PM2.5全自动重量法监测仪测量准确度评估

BTPM-AS1PM_(2.5)全自动重量法监测仪是一种根据PM_(2.5)手工重量法原理设计的PM_(2.5)自动监测仪器,能够实现样品采集、滤膜平衡、滤膜称重等环节的自动化。采用线性回归分析法对PM_(2.5)全自动重量法监测仪器的监测结果与PM_(2.5)连续自动监测仪器、手工标准方法进行比对分析,讨论了该原理仪器的流量准确性、滤膜平衡效果、天平稳定性。结果显示:PM_(2.5)全自动重量法仪器监测结果与PM_(2.5)连续自动监测仪器、手工重量法监测结果的相关系数为0.927 2~0.994 1,监测结果之间具有较高的一致性,并且其样品采集、滤膜平衡、滤膜称重等关键环节的主要技术指标能够满足中国PM_(2.5)手工标准测定方法的相关要求。     

温湿度对PM2.5质量浓度监测的影响

探讨了在不同环境条件和污染状况下,带膜动态测量的微振荡天平法的自动监测方法能否准确监测空气中的PM_(2.5)质量浓度。通过自动方法与手工重量法的比对,针对2015年8月—2016年7月的监测结果进行讨论,尤其是不同温度和相对湿度对监测数据的影响,在平均相对湿度为60%~90%时夏季2种方法绝对偏差均值大于10μg/m3,并对该结果进行了原因分析,提出了自动监测的质量控制和比对溯源的建议,为PM_(2.5)的质量浓度监测工作提供了参考依据。     

乌鲁木齐市冬季大气颗粒物PM_(10) 和PM_(2.5)污染水平及相关性研究

为研究乌鲁木齐市冬季采暖期间大气颗粒物污染特征,通过采样和在线监测二种手段分析了2015年1~2月大气颗粒物样品,采用重量法分析颗粒物质量浓度,并对其相关性进行分析。结果表明:依据《环境空气质量标准》(GB 3095-2012),采样期间乌鲁木齐市大气PM_(10) 和PM_(2.5)的日均质量浓度均超过了国家二级标准,颗粒物污染严重;PM_(10) 和PM_(2.5)存在显著相关性,PM_(2.5)和PM_(10) 浓度的比值均大于0.5,采暖期PM2.5对乌鲁木齐市大气颗粒物贡献显著。     

广州市PM_(2.5)质量浓度垂直分布在线监测研究

广州塔空气质量自动监测站在地面至高空500 m高度内布设了4个站点。在自动站内利用PM_(2.5)质量浓度点式在线监测和激光雷达消光系数遥感监测技术,实现对PM_(2.5)质量浓度垂直分布的在线监测,监测方法具有很高的时间分辨率和空间分辨率。利用该方法开展阶段性监测表明:PM_(2.5)质量浓度与355 nm消光系数间具有很好的线性关系,R2达到0.853 7,利用线性关系式可反演PM_(2.5)质量浓度。对200 m~550 m间反演结果分析表明:反演结果与在线监测数据具有很好的相关性,相关系数达到0.868以上;PM_(2.5)质量浓度随着高度改变呈显著的对数相关关系,R2达到0.992 6。     

重量法测定环境空气中PM2.5的不确定度

依据《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》(HJ 618—2011),对环境空气PM2.5浓度进行重量法手工监测,分析测定过程各环节的影响因素及不确定度,结果显示,影响测定结果的主要因素是采样器、滤膜、天平精确度。     

南昌市秋季大气PM2.5中金属元素污染及生态风险评价

2013年秋季采集了南昌市6个不同功能区的大气PM_(2.5)样品,分析了PM_(2.5)含量及其中18种金属元素的含量。结果表明:采样期间南昌市大气PM_(2.5)平均质量浓度均在《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)日平均浓度限值二级标准规定(75μg/m3)的范围内。PM_(2.5)中多数金属元素的含量水平低于中国内地城市,而与香港和国外城市相比则偏高。分别采用富集因子法和潜在生态风险指数法对重金属污染风险进行了评价。富集因子法表明Zn、Pb、Hg、Cu等元素富集程度较高,Cd富集程度极高,人为源显著;潜在生态风险指数法表明Pb、Hg、Cd潜在生态风险程度为极强,南昌市总体潜在生态风险表现为极强,2种方法的评价结果较为一致。     

