光散射法与β射线衰减-光散射联用法颗粒物在线测量方法对比

为考察光散射法和β射线衰减-光散射联用法的适用性,以β射线衰减法颗粒物自动监测仪（BAM）为标准,于2016年2月4日-4月18日,在中国环境科学研究院利用β射线衰减-光散射联用法颗粒物自动监测仪（MP-CPM）与光散射法传感器对ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）测量结果进行了对比.结果表明:① MP-CPM与BAM测量ρ（PM₁₀）的结果具有较好的一致性,相关系数为0.92,平均相对偏差为0.04%;ρ（PM_2.5）结果一致性较差,相关系数为0.69,MP-CPM测量ρ（PM_2.5）整体较高于BAM,平均相对偏差为45.8%.② 光散射法传感器与BAM测量ρ（PM_2.5）结果一致性较好,相关系数为0.85,平均相对偏差为11.24%,但ρ（PM₁₀）远低于BAM,平均相对偏差为-44.64%.在特殊污染情景下,光散射法将因受到较大影响而严重错估颗粒物浓度.烟花燃放期间,MP-CPM和光散射法传感器严重低估颗粒物浓度,与BAM测量颗粒物浓度的平均相对偏差均低于-50%;沙尘污染过程中,MP-CPM严重高估ρ（PM_2.5）,与BAM测量ρ（PM_2.5）结果平均相对偏差为79.27%,光散射法传感器严重低估ρ（PM₁₀）,与BAM测量ρ（PM₁₀）结果平均相对偏差为-59.35%.研究显示,不同原理的仪器,在不同的使用场景下应该区别对待.      

β射线法与重量法监测环境空气PM_(2.5)的应用比较

重量法是测量PM_(2.5)的传统手工经典方法,而β射线法加动态加热系统联用光散射法作为自动在线监测技术的常用方法被广泛使用。将5030-SHARP型β射线法加动态加热系统联用光散射法PM_(2.5)自动监测设备监测结果与手工法测量结果进行比对、分析,结果表明:β射线法与重量法监测结果具有一致性,测量结果不存在显著性差异;β射线法与重量法相对偏差值与温度、相对湿度、风速等气象因子的相关性不明显;β射线法与重量法监测结果的差异性与PM_(2.5)质量浓度、季节等条件有关;随着PM_(2.5)质量浓度逐渐升高,β射线法与重量法相对偏差的绝对值|RD|也随之增大,不同季节的|RD|平均值差异较大,春季、冬季的|RD|平均值大于夏季、秋季。     

激光散射法测量微粒粒径分布

介绍一种基于光散射的微粒粒径分布测量方法，并给出了测量结果。可应用于TSP、降尘、粉尘等的粒径分布测量。     

能见度与颗粒物质量浓度之间的关系

文章利用江苏省常州市和苏州市PM2.5质量浓度、PM10质量浓度、能见度和相对湿度的观测资料,研究了能见度与PM2.5质量浓度、PM10质量浓度之间的关系以及相对湿度的影响。结果表明,能见度随着PM2.5质量浓度的增大而减小,但减小的速度越来越慢,为了定量描述这种现象,文章定义了一个新的敏感性参数。能见度的减小速度存在一个临界点,该临界点把能见度与PM2.5质量浓度之间的关系分为2部分。这2部分的敏感性参数在常州相差27倍,在苏州则相差16倍。由于颗粒物吸湿增长的作用,临界点所对应的能见度和PM2.5质量浓度随着相对湿度的增大而减小,临界点两侧敏感性参数的差异增大。因此,相对湿度大的地区(如沿海地区)能见度的治理面临着更大的挑战,也拥有更好的机遇。此外,与粗粒子相比,细粒子对能见度的影响更显著。     

苏州城区能见度与颗粒物浓度和气象要素的相关分析

利用苏州市2009年9月─2010年5月的颗粒物(包括黑碳,PM_2.5和PM₁₀)质量浓度、能见度、相对湿度、风速、风向、气温等观测资料,分析了苏州城区能见度与颗粒物质量浓度及气象要素的相关关系.结果表明:ρ(黑碳),ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀₎与能见度的r(相关系数)分别为-0.465,-0.359和-0.238,这3种颗粒物中,能见度与ρ(黑碳)的相关性最显著.当相对湿度≤60%时,ρ(黑碳),ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀₎与能见度的r分别为-0.675,-0.411和-0.364.相对湿度较低时,颗粒物与能见度相关性较好.能见度与温度、风速的r分别为0.132和0.188,与相对湿度的r为-0.632.用颗粒物质量浓度和气象要素建立的能见度多元线性回归模型效果不好,在该模型基础上用ρ(黑碳),ρ(PM₁₀₎和相对湿度建立了能见度的多元二次回归模型,R(复相关系数)达到0.865,R2(复决定系数)达到0.749.      

