标准方法所获得的结果进行比较,以确定其是否准确。

  “为防止采样过程中水汽凝结的影响,无论是石英微量振荡天平法还是β射线法自动监测设备,采样管都要加温到空气的露点以上,通常是50℃,相对湿度保持在40%以下,整个测量过程都要在恒温恒湿的状态下进行。”刘建国告诉记者,但加温过程会造成颗粒物中挥发性和半挥发性物质的损失,导致测量结果偏低。“现在,我国已经参考美国的做法,增加了补偿装置,可以把挥发性物质和半挥发性物质的损失再补回去,这样就可以使测量结果更可靠。”

  刘建国称,颗粒物往往是固液混合物,构成非常复杂,即使是PM2.5监测标准方法——人工称重法,同样也可能由于所采用的滤膜及温湿度的变化产生颗粒物损失等问题。

  根据2011年11月1日开始实施的《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》(HJ618-2011),人工测定PM2.5须通过具有一定切割特性的采样器,以恒速抽取定量体积空气,使环境空气中PM2.5被截留在已知质量的滤膜上,根据采样前后滤膜的重量差和采样体积,计算出PM2.5的浓度。

  “在人工称重法测量过程中,要尽可能避免气态物质被滤膜吸附,滤膜平衡时要做到恒温恒湿。如果这些条件在实际大气环境中不能完全满足,就会引起测量误差。”刘建国强调,现有技术水平下,人工称重法所获得的监测数据已经尽可能地接近了PM2.5的实际状况。通过和人工称重法进行严格比对,石英微量振荡天平法和β射线法的测量结果也是可靠的。

  国产PM2.5监测仪器可靠吗?

  在PM2.5争论之初,我国自主知识产权的PM2.5监测仪器还没有进入市场,国外品牌占了先机。但在环保部后续组织的PM2.5仪器考核中,河北先河、安徽蓝盾、武汉天虹等一批企业的监测仪器先后通过了认证考核。这让人不禁产生疑问,在这么短时间内研发并生产的监测仪器可靠吗?

  “PM2.5监测仪器并不是短期之内研发出来的。”河北先河环保科技股份有限公司董事长李玉国告诉记者,早在1999年,先河就承担了“九五”重大装备研制计划项目——城市空气质量监测系统课题;2000年,成功研制出我国第一套拥有完全自主知识产权的空气质量监测系统。2002年,先河又与清华大学、中科院安徽光机所联合承担了863计划项目——大气细粒子(PM2.5)连续监测技术与设备。此后,公司又同其他单位相继合作研究了校准膜的质量控制程序等多项课题。“先河的PM2.5监测仪器,是长期技术积累和持续创新的结果。”李玉国说。

  在刘建国看来,先河是我国环境监测发展的一个缩影。2000年以来,尤其是在“十五”我国把资源环境技术纳入863计划之后,我国在大气环境质量自动监测、大气固定污染源和流动污染源的连续自动监测等方面取得了重要进展。伴随一批自主科技成果的产业化,我国打破了环境自动监测仪器必须依赖国外的局面。

  仪器运行稳定、数据准确可靠是环境监测设备的基本要求。2013年8月1日,环保部正式实施了《环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)连续自动监测系统技术要求及检测方法》,要求所有的PM2.5监测仪器都要和手工采样结果进行比对,以确保监测结果的准确性。同时,每台自动监测设备在出厂前都要进行一系列严格测试,包括稳定性运行、老化测试、数据对比等,并且每一环节都制定了相应的质量管理办法。“我国PM2.5监测仪器无论在仪器性能指标还是可靠稳定性都不亚于进口设备。”刘建国表示。
 

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