西宁冬季PM2.5和PM10手工与自动监测现状研究

为研究PM_(2.5)和PM_(10)手工与自动监测仪器在高海拔地区的适用性,于2014年12月至2015年1月(冬季)在青海省西宁市开展了为期34 d的监测比对实验。PM监测数据表明:手工监测数据之间都有差异,除了受监测滤膜种类的影响,还存在监测仪器间的系统误差。石英滤膜的PM监测数据都高于聚丙烯滤膜,尤其是PM_(2.5)更为明显,偏高近1/4;石英滤膜与聚丙烯滤膜的PM监测数据具有较好的相关性,PM_(10)监测数据的相关系数为0.97。自动监测数据之间进行了同期比对研究,发现TEOM1405DF(微振荡天平法)和APM-2(β射线法)的PM监测值较低,BAM-1020(β射线法)的PM监测值最高;而Grimm(光散射法)的PM监测值居中。BAM1020配备动态加热系统(DHS),其PM监测数据比没有配备DHS的APM-2偏高40%。基于PM监测比对研究,建议在空气污染严重时加密对各监测仪器的运行维护,并加强长期观测以全面评估PM监测。     

β射线法与重量法测定环境中TSP的对比研究

对测定环境空气中TSP的重量法与β射线方法作了对比研究,实验结果表明,两法测定结果具有一致性、相关性及可比性,方法间的相对误差与TSP浓度变低成反比,变化范围≤10％。β射线法与传统重量法相比,具有方便、快速、省工、省时、仪器便于维护等优点,其方法准确度亦能满足要求,适用于浓度较为稳定的野外环境空气中TSP监测。     

河南省五城市环境空气PM_(10)手工标准方法与自动监测法比对分析

在焦作、安阳、开封、三门峡、信阳5个城市开展PM_(10)手工标准方法和自动监测法比对实验,并用相关性和相对偏差对比对结果进行分析和评价。结果表明:12015年5个城市采集的PM_(10)手工和自动监测值均具有良好的相关性。22015年5个城市采集的PM_(10)手工和自动监测值的相对偏差为-19.1%~9.68%;负偏差数据占总数据量的75%。3PM_(10)手工和自动监测值|RD|平均值在中浓度下最小,高浓度下最大,低浓度介于二者之间,说明在高浓度和低浓度时PM_(10)的监测数据质量尤其值得关注。     

区域PM2.5时空回归建模与预测

基于区域PM_(2.5)时空建模和预测的需要及PM_(2.5)浓度呈现明显的时空分布趋势的状况,以苏南地区2014年PM_(2.5)日监测数据为实验数据,使用回归克里格对区域PM_(2.5)进行时空建模和估值。利用最小二乘法建立了PM_(2.5)与时空位置的三元二次回归趋势模型,建模点趋势值与实测值间的平均误差接近于0,表明趋势模型拟合效果较好;拟合了样点残差的理论变异函数模型,表明该地区PM_(2.5)的空间和时间相关性范围分别为150 km和4 d;基于该模型,使用时空普通克里格对残差进行时空插值;插值结果与趋势项相加,得到PM_(2.5)回归克里格估值结果;通过对比不考虑趋势的时空普通克里格估值结果,发现考虑时空趋势的时空回归克里格法精度提高了1. 29%。对所提方法进行了创新性分析,并对不足之处进行了讨论。     

长沙市大气中PM_(2.5)浓度分布的空间插值方法比较

采用普通克里金(Kriging)、反距离加权(IDW)、趋势面、协同克里金(Co-kriging)插值和基于反距离加权的克里金插值方法对长沙市某时刻的PM_(2.5)浓度空间插值比较,结果表明:反距离加权和趋势面插值的结果与实际情况相差较远;普通克里金和协同克里金插值虽能反映出PM_(2.5)浓度分布一定的空间结构,但精度有待提高,且运行速度较慢;前4种方法效果不好的主要原因是由于长沙市PM_(2.5)浓度监测站点稀少。而基于反距离加权的克里金插值方法结合了2种模型的优点,其结果较为准确地分析长沙市PM_(2.5)浓度分布特征,误差远小于其他方法,且具有平滑性好、运行速度相对较快等优点。     

