颗粒物手工监测与自动监测比对分析

第期

33

卷第

3

2019

年

9

月

干旱环境监测

Arid

Environmental

Monitoring

Vol. Nr.

33

3

Sep.

.

2019

颗粒物手工监测与自动监测比对分析

吴莹,王玉祥

(泰州市环境监测中心站

，

江苏泰州

225300)

摘

要

：基于泰州市环境空气颗粒物手工与自动监测比对工作对

，

2016

—

2019

年比对监测数据进行相关性和偏差分

析评价

。

结果表明

：平均相对偏差为

比对期间

,PM

o

.5-35.2%

手工与自动监测浓度的相对偏差为

-6.7%

，

-9.3%

；

PM

】

。

手工与自动监测浓度的相对偏差为

-30.3

%%

〜

22.0

，

平均相对偏差为

-2.9

%

。

结合负偏差数据统

计分析

，

颗粒物粒径越小。

，

其手工与自动监测浓度相差越大

颗粒物手工与自动监测值在一定范围内有较好的线性

关系

‘

PM"

和

PM

。

这

2

项指标手工与自动监测浓度相关系数均达到

0.35

以上

，。

相关性较好

关键词：

颗粒物

；

手工监测自动监测

；

；

相关性

中图分类号

：

X83-0097

文献标识码文章编号

：

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

大气颗粒物是分散在大气中的液体和固体

定

，

已成为影响全国范围内社会经济健康持续发

展的阻力面对严峻的污染形势,党中央

。国务

、

颗粒,粒径大小约在

0.01

~190

pn,

是一个复杂

的非均匀体系

,

对人体危害极大,而细颗粒物可

院提出要向对贫困宣战一样

，

坚决向污染宣战

。

被人体吸入造成严重的呼吸道疾病。

UT

近年

来

，

以高浓度细颗粒物

PM

23

为主要污染物的长

时间

、

大范围大气灰霾污染天气频发宀严重

0

,

2219

年环保部将

PM

23

纳入环境空气质量

标准

，

并于

2219

年在全国开始正式实施

。

目前

对于颗粒物

(PM

2.3.

PM

9

)

的监测技术手段有

2

损害人民群众的身体健康,极大影响社会和谐稳

收稿日期

：

2018

-9

-06

类:手工测量和自动监测

。

自动监测原理分为振

基金项目

：

泰州市科技支撑计划(社会发展)基金资助项目

(

TS201709)

作者简介，工程师

：

吴莹女

(1987

-

)

，

，主要从事环境空气自动监测工作

江苏泰州人

，

硕士

，

-

98

-

干旱环境监测

第

33

卷

荡天平法

、

0

射线法

，

长三角地区城市空气自动

监测站多以。

0

射线法原理的仪器为主

大气颗

粒物组份复杂

，

不是单一物质

，

无法用标准物质

对测量手段进行校准

。

在此背景下

，

生态环境部

于

2014

年发布

《

国家环境监测网环境空气颗粒

物

（

PM

m'

PM

zJ

自动监测手工比对核查技术规

定

（

试行

）

》

，

并就比对工作提出详细的技术要

护

］

。

定期开展手工与自动监测比对工作

，

有助于

了解自动监测仪器测量准确性

，

对于保障环境空

气质量标准执行的科学性具有重大意义

。

北京

、

上海

、

浙江等早已开展颗粒物比对的相关工作

，

积累了大量经验

，

并对其他城市开展此项工作中

需采取的技术手段和质控措施提出了建议

，

有效

保证数据质量本研究基于泰州市环境空气

手工与自动监测比对工作,对监测数据进行相关

性和偏差分析

，

以期为检验颗粒物自动监测仪在

我国环境空气质量监测中的适用性提供数据支

2

o

4

方法与数据

4.1

手工监测

手工监测设置以

4

d

为

4

个周期

，

采样时间

设置为每日上午

10

：：

0

0

至次日

9

00

,

时长为

23

h

o

22162218

年

4

月至

年

2

月帆

」

手工采样

天数共

40

d,PM

有效天数

40

d

；

i

手工采样天数

共

44

d,

有效天数

38

d

o

4-2

质量控制

自动监测质量控制

：

比对期间

，

监测仪器气

密性

、

流量和标准膜检查均正常

。

手动监测质量控制:手工采样器使用前进行

管路清洗

、

气密性检查和标定

;

