顆粒物手工監(jiān)測與自動監(jiān)測比對分析

第期

33

卷第

3

2019

年

9

月

干旱環(huán)境監(jiān)測

Arid

Environmental

Monitoring

Vol. Nr.

33

3

Sep.

.

2019

顆粒物手工監(jiān)測與自動監(jiān)測比對分析

吳瑩,王玉祥

(泰州市環(huán)境監(jiān)測中心站

，

江蘇泰州

225300)

摘

要

：基于泰州市環(huán)境空氣顆粒物手工與自動監(jiān)測比對工作對

，

2016

—

2019

年比對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行相關(guān)性和偏差分

析評價

。

結(jié)果表明

：平均相對偏差為

比對期間

,PM

o

.5-35.2%

手工與自動監(jiān)測濃度的相對偏差為

-6.7%

，

-9.3%

；

PM

】

。

手工與自動監(jiān)測濃度的相對偏差為

-30.3

%%

?

22.0

，

平均相對偏差為

-2.9

%

。

結(jié)合負偏差數(shù)據(jù)統(tǒng)

計分析

，

顆粒物粒徑越小。

，

其手工與自動監(jiān)測濃度相差越大

顆粒物手工與自動監(jiān)測值在一定范圍內(nèi)有較好的線性

關(guān)系

‘

PM"

和

PM

。

這

2

項指標手工與自動監(jiān)測濃度相關(guān)系數(shù)均達到

0.35

以上

，。

相關(guān)性較好

關(guān)鍵詞：

顆粒物

；

手工監(jiān)測自動監(jiān)測

；

；

相關(guān)性

中圖分類號

：

X83-0097

文獻標識碼文章編號

：

B

-05

：

1007

-1904(2019)03

Comparison Particulate

between

Manual

MonitoringandMonitoring

Automatic

of

Matter

WU

Ying,xiang(TaizhouTaizhou

WANGMonitoring

Yu

Centre,

-

Environmental

Jiangsu

225330,

China)

AbstracU

:

Baddeviation

onmonitoringtaizhou

of particles

tOn

manualcorrelation

andinand

automatic tOn

city

ambieno

air,

ofandof

relative.

2216

-2218results

monitoring

datatOaideviation

was between

analyzedevaluated.showedPM?

Ths tOv

manualrelative

-

and3%anddeviation

aatomatio

monitoringW

3%

concentration

wau.

-35.2%The

6.

,

theaveraae

was

9.

relativePMtheaveraae

deviationandto0%and

ofbetweeg

concentration

w

manaat 2%

automaticmonitoring-3

wae

。

.

22.

,

relative .PM

deviation2.3%anddeviationdato,

waethethe

-

.

CombigenPM?

with smallne

statisticalof

analysis

w

nenative

thethedifferegceis

particlesizethe

and

between

,

the

(reateelineao

manualconcentration.

aUomatic

monitoringThere(

a

oo

U

relationship

between

andof of

manual range.PM2

automaticmonitoringparticlescertain

The

valuescorrelation.PM

ina

and

w

which

monitoreV

by95.

manual(

andaltomaticUcan0.

is

oo

and

the

correlationcoUicientsthan

reachelmore

Key

words

：

PaOichUtemonitorin

mattee

；

Manual

monitorin

((

；；

Automatic

Relevencc

大氣顆粒物是分散在大氣中的液體和固體

定

，

已成為影響全國范圍內(nèi)社會經(jīng)濟健康持續(xù)發(fā)

展的阻力面對嚴峻的污染形勢,黨中央

。國務(wù)

、

顆粒,粒徑大小約在

0.01

~190

pn,

是一個復(fù)雜

的非均勻體系

,

對人體危害極大,而細顆粒物可

院提出要向?qū)ω毨麘?zhàn)一樣

，

堅決向污染宣戰(zhàn)

。

被人體吸入造成嚴重的呼吸道疾病。

UT

近年

來

，

以高濃度細顆粒物

PM

23

為主要污染物的長

時間

、

大范圍大氣灰霾污染天氣頻發(fā)宀嚴重

0

,

2219

年環(huán)保部將

PM

23

納入環(huán)境空氣質(zhì)量

標準

，

并于

2219

年在全國開始正式實施

。

目前

對于顆粒物

(PM

2.3.

