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.      

我国PM2.5监测网络布局与监测方法体系构建策略分析

本文通过对国内外PM2.5监测网络布局现状的分析和比较,认为我国"十二五"规划的PM2.5监测网络在点位数目和网络布局上基本能够反映我国PM2.5污染状况。为进一步反映PM2.5的污染特征和来源,今后应逐步增加污染监控点位、道路交通点位的设置,并在质量浓度监测的基础上,逐步开展PM2.5主要组分监测。在监测方法选择上,β射线法联用动态加热系统(DHS)PM2.5自动监测仪器和振荡天平法联用膜动态测量系统(FDMS)PM2.5自动监测仪器均能够满足监测工作的需要,综合考虑两种类型仪器的性能指标和运行成本,β射线法联用动态加热系统(DHS)PM2.5自动监测仪器操作相对简单,运行维护成本相对较低,更适合在我国环境空气监测网络内推广和普及。     

便携β射线法手工监测PM_(2.5)的可行性研究

提出利用自动射线原理结合重量法的简捷便携特点的便携射线仪手工监测PM2.5的思路,平行比对了便携射线法和手工重量法所测60组PM2.5浓度的监测结果,采用线性回归及T检验、F检验等理论分析了两者数据结果间的有效性和可比性。结果表明,便携式射线仪监测结果与重量法监测结果之间有效可比且得到了两者间的线性回归方程;此外进行了20组数据的实样验证,换算值和真值之间相对误差在8%以内,因而确定了便携射线仪手工监测PM2.5的可行性。     

环境空气PM2.5连续监测系统手工采样比对测试

借鉴美国EPA关于PM2.5连续监测仪器手工采样比对测试的性能指标和检测方法,结合我国现行的相关技术规范,选取两种不同原理4种型号典型的进口和国产环境空气PM2.5连续自动监测系统,分别在春、夏、秋、冬这4个季节开展了PM2.5连续自动监测与手工采样测量(重量法)之间的比对测试.研究确定了符合我国环境质量现状和环境监测管理需求的PM2.5连续监测系统与手工采样比对测试(调试)的质控措施要求(手工采样测量结果平行性≤5μg·m-3或5%)和技术指标要求(线性回归方程斜率1±0.15;截距0±10;相关系数≥0.95)以及相应的操作方法,为我国环境空气PM2.5连续自动监测系统的现场有效使用和数据质量保证提供了必要的技术手段和质控方法.     

激光散射法与β射线法测量环境空气中颗粒物质量浓度的差异

研究了激光散射法与β射线法测量环境空气中颗粒物质量浓度的差异。实验结果表明:激光散射法测得颗粒物PM10的质量浓度偏低,测得PM1.0的质量浓度偏高。对于PM2.5,当AQI≤100时,激光散射法的测定结果高于β射线法,AQI100时,激光散射法的测定结果低于β射线法。两种方法测得数据的相关性为PM2.5PM10PM1.0,相关系数分别为0.9462,0.8540,0.8508。假设β射线法测定颗粒物日均值浓度结果为真值,激光散射法测定颗粒物PM10的相对误差在-10%~10%之间出现的频率最高,为27.4%,测定PM2.5的相对误差在-10%~10%之间出现的频率最高,为47.9%,测定PM1.0的相对误差大部分大于20%,出现频率为64.4%。用t检测法确定两种检测方法之间的系统误差发现测定颗粒物PM2.5的日均值无显著差异,而测定颗粒物PM10和PM1.0的日均值存在显著性差异。     

手工法与自动监测法测定PM2.5质量浓度比对研究

采用小流量颗粒物采样器手工采样重量法和基于微振荡天平原理自动监测法监测PM2.5质量浓度。通过2010年9月至2011年8月期间两种方法的监测数据比对显示出季节差异,冬、春两季手工法获得质量浓度高于自动法,夏、秋两季手工法低于自动法,可能与两种采样方法下膜置于不同的温度有关。当受沙尘影响、持续污染或者高温污染时,两种方法结果偏差较大,可能与仪器的粒径切割效率改变有关。     

PM_(2.5)手工法与自动法比对差异及其与气象条件影响关系分析

通过在杭州、衢州和温州三个城市开展PM2.5手工法和自动法比对试验,分析PM2.5手工法和自动法的比对差异及其与气象条件的影响关系,以期为PM2.5自动监测的现场手工比对工作积累一定的经验,确保PM2.5自动监测数据的准确性。     