环境空气中PM2.5与PM10质量浓度关系的研究

采集大连市4个大气自动监测点位30dPM2.5和PM10质量浓度小时值的监测数据,通过对每个点位720个有效数据对的统计分析,研究二者质量浓度的相关性及 PM2.5/PM10比值的分布情况,并研究了气象因素对PM2.5与PM10的影响。结果表明,雾使PM2.5PM10浓度都减小,但二者比值也随之降低;强风会使PM10浓度增大,但PM2.5浓度却减小。     

株洲市颗粒物质量浓度变化特征与相关性分析

为了掌握湖南省株洲市空气颗粒物污染的变化特征,利用环境空气颗粒物手工监测方法对株洲市城区和郊区进行长时段监测,对株洲市空气中不同粒径的颗粒物质量浓度变化规律进行分析。结果表明,株洲市城区、郊区PM₁₀、PM_2.5在冬半年质量浓度高于夏半年,且冬半年超标率较高。在不同季节不同粒径占比有较大区别,当颗粒物污染较轻时10～100μm粒径占比较大;随着颗粒物污染增加,0～2.5μm粒径区间占比增加,并变成主要污染来源。根据Spearman秩相关系数分析以及相对关系曲线方程,可以看出城区冬半年PM₁₀和PM_2.5之间具有较高显著正相关,郊区不具有相关性。     

2008奥运和后奥运时段北京大气颗粒物质量浓度和数浓度比对研究

为探索奥运和后奥运时段北京地区大气颗粒物质量浓度和数浓度变化规律及其主要影响因素,于2008-08-08～2008-10-07期间,在中国科学院大气物理研究所325 m气象观测塔附近的办公楼楼顶使用微量振荡天平（TEOM）和空气动力学粒谱仪（APS）在线实时测量颗粒物质量浓度和数浓度,同时结合地面气象资料和HYSPLIT轨迹模式对颗粒物的来源和传输过程进行了探讨. 结果表明,奥运期间北京大气颗粒物粗细粒子质量浓度（PM_2.5～10和PM_2.5）平均值分别为（23.1±1.6） μg·m^-3和（55.5±7.3）μg·m^-3,比非奥运时期分别降低18.2%和16.0%,比非源控制时期分别降低22.3%和18.0%;而奥运期间粗细粒子数浓度（PN_2.5～10和PN_0.5～2.5）平均值分别为（15±1）个·cm^-3和（3138±567）个·cm^-3,比非奥运时期分别降低23.4%和27.5%,比非源控制时期分别降低29.5%和34.3%. 观测期间风速、相对湿度和前1 d的降水与颗粒物质量浓度和数浓度存在显著线性关系,逐步回归分析结果显示,风速和相对湿度可以解释细粒子质量浓度和数浓度变化的42%和53%,而风速和前1 d的降雨则可以解释粗粒子质量浓度和数浓度变化的21%和39%;观测期间北京大气颗粒物主要受保定、石家庄等偏南地区输送的影响,偏南弱气流使北京大气细粒子质量浓度和数浓度迅速增加,而偏北强气流使区域大气粗细粒子得到彻底清除,体现了北京地区大气粗粒子受局地排放控制而细粒子受区域污染输送的特征. 对比观测期间颗粒物累积清除的2次典型过程发现,气象因素影响颗粒物浓度值波动,而局地源排放减少和区域输送减弱则使颗粒物粗细粒子浓度显著降低,北京及周边省（市、区）协同减排是保障奥运期间优质空气质量的主要原因.     

兰州主城区大气颗粒物质量浓度及健康风险

分别在2013年春季3月23日~3月29日和冬季12月15日~12月21日对兰州市主城区5个采样点进行采样,每天每个采样点采集8个样品,共采集有效样品560个.通过实验室分析和重金属健康风险评价,结果显示：兰州市主城区≤ 10μm颗粒物中,主要分布在5.8~10.0μm （春、冬季）、1.1~3.3μm （春季）和0.65~3.3μm （冬季）范围内,Pb在PM_3.3~4.7（一级支气管）中的质量浓度最大,分别为0.2352ug/m³（春季）和0.2177ug/m³（冬季）,Cd作为一种致癌重金属在PM_9.0~5.8、PM_4.7~1.1均被检出.儿童、成年男性、成年女性的非致癌风险值HZ在春季和冬季分别为0.842、0.360、0.345和0.842、0.326、0.361,低于1不存在非致癌的风险,致癌风险值RIS在10^-6~10^-4的范围内,不存在致癌风险,但儿童RIS值较高,对儿童的健康状况的影响,应受到社会群体的重视.     