PM

9

)

的監(jiān)測技術(shù)手段有

2

損害人民群眾的身體健康,極大影響社會和諧穩(wěn)

收稿日期

：

2018

-9

-06

類:手工測量和自動監(jiān)測

。

自動監(jiān)測原理分為振

基金項目

：

泰州市科技支撐計劃(社會發(fā)展)基金資助項目

(

TS201709)

作者簡介，工程師

：

吳瑩女

(1987

-

)

，

，主要從事環(huán)境空氣自動監(jiān)測工作

江蘇泰州人

，

碩士

，

-

98

-

干旱環(huán)境監(jiān)測

第

33

卷

蕩天平法

、

0

射線法

，

長三角地區(qū)城市空氣自動

監(jiān)測站多以。

0

射線法原理的儀器為主

大氣顆

粒物組份復(fù)雜

，

不是單一物質(zhì)

，

無法用標準物質(zhì)

對測量手段進行校準

。

在此背景下

，

生態(tài)環(huán)境部

于

2014

年發(fā)布

《

國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)環(huán)境空氣顆粒

物

（

PM

m'

PM

zJ

自動監(jiān)測手工比對核查技術(shù)規(guī)

定

（

試行

）

》

，

并就比對工作提出詳細的技術(shù)要

護

］

。

定期開展手工與自動監(jiān)測比對工作

，

有助于

了解自動監(jiān)測儀器測量準確性

，

對于保障環(huán)境空

氣質(zhì)量標準執(zhí)行的科學(xué)性具有重大意義

。

北京

、

上海

、

浙江等早已開展顆粒物比對的相關(guān)工作

，

積累了大量經(jīng)驗

，

并對其他城市開展此項工作中

需采取的技術(shù)手段和質(zhì)控措施提出了建議

，

有效

保證數(shù)據(jù)質(zhì)量本研究基于泰州市環(huán)境空氣

手工與自動監(jiān)測比對工作,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行相關(guān)

性和偏差分析

，

以期為檢驗顆粒物自動監(jiān)測儀在

我國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測中的適用性提供數(shù)據(jù)支

2

o

4

方法與數(shù)據(jù)

4.1

手工監(jiān)測

手工監(jiān)測設(shè)置以

4

d

為

4

個周期

，

采樣時間

設(shè)置為每日上午

10

：：

0

0

至次日

9

00

,

時長為

23

h

o

22162218

年

4

月至

年

2

月帆

」

手工采樣

天數(shù)共

40

d,PM

有效天數(shù)

40

d

；

i

手工采樣天數(shù)

共

44

d,

有效天數(shù)

38

d

o

4-2

質(zhì)量控制

自動監(jiān)測質(zhì)量控制

：

比對期間

，

監(jiān)測儀器氣

密性

、

流量和標準膜檢查均正常

。

手動監(jiān)測質(zhì)量控制:手工采樣器使用前進行

管路清洗

、

氣密性檢查和標定

;

采樣前后檢查濾

膜破損情況

、

邊界清晰程度以及儀器流量;稱重

過程在無陽光直射無擾動的天平室內(nèi)由自動稱

重系統(tǒng)完成

，

并使用標準濾膜進行質(zhì)控

，

所有濾

膜在采樣前后均使用同一套系統(tǒng)完成稱重

［

8

］

o

42

數(shù)據(jù)來源

本研究中使用的顆粒物自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為環(huán)

境空氣自動監(jiān)測站國控站蓮花站點

2216

—

2214

年的日均濃度值

,PM

4

、

PM

2i

監(jiān)測儀器型號為

METONE

1422

,

儀器狀態(tài)參數(shù)符合

《

環(huán)境空氣顆

粒物

（PM

W和

PM

22

）

連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要

求及檢測方法

》（

HJ

653

-

2214

）

要求

。

手工采

樣器型號為熱電

2200i

顆粒物手工采樣器

，

比對

過程中采樣器的各項要求均符合

《

國家環(huán)境監(jiān)

測網(wǎng)環(huán)境空氣顆粒物

（

PM

4

、

PM

2i

）

自動監(jiān)測手

工比對核查技術(shù)規(guī)定

（

試行6

）

》

中的相關(guān)規(guī)定

o

手工監(jiān)測與自動監(jiān)測在同一地點同步開展

,

數(shù)據(jù)處理時考慮時段同步性

，

數(shù)據(jù)有效性統(tǒng)計按

照

《）環(huán)

環(huán)境空氣質(zhì)量標準

》

（

GB

《

3095

-2012

、

境空氣

PM

m

和

PM

22

的測定重量法

》

（

HJ

614

-

2014執(zhí)行

）

。

2

結(jié)果與討論

2.1

相對偏差分析

分別對

PM

2i

、PM

4

手工監(jiān)測與自動監(jiān)測濃

度進行相對偏差統(tǒng)計

，

如圖（

4

（

a

）

、）

所示

。

比

對期間

,

第期

3

吳

瑩

等

顆粒物手工監(jiān)測與自動監(jiān)測比對分析

-

99

-

圖

4

204—

204

年泰州市顆粒物手工監(jiān)測與自動監(jiān)測濃度相對偏差

=

手工測量值自動測量值

；

；

相對偏差

(％

)

(a)PM2.5)

；

(b

PM4

PM

2.2

手工與自動監(jiān)測濃度平均相對偏差結(jié)

果為

-9.