ELPI 测定环境空气 PM2．5的现场比对研究

采用ELPI自动监测方法与手工采样－重量法对环境空气PM2．5监测进行现场比对研究,按照两种方法数据的相对偏差来评价ELPI方法的数据质量。实验结果表明,两种方法数据的相对偏差范围为－12．9％～17．4％,加权平均值为3．0％;相对偏差的绝对值范围为1．1％～17．4％,平均值为9．3％。 ELPI法的数据质量总体较好,方法的准确度尚可。只是随着空气PM2．5浓度测定值的升高,ELPI法与重量法相对偏差的绝对值显著减小,可见,在低浓度下,ELPI法的数据质量相对较差,此时方法的准确度有待进一步验证、提高。     

基于CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法的中国地区PM2.5浓度动力-统计预报方法研究

采用CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法相结合的动力-统计预报方法,对2014年1—12月全国252个环境监测站的PM_(2.5)浓度逐时预报值进行了滚动订正,分析了订正前后PM_(2.5)浓度的时空变化特征,重点研究该方法在中国不同地区不同季节的适用性.结果表明:CMAQ模式预报的PM_(2.5)浓度年平均和秋冬季季节平均偏差表现为非均匀空间分布特征,即辽宁、山东部分地区、川渝地区及华中、华东、华南大部分地区预报偏高,京津冀和西部大部分地区预报偏低;订正后PM_(2.5)浓度与实测值的空间分布较一致,上述偏高和偏低地区的PM_(2.5)浓度预报误差显著减小;秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差均大于年平均值.全国区域平均PM_(2.5)浓度实测值存在明显的季节变化特征,1—3月和11—12月较大,其他月份较小;PM_(2.5)浓度预报误差较大,多数时刻预报偏低,尤其是1—3月和11—12月偏低较明显;订正后PM_(2.5)浓度与实测值较接近,而且时间变化趋势较一致,秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差亦明显大于春夏季.秋冬季4个重点污染区域中,京津冀地区PM_(2.5)实测浓度的区域平均值较大,川渝地区次之,长三角和珠三角地区较小;珠三角地区PM_(2.5)浓度预报和订正效果较好,川渝和长三角地区次之,京津冀地区相对较差;经滚动订正后,全年和秋冬季时段PM_(2.5)浓度订正值与实测值的相关系数均显著增加,误差显著减小,尤其是秋冬季订正效果较好.川渝地区的订正改进幅度最大,长三角和京津冀地区次之,珠三角地区较小.本文方法均适用于非污染日和污染日全国范围的PM_(2.5)预报浓度订正,两种天气过程PM_(2.5)浓度的订正效果均较好;该方法对于改进京津冀地区污染日的PM_(2.5)浓度预报更有效,其他3个地区非污染日的订正改进效果优于污染日.本文研究结果可为改进空气质量预报、重霾污染天气预警和防治提供新技术途径和科学依据.     

邯郸市PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)在线监测研究

对2015年3月—2016年2月邯郸市大气中的PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)进行了在线监测,探讨了其质量浓度的变化特征,并分析了其质量浓度与风速、风向的关系。结果表明:邯郸市颗粒物质量浓度水平较高,β射线吸收法所监测的PM_(10_WET)、PM_(2.5_WET)和PM_(1.0_WET)年均浓度值分别为202.5,114.8,81.1μg/m~3,PM_(2.5_DRY)/PM_(10_WET)和PM_(2.5_WET)/PM_(10_WET)分别为0.58、0.70,PM_(1_DRY)/PM_(2.5_WET)和PM_(1_WET)/PM_(2.5_WET)分别为0.58、0.71,PM_(2.5)为PM_(10)中的主要组成,PM_(1.0)为PM_(2.5)中的主要组成。邯郸市PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)质量浓度冬季最高;PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)日变化峰值为上午09:00左右,谷值为下午16:00左右,扬沙、降雨,霾和春节不同条件下PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)差异明显。邯郸市PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)的浓度高值主要分布在风向0°~100°和175°~225°、风速小于1 m/s的情况下。     

泉州市PM_(10)与PM_(2.5)污染特征研究

基于泉州市区2014年1、4、7、10月的空气质量自动监测数据,分析了PM_(10)与PM_(2.5)污染水平并对其季节变化趋势进行探讨。结果表明,监测期间内,泉州市区PM10日均浓度变化范围为0.025~0.376mg/m3,PM2.5日均浓度变化范围为0.010~0.346mg/m3,PM_(10)与PM_(2.5)的年均日浓度分别为0.067mg/m3和0.034mg/m3。泉州市区大气中的PM_(10)与PM_(2.5)浓度均呈现出明显的季节变化趋势,春冬两季浓度高于夏秋两季。利用HYSPLIT-4模型对PM_(10)与PM_(2.5)浓度出现异常高值的时段进行气团后推轨迹推导,结果显示长距离传输和区域传输在不同时段对本地污染的主导作用不同。     

