PM2.5产生的原因及检测方法

关于PM2.5来源和测量方法的报告国家环保部于2011年12月5日24时结束了对公众的征求意见，正式将PM2.5作为一般评价标准纳入环境空气质量标准，并建议根据不同地区的实际情况分步实施，部分污染重有条件的地区应在2016年1月1日前提前实施。2011年年末，PM2.5这一名词迅速进入公众视野，PM2.5成为热点关键词，受到各级环保部门的高度关注。据统计PM2.5的含量占到霾总量的2/3，而在非浮尘霾天时，比例高达80%-90%，是造成灰霾天气的罪魁祸。1PM2.5介绍1.1PM2.5定义PM2.5（Particulatematter）是对空气中直径小于或等于2.5μm的固体颗粒或液滴的总称，又叫细颗粒物或入肺颗粒物。它的成分很复杂，主要是有机碳化合物硫酸盐、硝酸盐、铵盐，其它常见的成分包括各种金属元素，既有钠镁钙铝铁等地壳中含量丰富的元素，也有铅锌砷镉铜等主要源自人类污染的重金属元素。这些颗粒粒径小，质量轻，悬浮于空气的时间长，传播距离远，并富含大量有毒有害物质，造成严重的空气污染，从而影响人类的身体健康。1.2PM2.5的来源PM2.5的来源主要有自然来源和人为来源两种，虽然自然过程也会产生，如风扬尘土、火山灰森林火灾、漂浮的海盐、花粉真菌孢子、细菌等，但其主要来源还是人类在生产生活过程中的排放物，并且其危害相对较大。人类既可以直接排放，也可以通过排放某些气体污染物，然后在空气中转变为PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程，比如化石燃料、生物质、垃圾焚烧等。在空气中转化成的气体污染物主要来自各种机动车的尾气排放，其成分包含有二氧化硫、氮氧化合物、氨气挥发性有机物等。除此之外，其它的人为来源还包括：道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气室内装修等。2PM2.5的测量方法空气中漂浮着的颗粒物大小不同，PM2.5是其中较细小的那部分。测定PM2.5的浓度一般分为两步：（1）把PM2.5与较大的颗粒物分离，几乎所有的测定方法都需要这一步；（2）测定分离出来的PM2.5的重量。目前，各国环保部门广泛采用的PM2.5测定方法有三种：重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。2.1手工测试方法重量法属于手工监测方法，主要用于研究，或对自动分析方法的校准。这种方法较简便，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。国家环境保护部对于此方法颁布了一系列的标准，包括GB3095-2012环境空气质量标准，HJ618-2011环境空气PM10和PM2.5的测定——重量法，HJ194-2005环境空气质量手工监测技术规范，HJ656-2013环境空气颗粒物PM2.5手工监测方法——重量法技术规范。2.2自动监测方法这种监测方法监测站点无人值守，数据通过网络直接获得，包括β射线吸收法和微量振荡天平法。β射线吸收法的基本原理是利用堆积在石英滤膜上的颗粒物对C14释放的β射线衰减量的变化检测大气颗粒物质量的变化。环境空气由采样泵经切割器吸入采样管，经过滤膜后排出。颗粒物沉淀在条状石英滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β射线强度发生衰减，通过对衰减量的测定计算出颗粒物的浓度。微量振荡天平(TEOM)法又称微量石英振荡天平法，该方法是在质量传感器内使用一个石英空心锥形管，在空心锥形管振荡端上安放可更换的滤膜，振荡频率取决于石英锥形管特性和它的质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜质量变化导致振荡频率变化，通过测量振荡频率的变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据采样流量、采样现场环境温度和气压计算出该时段的颗粒物标态质量浓度。2.3各种监测方法的优缺点PM2.5手动监测方法又称标准称重法(滤膜称重法)的优点是经济成本低，容易实施。缺点：（1）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也会造成挥发性和半挥发性物质的损失；（2）一些极细小的颗粒穿过滤膜，造成结果偏低；（3）气态物质可能被滤膜吸附，造成结果偏高。振荡天平法的优点是定量关系明确。缺点：（1）样品加热后挥发性和半挥发性物质的损失，导致测定结果偏低；（2）需要加装膜动态测量系统(FilterDynamicMeasurementSystem，)对偏低的结果进行校准。β射线法是基于两个假设：仪器的石英采样滤膜条带均一；采集下来的PM2.5粒子物理特性均一，对β射线强度衰减率相同。但是现实条件下，以上两个假设通常很难成立，因此测定数据一般被认为也存在偏差。这种方法的缺点是在相对干净和干燥的地区故障率低，而在潮湿高温区域故障率很高。