3%

，

這與蔡艷⑼等在上海開展比對結(jié)

差頻次分析(見表

4

)

‘

PM

】

。

相對偏差在

±22%

以

內(nèi)的數(shù)據(jù)比

PM

2.2

多

，

且

PM

】

。

手工與自動監(jiān)測濃

度的平均相對偏差遠低于

PM

2.2,

由此可見

，

與

果相近

，

景寬

［

4

］

等在北京開展的比對平均相對

偏差為

6.

］

8%

，

鄭翔翔

［［

14

、

沈清

4

等分別在福

PM

2.20

相比

,。

PM1

手工與自動監(jiān)測濃度較為接近

PM

2.2

負偏差數(shù)據(jù)占比大,表明比對期間

PM

2.2

自

動監(jiān)測濃度

于手工監(jiān)測濃度的

，

州

、

南通開展類似研究

，

偏差結(jié)果都大于

4

%

,

這可能與手工采樣器

、、、

濾膜種類

稱量系統(tǒng)

采樣

季節(jié)差異等多種因素有關(guān)

。

本研究選取的比對

期間多為冬季

,PM

2.2

、

PM

4

手工監(jiān)測濃度整體高

能是因為自動監(jiān)測儀在測量過程中

，

一些揮發(fā)性

或半揮發(fā)性的有機物容易丟失而未被準確測量,

導(dǎo)致自動監(jiān)測濃度偏低

。

結(jié)合

PM

2.2.

PM

4

負偏

于自動監(jiān)測濃度

，

這主要是由于冬季手工采樣溫

度相對較低

，

自動監(jiān)測儀器濾膜套管溫度一般設(shè)

定為

55

O

C

-

100

-

干旱環(huán)境監(jiān)測

表

9

顆粒物手工監(jiān)測值與自動監(jiān)測值偏差結(jié)果統(tǒng)計

比對

項目

平均相對

偏差

第

33

卷

城市

偏差

(

次

)

±19%

及以內(nèi)

±19

%%

~±22±22~±33±33

%

%以上

15.

。。

％％

(68

20.

組組組組

)

%

5.0-9.322

%%

（

2

）

2.665.

%%

（（

1組組

））

-

年度

泰州市

PM"

PM19

%

63

（

））

3%

（

25

（

26.3

10

組

）

-0.9%

63

%%

5.3

%

(2

組

)

2219

年

12

月

至

年

0

月

20158

年

月

至

2219

年

7

月

2219

年

9至

月

2211

年

8

月

北京

［

1

0

］

上海

［

9

PM"

PM"

PM"

PM"

66.716.7%

49.

3

%

16.7%H%

333303

%%

.

——

2434

%%

-3.

3%

-17.4

%

25.

。

％

福州市

［

11

］

南通市

［

1

9

］

——

2933

4633

%

2210

年

12

月

至

2013

年月

11

2015

年

12

月

至

2219

年

3

月

-25.

1%

H%

2.3

線性分析

將同時間段手工分析測量數(shù)據(jù)和對應(yīng)的自

0.221

2

o

線性分析結(jié)果表明

,PM

03

和

PM

】

。

這

2

項指標手工與自動監(jiān)測濃度相關(guān)系數(shù)均達到

0.23

以上

，

相關(guān)性較好

。

PM

g

手工與自動監(jiān)測

動監(jiān)測濃度進行線性回歸，

分別得到

PM

0.3

、

PM

9

的手工與自動監(jiān)測濃度線性回歸曲線

，

見圖

2

(a)

、

(

b)

數(shù)據(jù)顯示

0

,PM

2.3

和

PM

】

。

手工與自動

濃度的斜率為

0.998

2,

比

PM

23

稍高

，

這可能與

儀器運行情況有關(guān)

。

影響手工與自動監(jiān)測值偏

差大小的因素還有溫

、，

濕度

研究指出

［

19

］

,在氣

象條件較為穩(wěn)定時,顆粒物濃度與相對偏差的相

監(jiān)測值在一定范圍內(nèi)有較好的線性關(guān)系

。PM

23

手工與自動監(jiān)測濃度線性方程為

y

=0.

860%

-

9

225

8,

R

2

=0.