北京市PM2.5时空分布特征及其与PM10关系的时空变异特征

PM_(2.5)时空分布特征及其与其它污染物的相关关系是PM_(2.5)时空统计分析的主要研究内容.然而,现有的方法直接从监测站点的角度对时空分布特征进行分析,难以有效地揭示PM_(2.5)浓度的聚集分布特征;同时,常用的地理加权回归在对PM_(2.5)与其它污染物间关系进行建模的过程中,缺乏同时考虑时间异质性与空间异质性,从而不能准确地描述依赖关系的时空变异特征.为此,首先借助于空间聚类分析技术,对北京市2014年PM_(2.5)浓度的聚集结构进行探测,在此基础上,通过聚集结构来分析PM_(2.5)季节性时空分布特征.然后,利用地理时空加权回归对北京市PM_(2.5)与PM_(10)季节平均浓度间关系进行建模,依据回归结果分析PM_(2.5)-PM_(10)间关系的时空变异特征.实验结果表明,春夏季节PM_(2.5)污染程度及空间变异程度均低于秋冬季节,各季节PM_(2.5)浓度均表现为北部浓度低、南部浓度高的空间分布特征;地理时空加权回归具有更好的拟合效果,由回归系数进一步可发现,春夏季PM_(2.5)-PM_(10)相关性低于秋冬季PM_(2.5)-PM_(10)相关性;各季节均表现为西北部PM_(2.5)-PM_(10)的相关性高于东南部PM_(2.5)-PM_(10)的相关性.     

2014年宝鸡市大气颗粒物时空分布特征分析

基于2013年12月和2014年全年宝鸡市8个自动空气质量监测子站的PM_(10)和PM_(2.5)的监测数据,探讨PM_(10)和PM_(2.5)的时间分布特征和空间分布特征。结果表明:PM_(10)的日平均浓度为118.23μg/m~3,全年中PM_(10)超过二级标准的天数为80 d,超标率为22%;PM_(2.5)的日平均浓度为68.93μg/m~3,全年中PM_(2.5)超过二级标准的天数为92 d,超标率为25%;PM_(10)和PM_(2.5)的浓度有明显的季节差异。PM_(2.5)和PM_(10)浓度由高到低的季节依次是冬季、春季、秋季和夏季;不同的监测点位中,解放军第三陆军医院监测点位的PM_(10)和PM_(2.5)浓度对于宝鸡市大气颗粒物的污染贡献率相对其他点位较高,主要是其地理位置导致的。     

相对湿度对室内PM_(2.5)浓度实时测量值的影响

为考察相对湿度对激光粉尘仪测量室内PM_(2.5)的影响,更客观真实地评价室内PM_(2.5)的污染状况。室温下在实验室环境舱内分别以去离子水、NaCl溶液、CaCl_2溶液、大肠杆菌溶液为水源在加湿器发生的过程中同时记录环境舱内相对湿度和PM_(2.5)的变化情况,考察激光粉尘仪PM_(2.5)实时测量值与相对湿度的关系。结果表明:加湿器加湿过程中相对湿度急剧变化对PM_(2.5)实时测量值有显著影响;初始PM_(2.5)浓度越大相对湿度对PM_(2.5)实时测量值干扰越敏感,当初始浓度为500μg/m~3时,PM_(2.5)实时测量值变动的敏感点相对湿度为60%;水中盐离子、微生物等物质大大增加了液滴对激光的散射作用,水中杂质浓度越高,PM_(2.5)实时测量值越大,NaCl溶液浓度为250mg/L时,PM_(2.5)实时测量值达到1 000μg/m~3以上对应的相对湿度值仅36%。     

下沙空气中可吸入颗粒物污染特征分析

通过对PM_(2.5)和PM_(10)的浓度特征分析,探讨下沙空气中可吸入颗粒物污染特征。根据2013~2015年下沙空气连续自动监测数据,对浓度变化特征分析发现,PM_(2.5)和PM_(10)的季节变化明显,冬季最高,夏季最低。PM_(2.5)与PM_(10)的月均浓度存在线性回归关系,回归方程为y=1.0759x+0.02532,相关系数方值为0.857。PM_(2.5)与PM_(10)的浓度比值P主要集中在0.5~0.8之间。     