采样前后检查滤

膜破损情况

、

边界清晰程度以及仪器流量;称重

过程在无阳光直射无扰动的天平室内由自动称

重系统完成

，

并使用标准滤膜进行质控

，

所有滤

膜在采样前后均使用同一套系统完成称重

［

8

］

o

42

数据来源

本研究中使用的颗粒物自动监测数据为环

境空气自动监测站国控站莲花站点

2216

—

2214

年的日均浓度值

,PM

4

、

PM

2i

监测仪器型号为

METONE

1422

,

仪器状态参数符合

《

环境空气颗

粒物

（PM

W和

PM

22

）

连续自动监测系统技术要

求及检测方法

》（

HJ

653

-

2214

）

要求

。

手工采

样器型号为热电

2200i

颗粒物手工采样器

，

比对

过程中采样器的各项要求均符合

《

国家环境监

测网环境空气颗粒物

（

PM

4

、

PM

2i

）

自动监测手

工比对核查技术规定

（

试行6

）

》

中的相关规定

o

手工监测与自动监测在同一地点同步开展

,

数据处理时考虑时段同步性

，

数据有效性统计按

照

《）环

环境空气质量标准

》

（

GB

《

3095

-2012

、

境空气

PM

m

和

PM

22

的测定重量法

》

（

HJ

614

-

2014执行

）

。

2

结果与讨论

2.1

相对偏差分析

分别对

PM

2i

、PM

4

手工监测与自动监测浓

度进行相对偏差统计

，

如图（

4

（

a

）

、）

所示

。

比

对期间

,

第期

3

吴

莹

等

颗粒物手工监测与自动监测比对分析

-

99

-

图

4

204—

204

年泰州市颗粒物手工监测与自动监测浓度相对偏差

=

手工测量值自动测量值

；

；

相对偏差

(％

)

(a)PM2.5)

；

(b

PM4

PM

2.2

手工与自动监测浓度平均相对偏差结

果为

-9.

3%

，

这与蔡艳⑼等在上海开展比对结

差频次分析(见表

4

)

‘

PM

】

。

相对偏差在

±22%

以

内的数据比

PM

2.2

多

，

且

PM

】

。

手工与自动监测浓

度的平均相对偏差远低于

PM

2.2,

由此可见

，

与

果相近

，

景宽

［

4

］

等在北京开展的比对平均相对

偏差为

6.

］

8%

，

郑翔翔

［［

14

、

沈清

4

等分别在福

PM

2.20

相比

,。

PM1

手工与自动监测浓度较为接近

PM

2.2

负偏差数据占比大,表明比对期间

PM

2.2

自

动监测浓度

于手工监测浓度的

，

州

、

南通开展类似研究

，

偏差结果都大于

4

%

,

这可能与手工采样器

、、、

滤膜种类

称量系统

采样

季节差异等多种因素有关

。

本研究选取的比对

期间多为冬季

,PM

2.2

、

PM

4

手工监测浓度整体高

能是因为自动监测仪在测量过程中

，

一些挥发性

或半挥发性的有机物容易丢失而未被准确测量,

导致自动监测浓度偏低

。

结合

PM

2.2.

PM

4

负偏

于自动监测浓度

，

这主要是由于冬季手工采样温

度相对较低

，

自动监测仪器滤膜套管温度一般设

定为

55

O

C

-

100

-

干旱环境监测

表

9

颗粒物手工监测值与自动监测值偏差结果统计

比对

项目

平均相对

偏差

第

33

卷

城市

偏差

(

次

)

±19%

及以内

±19

%%

~±22±22~±33±33

%

%以上

15.

。。

％％

(68

20.

组组组组

)

%

5.0-9.322

%%

（

2

）

2.665.

%%

（（

1组组

））

-

年度

泰州市

PM"

PM19

%

63

（

））

3%

（

25

（

26.3

10

组

）

-0.9%

63

%%

5.3

%

(2

组

)

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

线性分析

将同时间段手工分析测量数据和对应的自

0.221

2

o

线性分析结果表明

,PM

03

和

PM

】

。

这

2

项指标手工与自动监测浓度相关系数均达到

0.23

以上

，

相关性较好

。

PM

g

手工与自动监测

动监测浓度进行线性回归，

分别得到

PM

0.3

、

PM

9

的手工与自动监测浓度线性回归曲线

，

见图

2

(a)

、

(

b)

数据显示

0

,PM

2.3

和

PM

】

。

手工与自动

浓度的斜率为

0.998

2,

比

PM

23

稍高

，

这可能与

仪器运行情况有关

。

影响手工与自动监测值偏

差大小的因素还有温

、，

湿度

研究指出

［

19

］

,在气

象条件较为稳定时,颗粒物浓度与相对偏差的相

监测值在一定范围内有较好的线性关系

。PM

23

手工与自动监测浓度线性方程为

y

=0.