北京冬、夏季颗粒物及其离子成分质量浓度谱分布

为认识北京大气颗粒物的重要特性之一的粒径谱分布,利用多级撞击式颗粒物采样器MOUDI对北京城区夏季和冬季大气颗粒物进行了4次为期1周的采样,采样时间分别是2001-07、2002-03、2002-07和2003-01.通过分析获得了颗粒物及其离子成分的质量浓度谱分布;发现北京城区颗粒物中细粒子占PM₁₀的40%～60%,已经成为PM₁₀的主要组成部分;但是细粒子和粗粒子的质量浓度与PM₁₀都有很强的相关性(R²>80%),仍然可以通过控制粗粒子的浓度来降低PM₁₀的浓度;在细粒子浓度高于70μg·m^-3时,硫酸盐、硝酸盐和铵盐在细粒子中所占比例之和大于70%,是颗粒物浓度升高的主要因素;并且观测到颗粒物的质量粒径谱分布在积聚模态存在2个亚模态以及积聚模态出现在1.0～1.8μm的粒径段的谱分布;对于积聚模态峰值出现在1.0～1.8μm粒径段的原因,进行了初步分析.     

广州市与北京市大气能见度与颗粒物质量浓度的关系

为了研究相对湿度(RH)和颗粒物对能见度的影响,于2008年12月11日~2009年8月27日和2008年7月14~2008年9月17日分别在广州和北京对能见度、RH、PM2.5和PM10进行了监测.结果表明,PM2.5和RH是影响能见度的主要因子;在RH￡70%和80%0.05mg/m3时,随着PM2.5降低,能见度变化不明显;当PM2.5<0.05 mg/m3时,随着PM2.5降低,能见度迅速改善.因此,在颗粒物治理的起始阶段,PM2.5下降对能见度的改善效果不很明显;但当PM2.5降低到一定程度后,能见度的改善效果非常显著.     

大气气溶胶粒子数密度和质量浓度的测量

介绍了光学测量技术在环境监测中的应用,利用多元回归方法分析了大气气溶胶数密度和质量浓度的相关性。运用该技术和方法对北京地区2月份大气气溶胶不同粒径段的粒子数密度与质量浓度进行了测量和相关性分析,得出了利用粒子数密度谱获取颗粒物(PM10)质量浓度谱的经验公式,并对公式进行了实验验证,以期对北京市大气污染总量控制方案及对策提供科学依据。     

苏中沿海城市大气颗粒物质量浓度和水溶性离子特征的分析

通过对沿海城市南通市区颗粒物的质量浓度及其化学组成分析,了解沿海城市不同粒径颗粒物的质量浓度变化趋势、化学组成特征,为进一步定量解析颗粒物的来源奠定基础。     

β射线法悬浮颗粒物分析仪内部校准的探讨

空气质量自动监测系统β射线法悬浮颗粒物分析仪内部校准是一项重要的质控措施,但很多仪器使用者对这种校准方法了解或认识不够,本文在此对该校准进行探讨,希望对仪器质控维护工作提供一些有益的参考。     

杭州灰霾现象与环境空气质量的差异比较

对2006-2010年颗粒物浓度和灰霾进行分析,比较灰霾天数与颗粒物浓度超标状况,并设立多个颗粒物评价指标进行筛选,结果表明,近5年来杭州灰霾频繁出现,灰霾频率平均为41.9%,依据目前环境空气质量评价体系进行的评价表明主城区环境空气质量优良率平均为84.7%,,超标率仅15.3%,与灰霾频率相差悬殊。增加新修改的国家环境空气质量标准(征求意见稿)中PM2.5日均浓度(参考限值)为指标进行评价,超标率为33.3%,,比原评价体系有较大幅度的改善,但仍有一定的差距。考虑到灰霾现象出现的短期性,再增加PM2.5最大小时浓度作为新指标。在选取0.100 mg/m3、0.150 mg/m3、0.200 mg/m3三个参考值作为增加指标时,以0.150 mg/m3作为最大小时浓度限值指标时,超标率为39.2%,与灰霾频率基本一致。     

餐饮排放有机颗粒物的质量浓度、化学组成及排放因子特征

餐饮废气是大气有机颗粒物的重要排放源.本研究基于模拟实验,研究了烹饪方式、食材以及油品等因素对餐饮废气排放有机颗粒物浓度、组成以及排放因子的影响.结果表明,餐饮排放有机颗粒物的特征受烹饪方式、烹饪食材与烹饪油品等因素影响较大.在所有模拟实验条件下,餐饮废气中可定量的有机颗粒物中,正构烷烃、甾醇和脂肪酸(包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸)所占的平均质量分数分别为68. 9%、20. 3%和4. 2%,其余的有机物还包括二元羧酸、多环芳烃、单糖以及藿烷类化合物等.有机颗粒物的平均食材排放因子为0. 013 1 g·kg~(-1),变化范围为0. 001 4～0. 027 1 g·kg~(-1).肉类烹饪过程的食材排放因子远大于蔬菜烹饪过程.基于油品的平均排放因子为1. 823 0 g·kg~(-1),变化范围为0. 001 9～10. 173 0 g·kg~(-1).铁架烧烤烹饪方式的油品排放因子大于其他烹饪方式.     

