大氣顆粒物是懸浮在大氣中的固體和液體微粒共同組成的多相體系。大氣顆粒物空氣動力學(xué)直徑多在0.001~100 μm之間。由于顆粒物對人體健康、能見度以及大氣輻射平衡有重要的影響，顆粒物研究受到越來越多的關(guān)注[1- 3]。近年來，隨著國內(nèi)城市群的迅速發(fā)展，城市大氣顆粒物污染日益嚴重[4]。國家也相繼出臺了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準》（GB 3095- 2012）、《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)AQI）技術(shù)規(guī)定》（HJ 633- 2012）。新標(biāo)準的修訂不但增設(shè)了PM2.5 平均濃度限值，也收緊了PM10 等污染物的濃度限值，政府加大大氣顆粒物監(jiān)測能力勢在必行。目前國內(nèi)已開展了PM10 顆粒物采樣器比對[5]、自制顆粒物監(jiān)測儀器比對的相關(guān)科學(xué)研究[6]，但對各城市環(huán)境監(jiān)測站中廣泛應(yīng)用的顆粒物采集儀器比對分析還鮮有報道。本研究利用廣州市環(huán)境保護科學(xué)研究院區(qū)域大氣站作為顆粒物采樣器比對實驗觀測點，于2011 年12 月15 日~ 12 月21 日進行連續(xù)的手動和自動觀測獲得了第一手的比對觀測數(shù)據(jù)，并分析討論了武漢天虹TH- 16A 型四通道大氣顆粒物采樣器、美國賽默飛TEOM1405 型在線顆粒物監(jiān)測儀、美國Andersen 240型雙通道采樣器、北京地質(zhì)儀器廠PM2.5- 2 型顆粒物采樣器、武漢天虹TH- 150A 型中流量采樣器PM2.5和PM10 監(jiān)測結(jié)果的相關(guān)性，希望能為政府開展城市相關(guān)的大氣環(huán)境監(jiān)測工作提供科學(xué)依據(jù)。1 實驗與方法1.1 實驗儀器本次實驗所選用的儀器是具有廣泛應(yīng)用且技術(shù)較為成熟PM2.5 和PM10 采樣器，分別為武漢天虹TH- 16A 型四通道大氣顆粒物采樣器1 臺，美國賽默飛TEOM1405 型在線顆粒物監(jiān)測儀2 臺（1 套PM2.5切割頭），美國Andersen 240 型雙通道采樣器2 臺，北京地質(zhì)廠PM2.5- 2 型顆粒物采樣器2 臺，武漢天H- 150A 型中流量采樣器2 臺，共9 臺。武漢天虹TH- 16A 型四通道大氣顆粒物采樣器：該采樣器各通道的氣溶膠切割粒徑可根據(jù)工作需要靈活搭配，能同時采集TSP、PM10 或PM5、PM2.5等顆粒物，流量恒流：16.7 L/min±0.25 L/min。本研究中，四通道（CH- 1、CH- 2、CH- 3、CH- 4）依次分別采集了PM2.5、PM10、PM10、PM2.5，所采用濾膜為武漢天虹自帶的玻璃纖維濾膜（Ф 47 mm）。美國賽默飛TEOM1405 型在線顆粒物監(jiān)測儀：該儀器的原理采用微量振蕩天平法，其獨特的錐形元件振蕩微天平傳感器和動態(tài)濾膜測量系統(tǒng)，確了實驗數(shù)據(jù)的準確可靠，也可通過更換切割頭的切割粒徑進行PM10 和PM2.5 的測量。本研究中，利用2 臺EOM1405 型在線顆粒物監(jiān)測儀對PM2.5 和PM10 進幾種PM2.5 和PM10 顆粒物采樣器比對測試研究張濤張展毅曾凡進吳春龍張治明（廣州市環(huán)境保護科學(xué)研究院，廣州510600）摘要于2011 年12 月15 日～12 月21 日，利用武漢天虹TH- 16A 型四通道大氣顆粒物采樣器、美國賽默飛TEOM1405 型在線顆粒物監(jiān)測儀、美國Andersen 240 型雙通道采樣器、北京地質(zhì)儀器廠PM2.5- 2 型顆粒物采樣器、武漢天虹TH- 150A型中流量采樣器PM2.5和PM10進行連續(xù)的手動和自動觀測。