传感技术在环境空气监测中的方法适用性研究

采用某品牌3台传感器,对环境空气中气态污染物(NO_2、SO_2、O_3、CO)和颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))进行为期1个月的连续监测,探讨传感技术在环境空气监测中的方法适用性。研究表明,3台传感器监测的各污染物质量浓度均显著相关,Pearson相关系数0.9(p0.01);监测的颗粒物与国控点数据显著相关且质量浓度水平接近,Pearson相关系数0.9(p0.01);PM_(2.5)传感器测定值相对于国控点数据的平均相对误差仅为-7.3%,均值绝对误差2μg/m~3;传感器在高湿度下的PM_(2.5)测定值与国控点数据相吻合,当相对湿度为80%～90%时,平均相对误差仅为-0.9%;传感器气态污染物测定值与国控点数据之间存在差异,电化学原理气态污染物传感器性能仍有待提升。     

武汉市春季大气PM2.5中水溶性离子特征

运用大气PM_(2.5)水溶性组分及其气态前体物在线监测系统(GAC-IC)于2017年3月5—12日对武汉市大气PM_(2.5)中水溶性组分进行了在线监测,分析了PM_(2.5)中主要水溶性离子的化学特征和作用机制。结果表明:实验期间武汉市大气PM_(2.5)中水溶性组分与气态前体物间存在明显的二次转化过程,二次反应是PM_(2.5)的重要来源。监测期间,PM_(2.5)中NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+的平均质量浓度分别为24.3、16.9、15.0μg/m~3,是PM_(2.5)中重要的水溶性无机离子,占PM_(2.5)质量浓度的40%~70%。硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)平均值分别为0.52和0.27,表现出较为明显的二次污染特征。通过相关性分析发现:监测点位周边大气PM_(2.5)中NH_4~+与NO_3~-、SO_4~(2-)有良好的相关性,且表现为富氨状态,大气中铵能较好地中和SO_4~(2-)和NO_3~-。     

PM2.5中金属元素在线监测与滤膜采集-实验室检测比对

在2017年2月、5月、8月、11月期间各选取20 d连续采样,采用在线监测和滤膜采集-实验室检测2种方法分析南京市大气PM_(2.5)中多种金属元素,并将两方法的测定结果作比对分析。结果表明,K、Fe、Zn、Cu、Pb、Se、V、Ni元素日均值总体相近,其余元素略有差异;Pb、As、V元素相关系数R~2均在0.70及以上,Cu、K、Mn元素相关性略差,均具可比性。Fe、Zn、Ca、Al、Ba、Cr、Ni元素测定更偏向采用滤膜采集-实验室检测法,K、Mn、Pb、Cu、As、V、Se元素测定2种监测方法均可,若要快速且长期监测数据,则在线监测法更好。     

环境湿度对PM2.5手工测量(重量法)的影响

为了解天平室环境湿度对PM_(2.5)手工称重的影响,利用滤膜自动称重系统,在45%、50%、55%3个环境相对湿度条件下对同一组滤膜进行称重。结果显示:45%、55%湿度条件下测量的大部分滤膜质量与50%基准湿度条件下滤膜质量绝对差值均超过0.04 mg,且随着滤膜质量即PM_(2.5)浓度的增加,绝对差值显著上升,难以满足手工称重规范中的要求。PM_(2.5)手工测量浓度在150μg/m~3以下时,3种湿度条件下测量结果的标准偏差保持在2μg/m~3范围之内,而PM_(2.5)手工测量浓度在150μg/m~3以上时,标准偏差超出2μg/m~3范围,且随着浓度升高,标准偏差显著增大,这会给PM_(2.5)的手工测量准确度带来较大影响,说明手工称量环境湿度±5%的允许变化范围并不适合PM_(2.5)平均浓度较高的国家和地区。     

新疆环境空气中PM_(2.5)/PM_(10)比值特征分析

随着环境空气质量新标准的全面实施,PM_(2.5)监测已经全面普及,并成为全国大部分城市关注的首要污染物,根据新疆环境空气质量监测网中不同区域、不同时段颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))质量浓度监测结果,对PM_(2.5)/PM_(10)质量浓度的比值关系进行深入分析,研究其在新疆典型区域特殊气象条件下的分布规律,为科学合理评价和考核新疆环境空气质量提供数据支持与参考。     