气象因素对北京市大气颗粒物浓度影响的非参数分析

利用2005年9月—2006年9月北京市大气颗粒物分级(不同粒径)监测资料和同期分时段气象观测数据,采用非参数分析(Spearman秩相关系数)法对北京市3种粒径大气颗粒物在不同季节的浓度水平与气象因素的影响进行了研究.结果表明:不同季节影响颗粒物质量浓度的气象因素各不相同;春季ρ(PM_2.5),ρ(PM2.5～10)和ρ(PM₁₀₎都与气压呈显著负相关;夏季颗粒物质量浓度受降水影响很大;秋、冬季ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀₎均与日照时数呈显著负相关;冬季ρ(PM_2.5),ρ(PM_2.5～10)和ρ(PM10)均与平均风速呈显著负相关,与气温、相对湿度呈显著正相关. 细粒子和粗粒子质量浓度对气象因素变化的响应程度也有较大区别. 春、夏季地面平均风速对粗粒子质量浓度的影响比细粒子显著,ρ(PM_2.5)/ρ(PM₁₀₎随风速增加而增大;秋季日照时数对细粒子质量浓度的影响比粗粒子更显著,ρ(PM_2.5)/ρ(PM₁₀₎随日照时数增加而减小;冬季相对湿度对粗粒子质量浓度的影响比细粒子显著,ρ(PM_2.5)/ρ(PM₁₀₎随相对湿度增加而减小.      

打印室内、外颗粒物的数浓度与粒径分布

打印机工作条件下室内颗粒物的分布与人群健康密切相关,为准确评估打印源对室内空气质量的影响,作者于2017年12月至2018年4月和2018年11月至2019年3月,分2阶段利用ELPI+监测了几个打印室内、无打印室内和环境空气中14级粒径段颗粒物的数浓度。结果表明:采样区域室内空气中颗粒物数浓度高于室外环境空气,存在打印工作的室内空气中颗粒物数浓度远高于正常情况下无打印工作的室内环境;室外大气环境中颗粒物数浓度的粒径分布呈"斜N型",大气环境中成核模态颗粒与积聚模态颗粒是数浓度的主要贡献者;室内空气中颗粒物粒径分布呈"L型",室内空气中成核模态颗粒分布最多,粗模态颗粒分布最少;打印室内空气中颗粒物数浓度粒径集中分布在成核模态及艾根模态。     

北京大气颗粒物数浓度粒径分布特征及与气象条件的相关性

2011年11月~2012年8月,采用WPS宽范围粒径谱仪在北京地区连续监测10nm~10μm间不同粒径大气颗粒物数浓度,并同步记录气象参数.结果表明,颗粒物数浓度均值为25014个/cm3,多呈单峰或双峰模式分布,其中冬季均值为31007个/cm3,春季23152个/cm3,夏季20882个/cm3,冬季明显高于其他季节.爱根核模态及积聚模态均呈现冬季高、春夏低的态势;核模态春季显著高于其他季节.各气象因素中,风速影响最为显著,粒径大于20nm颗粒物数浓度与风速呈反比.核模态与爱根核模态粒子数浓度在交通早高峰、正午与晚间高于其他时段,积聚模态粒子数浓度变化则相对平缓,夜间显著升高.     

不同材质滤膜测量大气颗粒物质量浓度和化学组分的适用性

为提高不同粒径段大气颗粒物质量浓度及化学组成测量数据的准确性,使用惯性撞击式采样器对北京、千烟洲和鼎湖山3个站点的大气颗粒物分9个粒径段进行了采集,从质量浓度偏差和化学组成的角度进行了方法学探讨.结果表明,在恒温25℃、恒湿50%平衡条件下,称量石英材质的采样膜获得的PM2.1质量浓度相对于TEOM在线PM2.5观测结果的正偏差为20%左右,正偏差诱因是环境空气相对湿度过高.干燥(10% 湿度,25℃)微环境平衡处理方法有利于采样后膜片中H2O析出,使得上述正偏差降低至8%.通过条件实验,确定了石英膜采样前后在干燥器中放置72h平衡后称重、差减获得各级质量浓度的方法,可将偏差控制在可接受范围之内.基于这种方法获得的PM2.1质量浓度与TEOM在线PM2.5观测结果呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).为达到通过化学成分重构质量浓度的需求,建立了同步使用石英膜采集样品并用于水溶性成分、有机碳和元素碳含量分析,而使用纤维素膜采样后用于金属元素分析的方案.应用上述方案对样品进行了全化学分析,对PM2.1质量进行了重构,重构获得的质量浓度与称重获得PM2.1质量浓度也呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).