結(jié)果表明：TH- 16A、PM2.5- 2 與Andersen 240 型PM2.采樣器平行樣之間有良好的相關(guān)性，R2 值分別為0.973 5、0.914 4、0.885；PM10的采樣器中，TH- 150A 的平行樣相關(guān)性最高，達到了0.997。Andersen 240 的PM2.5、PM10監(jiān)測數(shù)據(jù)均高于TEOM1405，這可能是因為TEOM天平室的高溫環(huán)境（50 ℃），導(dǎo)致了顆粒物中部分有機物組分的揮發(fā)。PM2.5 采樣器中，PM2.5- 2 監(jiān)測結(jié)果與TEOM1405 最為接近，二者相關(guān)性最高。PM10 采樣器中，TH-150A 與TEOM1405 的監(jiān)測結(jié)果偏差最小，相關(guān)性最高，達到0.974。關(guān)鍵字PM2.5 PM10 顆粒物采樣器比對相關(guān)性收稿日期：2011- 12- 14，修改稿收到日期：2011- 12- 29第行實時觀測，總采樣流量為16.7 L/min，其中主流量為1 L/min，輔流量15.7 L/min，所用濾膜為美國ALL Pallflex TX40 石英濾膜（Ф13 mm）。美國Andersen 240 型雙通道采樣器：該采樣器采用雙通道設(shè)計，首先由采樣總管進行PM10 切割，之后一路接到PM2.5 濾膜，另一路接到PM（2.5- 10）濾膜。本研究中，該儀器應(yīng)用于PM2.5 和PM（2.5- 10）的采集，兩路流量分別為15.03 L/min、1.67 L/min，所用濾膜為美國PALL 生產(chǎn)的聚四氟乙烯濾膜（Ф37 mm）。北京地質(zhì)儀器廠PM2.5- 2 型顆粒物采樣器：該儀器由北京地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)。本研究中，采集PM2.5 的過程中，流量控制在80 L/min，所用濾膜為河北故城環(huán)境監(jiān)測器材廠生產(chǎn)的玻璃纖維濾膜（Ф90 mm）武漢天虹TH- 150A 型中流量采樣器：本儀器利用文丘里管智能流量計來測量（PM10）采樣氣體流量，并通過微機控制抽氣泵的抽氣量保證設(shè)定的流量穩(wěn)定，準確度100 L/min 時，當(dāng)電壓198~242 V 波動，阻力在3~8 kPa 變化，流量相對誤差小于2%。該儀器應(yīng)用于本研究的PM10 采集，設(shè)定流量為100 L/min，所用濾膜為玻璃纖維濾膜（Ф90 mm）。儀器性能、切割粒徑及所用濾膜的相關(guān)參數(shù)等見表1。1.2 采樣地點本研究采樣地點設(shè)在廣州市環(huán)境保護科學(xué)研究院區(qū)域大氣站樓房頂（23°08′N，113°19′E），距離地面約30 m，采樣點周圍是廣州市中心城區(qū)商住混合區(qū)，2 km 范圍內(nèi)無明顯大氣污染源，周圍無建筑物遮擋視野比較開闊，觀測數(shù)據(jù)在一定程度上代表廣州城市區(qū)域大氣污染水平。在比對試驗過程中，盡可能使進行比對的各種儀器設(shè)備的采樣頭高度位于同一水平線上，且各采樣器的采樣頭水平距離均大于2.5 m。為了保證數(shù)據(jù)的準確有效性，每個樣品均進行平行采集，包括TH- 16A（CH- 1&CH- 4—PM2.5、CH- 2&CH- 3—PM10 ） 、PM2.5- 2 型（站房樓頂&天臺）、Andersen240 型（站房樓頂& 天臺）、TH- 150A（站房樓頂& 天臺）。本研究于2011 年12 月16 日至2011 年12 月22 日進行連續(xù)觀測，每日12 時開始，次日9 時結(jié)束，連續(xù)采集21 h，手動采集各種濾膜共84 張。1.3 實驗方法根據(jù)《環(huán)境空氣PM10 和PM2.5 的測定重量法》的要求，將濾膜放在恒溫恒濕箱（室）中平衡24 h，平衡條件為：溫度取15~30 ℃中任何一點，相對濕度控制在45%~55%范圍內(nèi)，記錄平衡溫度與濕度。