PM2.5对小鼠和H9C2细胞心肌肥大相关因子mRNA表达的影响

用采自太原市4个不同季节的细颗粒物(PM_(2.5))对小鼠心肌细胞H9C2进行染毒后,采用荧光定量PCR技术检测心肌肥大相关因子ANP和TGF-β的mRNA水平.采用浓度分别为0、1、3、10μg·mL~(-1)的冬季PM_(2.5)处理H9C2细胞后,检测心肌肥大相关因子ANP、β-MHC、MMP2和MMP9的mRNA水平.之后分别选取4周龄、4月龄、10月龄C57BL/6雌性小鼠作为实验模型,采用咽后壁滴注的方法用3 mg·kg~(-1) PM_(2.5)暴露4周.采用苏木素-伊红染色(HE)对小鼠心脏组织病理切片进行观察,并检测ANP和β-MHC的mRNA水平.结果发现,与对照组相比,冬季PM_(2.5)诱导H9C2细胞中ANP和TGF-β的mRNA水平升高最为显著;其中,当冬季PM_(2.5)染毒浓度较高时可诱导ANP、β-MHC、MMP2和MMP9的mRNA水平均显著升高.经PM_(2.5)暴露4周后,幼年和老年小鼠心肌细胞核质比显著降低.老年小鼠心脏组织中ANP和β-MHC的mRNA表达水平显著上升.实验表明,冬季PM_(2.5)诱导心肌肥大标志物表达改变的效应要强于其他季节,且有一定的剂量效应关系,而老年小鼠对PM_(2.5)诱导的心肌肥大效应最为敏感.     

细颗粒物(PM_(2.5))在环境空气自动监测中的方法对比与应用

高浓度的细颗粒物(PM2.5),是造成"灰霾"和"雾霾"天气的主要空气污染物之一。细颗粒物(PM2.5)在环境空气中的监测,是了解和分析空气质量的重要依据。本文旨在分析认识细颗粒物(PM2.5)自动监测方法中常用的β射线法,通过与天平振荡法进行对比,了解细颗粒物(PM2.5)监测仪器的使用情况。     

2012年夏季太原气溶胶散射和吸收特性的研究

利用2012年夏季太原大气成分观测站黑碳仪、浊度仪、颗粒物监测仪的监测资料,运用统计分析方法分析了该地区气溶胶的散射和吸收特性。结果表明:2012年夏季,太原散射系数、吸收系数和消光系数小时平均值分别为(448.5±323.5)、(93.6±65.6)和(548.1±383.4)Mm~(-1)。在该地区气候特征、大气低层物理过程及人类活动的共同影响下,散射系数、消光系数日变化特征表现为单峰型,而吸收系数表现为双峰型。3个系数与PM_(2.5)和PM_(1.0)质量浓度有较好的相关性,特别是消光系数与PM_(2.5)质量浓度的相关系数达到0.93。通过比较PM_(2.5)和PM_(1.0)平均质量浓度散射效率、吸收效率和消光效率,得出小粒径粒子对3个系数的影响比大粒径粒子更明显。通过拟合3个系数小时均值最大出现频率,得出该地区3个系数本底值分别为252.3、59.2和287.2 Mm~(-1)。     

β—吸收法监测飘尘浓度

一、引言飘尘浓度是表明空气质量的重要指标之一。监测飘尘浓度已为环保部门列为重要监测项目。称重法是最简单的常用方法,其缺点是难以自动监测。光电法、静电法和辐射测量法各有特点,不足之处是测量结果随着飘尘组成和物理性质而变化。应用β射线在物质中衰减原理测量飘尘浓度,其结果与飘尘的化学组成和物理性质无关。应用该原理建立的方法颇多,使用的β放射源有~(14)C、~(89)Sr—~(90)Y、~(85)Kr和~(147)Pm,使用的探测器有GM计数管,硅面垒和GaF_2(Eu)。本文使用~(147)Pm和GM计数管建立飘尘浓度测试方法,灵敏度4μg/cm,被测飘尘粒度10μ以下占96％,10～15μ占4％,仪器具有连续自动监测能力。     

菏泽市PM2.5碳组分季节变化特征

于2015年8月到2016年4月在菏泽市城区采集PM_(2.5)颗粒,利用热/光碳分析仪测定了颗粒物中8种碳组分,获得了有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度,分析了OC与EC的比值、相关性,使用OC/EC比值法估算了二次有机碳(SOC)的浓度,并使用主成分分析法研究8种碳组分含量.结果表明,(1)PM_(2.5)中OC、EC的年质量浓度变化范围分别为1.2~60.6μg·m~(-3)、0.6~24.8μg·m~(-3),OC/PM_(2.5)、EC/PM_(2.5)的季节分布特征相似:冬季春季秋季夏季;(2)OC/EC的年平均值为2.6±1.0,春夏秋冬OC、EC的相关系数分别为0.91、0.56、0.86、0.75,估算的SOC年平均浓度为(4.7±5.0)μg·m~(-3);(3)不同季节8种碳组分质量分数均为EC1最高,EC3最低.主成分分析结果显示,春秋冬这3个季节碳组分的主要来源为燃煤、机动车和生物质燃烧.