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注[1- 3]。近年來，隨著國內城市群的迅速發展，城市大氣顆粒物污染日益嚴重[4]。國家也相繼出臺了《環境空氣質量標準》（GB 3095- 2012）、《環境空氣質量指數AQI）技術規定》（HJ 633- 2012）。新標準的修訂不但增設了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測能力勢在必行。目前國內已開展了PM10 顆粒物采樣器比對[5]、自制顆粒物監測儀器比對的相關科學研究[6]，但對各城市環境監測站中廣泛應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境保護科學研究院區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 日進行連續的手動和自動觀測獲得了第一手的比對觀測數據，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 型在線顆粒物監測儀、美國Andersen 240型雙通道采樣器、北京地質儀器廠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 監測結果的相關性，希望能為政府開展城市相關的大氣環境監測工作提供科學依據。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用且技術較為成熟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濾膜測量系統，確了實驗數據的準確可靠，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（廣州市環境保護科學研究院，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 型在線顆粒物監測儀、美國Andersen 240 型雙通道采樣器、北京地質儀器廠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進行連續的手動和自動觀測。結果表明：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 的平行樣相關性最高，達到了0.997。Andersen 240 的PM2.5、PM10監測數據均高于TEOM1405，這可能是因為TEOM天平室的高溫環境（50 ℃），導致了顆粒物中部分有機物組分的揮發。PM2.5 采樣器中，PM2.5- 2 監測結果與TEOM1405 最為接近，二者相關性最高。PM10 采樣器中，TH-150A 與TEOM1405 的監測結果偏差最小，相關性最高，達到0.974。關鍵字PM2.5 PM10 顆粒物采樣器比對相關性收稿日期：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 生產的聚四氟乙烯濾膜（Ф37 mm）。北京地質儀器廠PM2.5- 2 型顆粒物采樣器：該儀器由北京地質儀器廠生產。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境監測器材廠生產的玻璃纖維濾膜（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定的流量穩定，準確度100 L/min 時，當電壓198~242 V 波動，阻力在3~8 kPa 變化，流量相對誤差小于2%。該儀器應用于本研究的PM10 采集，設定流量為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參數等見表1。1.2 采樣地點本研究采樣地點設在廣州市環境保護科學研究院區域大氣站樓房頂（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商住混合區，2 km 范圍內無明顯大氣污染源，周圍無建筑物遮擋視野比較開闊，觀測數據在一定程度上代表廣州城市區域大氣污染水平。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。為了保證數據的準確有效性，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 日進行連續觀測，每日12 時開始，次日9 時結束，連續采集21 h，手動采集各種濾膜共84 張。1.3 實驗方法根據《環境空氣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，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《環境空氣PM10 和PM2.5 的測定重量法》（HJ 618-2011）附錄A 執行。（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 境 科 學 26卷 4期3）若標準濾膜稱出的重量在原始質量±0.5 m（中流量和小流量）范圍內，則認為該批樣品濾膜稱量合格，數據可用。否則應檢查稱量條件是否符合要求并重新稱量該批樣品濾膜。4）要經常檢查采樣頭是否漏氣。當濾膜安放正確，采樣系統無漏氣時，采樣后濾膜上顆粒物與四周白邊之間界限應清晰，如出現界線模糊時，則表明應更換濾膜密封墊。（5）采樣前后，濾膜稱量應使用同一臺分析天平。（6）恒溫恒濕室內空氣溫度控制在（25±1）℃，相對濕度應控制在（50±5）%，稱量過程在相同條件下進行。2 結果與討論2.1 不同采樣器平行比對根據PM2.5 和PM10 的手動監測數據，得出TH- 16A、PM2.5- 2、Andersen 240、TH- 150A 4 臺儀平行樣之間的相關性比較，見圖1。分析結果表明，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 的平行樣相關性最高，達到了0.997，曲線斜率為1.023 1，TH- 16A 的平行樣相關性較低，為0.944，曲線斜率為0.771 6。由平行樣比對實驗可以得出，各儀器監測期內相對標準偏差見表2。由表2 可以發現，平行樣相對標準偏差SD）均小于5%，這表明了本次觀測數據準確可靠。2.2 PM2.5 和PM10 監測數據比對為了解參與比對試驗的各種儀器對PM2.5 和PM10的監測結果，由監測數據可得表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的監測數據較為理想，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 膜托太緊導致濾膜周邊脫落有關。Andersen 240 的PM2.5、PM10 監測數據均高于TEOM1405 16%以上，這可能是因為TEOM1405 天平室50 ℃的高溫環境，導致了顆粒物中部分有機物

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