在上述平衡條件下，用感量為0.1 mg 的分析天平稱量濾膜，記錄濾膜重量。同一濾膜在恒溫恒濕箱（室）中相同條件下再平衡1 h 后稱重。對于PM10 和PM2.5 顆粒物樣品濾膜，兩次重量之差分別小于0.4 mg 為滿足恒重要求。1.4 質(zhì)量控制（1）采樣器每次使用前需進行流量校準。校準方法按《環(huán)境空氣PM10 和PM2.5 的測定重量法》（HJ 618-2011）附錄A 執(zhí)行。（2）濾膜使用前均需進行檢查，不得有針孔或任何缺陷。濾膜稱量時要消除靜電的影響。顆粒物采樣器PM2.5 80 北京地質(zhì)儀器廠玻璃纖維90 河北故城TH- 150A 型中流量大氣采樣器PM10 100 武漢天虹玻璃纖維90 河北故城26卷 4期 幾種 PM2.5和 PM10顆粒物采樣器比對測試研究 39廣 州 環(huán) 境 科 學(xué) 26卷 4期3）若標(biāo)準濾膜稱出的重量在原始質(zhì)量±0.5 m（中流量和小流量）范圍內(nèi)，則認為該批樣品濾膜稱量合格，數(shù)據(jù)可用。否則應(yīng)檢查稱量條件是否符合要求并重新稱量該批樣品濾膜。4）要經(jīng)常檢查采樣頭是否漏氣。當(dāng)濾膜安放正確，采樣系統(tǒng)無漏氣時，采樣后濾膜上顆粒物與四周白邊之間界限應(yīng)清晰，如出現(xiàn)界線模糊時，則表明應(yīng)更換濾膜密封墊。（5）采樣前后，濾膜稱量應(yīng)使用同一臺分析天平。（6）恒溫恒濕室內(nèi)空氣溫度控制在（25±1）℃，相對濕度應(yīng)控制在（50±5）%，稱量過程在相同條件下進行。2 結(jié)果與討論2.1 不同采樣器平行比對根據(jù)PM2.5 和PM10 的手動監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出TH- 16A、PM2.5- 2、Andersen 240、TH- 150A 4 臺儀平行樣之間的相關(guān)性比較，見圖1。分析結(jié)果表明，TH- 16A、PM2.5- 2 與Andersen 240型PM2.5 采樣器平行樣之間有良好的相關(guān)性，R2 值分別為0.973 5、0.914 4、0.885，曲線斜率分別為1.031、0.875、0.86。PM10 的采樣器中，TH- 150A 的平行樣相關(guān)性最高，達到了0.997，曲線斜率為1.023 1，TH- 16A 的平行樣相關(guān)性較低，為0.944，曲線斜率為0.771 6。由平行樣比對實驗可以得出，各儀器監(jiān)測期內(nèi)相對標(biāo)準偏差見表2。由表2 可以發(fā)現(xiàn)，平行樣相對標(biāo)準偏差SD）均小于5%，這表明了本次觀測數(shù)據(jù)準確可靠。2.2 PM2.5 和PM10 監(jiān)測數(shù)據(jù)比對為了解參與比對試驗的各種儀器對PM2.5 和PM10的監(jiān)測結(jié)果，由監(jiān)測數(shù)據(jù)可得表3 和表4。由表3、表4 可知，PM2.5 的采樣器中，北京地質(zhì)器廠的PM2.5- 2 采樣器與TEOM1405 最為接近，偏差僅為- 1.1%，美國Andersen 240 采樣器的偏差最大，達到16.2%。在PM10 的儀器比對試驗中，TH- 150A的監(jiān)測數(shù)據(jù)較為理想，與TEOM1405 偏差最小，而TH- 16A 的偏差較大，為- 23.2%，這可能與TH- 16A自帶的CH- 2、CH- 3 膜托太緊導(dǎo)致濾膜周邊脫落有關(guān)。Andersen 240 的PM2.5、PM10 監(jiān)測數(shù)據(jù)均高于TEOM1405 16%以上，這可能是因為TEOM1405 天平室50 ℃的高溫環(huán)境，導(dǎo)致了顆粒物中部分有機物

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