常州市国控站PM_(2.5)监测的代表范围研究

为评价常州市国家大气自动监测站(国控站)细颗粒物(PM_(2.5))监测的代表范围,通过1 km×1 km的多角度大气校正算法(MAIAC)的气溶胶光学厚度(AOD)等相关数据,采用随机森林方法进行PM_(2.5)估算反演,考虑变异函数和最优分割模型等统计学模型,开展国控站PM_(2.5)监测代表范围的评价。结果表明:(1)估算反演的PM_(2.5)浓度空间分布显示,常州市区东部区域浓度相对较高,西南部区域浓度相对较低;(2)变异函数分析中,PM_(2.5)浓度在5 km范围内具有相对显著的空间相关性,但超过5 km范围后空间自相关性不显著,差异性增大到最大;(3)最优分割法分析中,常州市各个国控站PM_(2.5)监测均存在各自的代表范围,2019年的代表范围为3~5 km,其中“经开区”站点范围最大(5 km),“市监测站”和“武进监测站”站点范围最小(均为3 km),且逐年分析显示,各个站点PM_(2.5)监测的代表范围呈上升趋势。     

佛山市PM_(2.5)污染特征及诱发其高污染过程天气系统分析

利用2013年佛山市8个国控大气自动监测站点ρ(PM_(2.5))监测数据,分析佛山市PM_(2.5)污染的时空分布特征,并诊断诱发PM_(2.5)高污染过程的关键天气类型。结果表明,佛山市2013年PM_(2.5)年均值为53μg/m3,高于国家二级标准,污染主要集中在三水区中部、南海区中部和禅城区北部。佛山市ρ(PM_(2.5))表现出明显的季节变化和日变化特征,秋、冬季是PM_(2.5)的高污染季节,其值夜间略高于白天,呈典型的双峰型分布,08:00—09:00短暂出现一个浓度的小峰值,推测与上班交通高峰有关。对PM_(2.5)持续高污染发生的地面天气形势分析表明,高压出海是诱发佛山市PM_(2.5)高污染事件最主要的天气类型。     

秸秆焚烧对空气质量影响特征及判别方法的研究

利用南京空气自动监测数据及PM_(2.5)组分监测结果,分析了2011年夏收秸秆焚烧期间大气污染特征,并探寻快速判别秸秆焚烧影响的指标及方法。结果表明:秸秆焚烧期间PM_(2.5)污染特征显著,其组分中K~+、EC、OC等浓度相对偏高。基于离子组分及碳元素在线监测数据,可选取K~+作为快速判别指标,并根据K~+与PM_(2.5)的相关性,计算秸秆焚烧对PM_(2.5)的贡献。同时结合OC、EC浓度变化,综合判别秸秆焚烧对空气质量的影响程度。     

石家庄市空气颗粒物污染与气象条件的关系

利用2013—2014年石家庄市环境监测中心PM_(2.5)、PM_(10)逐时监测资料、同期的石家庄市地面气象观测站常规观测资料以及环境监测梯度站2013年1月各层PM_(2.5)和PM_(10)逐时观测资料,分析了PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度的时空分布特征及与气象要素的相关关系。结果表明:石家庄市PM_(2.5)与PM_(10)的质量浓度及两者的比值均为冬季和秋季较高;在水平分布上,PM_(2.5)与PM_(10)的平均质量浓度为市区西部高于东部;在垂直分布上,随着高度的增加,PM_(2.5)和PM_(10)平均质量浓度先上升后下降;PM_(2.5)与PM_(10)的质量浓度与相对湿度呈正相关,其中PM_(2.5)的质量浓度与相对湿度相关性更高;PM_(2.5)与PM_(10)的质量浓度与风速呈负相关,随着风速的增大,PM_(2.5)与PM_(10)的平均质量浓度呈下降的趋势,但当风速大于5 m/s时,PM_(10)的质量浓度随着风速增大而上升,出现扬尘污染,总体来讲,刮西北风时PM_(2.5)与PM_(10)的质量浓度较高,刮东南风时PM_(2.5)与PM_(10)的质量浓度较低,这与风向和风速的日变化有关;PM_(2.5)与PM_(10)的质量浓度与降水呈负相关,随着降水的增加,PM_(2.5)与PM_(10)的平均质量浓度呈下降的趋势。