934 7PM

；

】

。

手工與自動監(jiān)測濃度

線性方程為

y

2%

=+

0.998

2.500

6,

R

2

=

關(guān)性

0

（

a

）

圖

0

顆粒物手工與自動監(jiān)測濃度線性分析

(a)PM2.3

；

(b)PM18

23

不同濃度下相對偏差分析

度pa/m3

(

>77

)

；

PM

w

分為低濃度

(

p

w

50

按照

《

環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)

(

AQI)

技術(shù)規(guī)定

(

試行

)

》

(

HJ

633,

-

2219)

分別將

PM

2.3

期

。

手

p

a/m

3

)

、

中濃度

(50

<<)

W190

p

a/m

3

、

高濃度

(p

>

190

p

/m

3

)

0

分別統(tǒng)計

3

個濃度段手工與自

工測量濃度按數(shù)值高低分為

3

個濃度段:低濃

度，

、

中濃度(

第期

3

吳

瑩

等

顆粒物手工監(jiān)測與自動監(jiān)測比對分析

-

44

-

7.

2%

;PMi

o

低濃度

、

中濃度

、

咼濃度時手工與自

動監(jiān)測值

I

RD

I

平均值分別為

9,

3%

,9.0%

,

4.】

PM

3%

o

PM

25

和

。

均表現(xiàn)為高濃度時手工與

自動監(jiān)測值

IRD

I

平均值最小

,

PM

2,

沖濃度時手

工與自動監(jiān)測值

I

RD

丨平均值較高

,

PMi

o

低濃度

和中濃度時手工與自動監(jiān)測值

I

RD

丨平均值相差

不大

。

當(dāng)空氣質(zhì)量達到優(yōu)良時

，自動監(jiān)測比對

儀器自身的系統(tǒng)

誤差和自然因素擾動誤差比較突出

，

影響比對結(jié)

果

,

因而當(dāng)顆粒物日均值超過環(huán)境空氣質(zhì)量

二級標準

[4]

時進行手工與自動監(jiān)測比對更有研

究價值

。

y

赳

$r

一

H-

蘭

a

3

結(jié)論

4

)

比對期間

，

PM

2.2

手工與自動監(jiān)測濃度的相

對偏差范圍為

-35.2%

-6.2%

,

平均相對偏差

為

-9.2%

;PM

4

手工與自動監(jiān)測濃度的相對偏

差范圍為

-30.3

%

-22.0

%,

平均相對偏差為

-2.9%

o

與

PM

2.2

相比,

PM

】

。

手工與自動監(jiān)測濃

度平均相對偏差較小

，

表明

PMi

o

手工與自動監(jiān)

測濃度

為

o

2

)

PM

2.2

手工與自動監(jiān)測濃度負偏差數(shù)據(jù)占總

數(shù)據(jù)量的

77.5

%手工與自動監(jiān)測濃度負

,PM

4

偏差數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)量的

57.9%

，

表明比對期間

出現(xiàn)

PM

2.2

自動監(jiān)測濃度低于手工監(jiān)測濃度的頻

o

3

)

顆粒物手工與自動監(jiān)測值在一定范圍內(nèi)有

較好的線性關(guān)系

，

PM

2

2

和這

PM1

0

2

項指標手工

與自動監(jiān)測濃度相關(guān)系數(shù)均達到

0.25

以上

，

相

關(guān)性

o

4和

)

PM

2.2

PM

4

均表現(xiàn)為高濃度時手工與自

動監(jiān)測值

I

RD

丨平均值最小;鑒于儀器自身的系

統(tǒng)誤差和自然因素會擾動誤差,建議在顆粒物日

均值超過環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準時進行手工與

,

結(jié)果更有研究價值

。

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_

43377.

htmi,204

-4

-2.

[]

王強鐘琪遲穎

，

，，

等?環(huán)境空氣

PM22

連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)手工

采樣比對測試環(huán)境科學(xué)

,201848.

4,36(5

)

0538

—

[])

HJ

655

-224,

環(huán)境空氣顆粒物

(

PM22

手工監(jiān)測方法

(重量法)技術(shù)規(guī)范

[S].

[9

]

蔡艷

,，

張懿華

，

沙斐

等.手工法與自動監(jiān)測法測定

PM0.

2

質(zhì)

量濃度比對研究

[].環(huán)境科學(xué)與管理

,2012,37(7)

04

43.

—

[4]

2

景寬

,

劉保獻

，

王質(zhì)量濃度監(jiān)測的

？

，

等.溫濕度對

PM0.

影響中國環(huán)境監(jiān)測

,204,34(4