廖 鵬 楊琪琪

江西省計(jì)量測試研究院，江西 南昌 330002

環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）手工法測量各參數(shù)對(duì)測量結(jié)果的影響

廖 鵬 楊琪琪

江西省計(jì)量測試研究院，江西 南昌 330002

PM2.5（細(xì)顆粒物，Particulate Matter，PM）是指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5μm的顆粒物?？諝庵械念w粒物并非是規(guī)則的球形，在實(shí)際監(jiān)測中，如果顆粒物通過檢測儀器時(shí)所表現(xiàn)出的空氣動(dòng)力學(xué)特征與直徑小于或等于2.5μm且密度為1g/cm3 的球形顆粒一致，那就稱其為PM2.5。隨著GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、HJ 93-2013《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和 PM2.5)采樣器技術(shù)要求及 檢測方法》、HJ 656-2013《環(huán)境空氣顆粒物(PM2.5)手工監(jiān)測方法(重量法)技術(shù)規(guī)范》、HJ 653-2013《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》、HJ618-2011《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》等諸多標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，PM2.5質(zhì)量濃度的監(jiān)測已經(jīng)成為政府工作的重中之重。目前, 國際上廣泛采用的測定PM2.5的方法主要有4 種∶ 重量法、β射線吸收法、微量振蕩天平法和光散射法。重量法為手工法，振蕩天平法、β射線吸收法和光散射法是自動(dòng)監(jiān)測法。重量法測定PM2.5是目前監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)方法[1]。

PM2.5；手工法（重量法）；不確定度

1 實(shí)驗(yàn)原理

PM2.5手工采樣的原理是采樣器以恒定流量抽取環(huán)境空氣，使環(huán)境空氣中的PM2.5被截留在已知質(zhì)量的濾膜上，根據(jù)采樣前后的質(zhì)量變化和累積采樣體積，計(jì)算出PM2.5濃度。

2 數(shù)學(xué)模型

下面根據(jù)公式（1）從幾個(gè)方面探討一下各測量環(huán)節(jié)對(duì)測量結(jié)果的影響。

3 測量不確定度的評(píng)定[2]

表1 空白濾膜及采樣后濾膜重量的測定結(jié)果

對(duì)于采樣前測量可以采用測量過程合并標(biāo)準(zhǔn)偏差的評(píng)定，其測量過程采用核查標(biāo)準(zhǔn)和控制圖的方法使測量過程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，采樣前測量的次數(shù)為10，共核查2次。

根據(jù)貝塞爾公式得到采樣前第一次s(q1)：0.0000052 g、

根據(jù)貝塞爾公式得到采樣前第二次s(q2)：0.0000070 g、

因?yàn)閮纱魏瞬榈淖杂啥认嗟?，則合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差按公式計(jì)算得到

同理可得：

根據(jù)貝塞爾公式得到采樣后第一次s(h1)：0.0000149 g、

夜幕降臨，數(shù)千只蚊蟲在帳篷外嗡嗡作響，試圖闖進(jìn)，聲音如小雨般淅淅瀝瀝。但我還要吃晚飯，于是，我只好拉上風(fēng)衣的拉鏈，迎頭沖上去，點(diǎn)上火爐，小步慢跑，直至水沸騰后，再將水倒在脫水食品上，然后回到帳篷。

根據(jù)貝塞爾公式得到采樣后第二次s(h2)：0.0000057 g、

因?yàn)閮纱魏瞬榈淖杂啥认嗟龋瑒t合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差按公式計(jì)算得到

本次對(duì)空白濾膜及采樣后濾膜的重量的測量是采用百萬分之一天平，其最大允許誤差為0.000005 g，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)其為均勻分布，則測量結(jié)果中由于天平引入的不確定度為=0.00000289 g

同理得到：um2=0.0000117 g

3.6 由于公式（3）

對(duì)于公式（4）中，所有的輸入量之間是不相關(guān)的，合成方差為：

式中的靈敏系數(shù)為：

擴(kuò)展不確定度為

本次環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）手工法測量結(jié)果的不確定度為：

4 結(jié)論

根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型可知，對(duì)于PM2.5的測量結(jié)果來說，其主要影響量是天平測量濾膜帶來的不確定度以及采集設(shè)備如流量、溫度、壓力、時(shí)間等參數(shù)帶來的不確定度。由于靈敏系數(shù)的關(guān)系，對(duì)于濾膜的稱量結(jié)果帶來的不確定度所占的權(quán)重是最大的，其他量帶來的影響量太小，可以忽略不計(jì)。

[1]HJ 656-2013環(huán)境空氣顆粒物(PM2.5)手工監(jiān)測方法(重量法)技術(shù)規(guī)范[S],中國環(huán)境科學(xué)出版社：中國環(huán)境保護(hù)部，2013

[2]倪育才，實(shí)用測量不確定度[M]. 北京：中國計(jì)量出版社，2010

[3]JJF1059.1-2012 測量不確定度評(píng)定與表示[S]，中國質(zhì)檢出版社：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2012