860%

-

9

225

8,

R

2

=0.

934 7PM

；

】

。

手工与自动监测浓度

线性方程为

y

2%

=+

0.998

2.500

6,

R

2

=

关性

0

（

a

）

图

0

颗粒物手工与自动监测浓度线性分析

(a)PM2.3

；

(b)PM18

23

不同浓度下相对偏差分析

度pa/m3

(

>77

)

；

PM

w

分为低浓度

(

p

w

50

按照

《

环境空气质量指数

(

AQI)

技术规定

(

试行

)

》

(

HJ

633,

-

2219)

分别将

PM

2.3

期

。

手

p

a/m

3

)

、

中浓度

(50

<<)

W190

p

a/m

3

、

高浓度

(p

>

190

p

/m

3

)

0

分别统计

3

个浓度段手工与自

工测量浓度按数值高低分为

3

个浓度段:低浓

度，

、

中浓度(

第期

3

吴

莹

等

颗粒物手工监测与自动监测比对分析

-

44

-

7.

2%

;PMi

o

低浓度

、

中浓度

、

咼浓度时手工与自

动监测值

I

RD

I

平均值分别为

9,

3%

,9.0%

,

4.】

PM

3%

o

PM

25

和

。

均表现为高浓度时手工与

自动监测值

IRD

I

平均值最小

,

PM

2,

冲浓度时手

工与自动监测值

I

RD

丨平均值较高

,

PMi

o

低浓度

和中浓度时手工与自动监测值

I

RD

丨平均值相差

不大

。

当空气质量达到优良时

，自动监测比对

仪器自身的系统

误差和自然因素扰动误差比较突出

，

影响比对结

果

,

因而当颗粒物日均值超过环境空气质量

二级标准

[4]

时进行手工与自动监测比对更有研

究价值

。

y

赳

$r

一

H-

兰

a

3

结论

4

)

比对期间

，

PM

2.2

手工与自动监测浓度的相

对偏差范围为

-35.2%

-6.2%

,

平均相对偏差

为

-9.2%

;PM

4

手工与自动监测浓度的相对偏

差范围为

-30.3

%

-22.0

%,

平均相对偏差为

-2.9%

o

与

PM

2.2

相比,

PM

】

。

手工与自动监测浓

度平均相对偏差较小

，

表明

PMi

o

手工与自动监

测浓度

为

o

2

)

PM

2.2

手工与自动监测浓度负偏差数据占总

数据量的

77.5

%手工与自动监测浓度负

,PM

4

偏差数据占总数据量的

57.9%

，

表明比对期间

出现

PM

2.2

自动监测浓度低于手工监测浓度的频

o

3

)

颗粒物手工与自动监测值在一定范围内有

较好的线性关系

，

PM

2

2

和这

PM1

0

2

项指标手工

与自动监测浓度相关系数均达到

0.25

以上

，

相

关性

o

4和

)

PM

2.2

PM

4

均表现为高浓度时手工与自

动监测值

I

RD

丨平均值最小;鉴于仪器自身的系

统误差和自然因素会扰动误差,建议在颗粒物日

均值超过环境空气质量二级标准时进行手工与

,

结果更有研究价值

。

参考文献

：

[4

胡元洁.室内外大气颗粒物和典型有机污染物的环境行

为及人体呼吸暴露风险.广州

[

D]

：

中国科学院广州地球化学研

究所

,201

8.

[2]

李宁,王萍玉

，，

方振

等.大气细颗粒物和臭氧致呼吸系统

遗传毒性的研究进展

[J].)

环境与健康杂志

,20066

4,35(5

—

444.

[3]

吴莹

，

陈诚王磊

，

，

等.泰州市冬季空气质量变化特征

[J].

环境监控与预警

,2015,7(6)

07

—

55.

[]

方冬青,魏永杰

，

黄伟

，等.北京市月重霾污染特

2214

年

4

征及有机碳来源解析

[]

•

环境科学研究

,2016,29()

04

—

14.

[5]

刘兴瑞马嫣

，，

崔芬萍等.南京北郊一次重污染事件期间

，

PM2.2

理化特性及其对大气消光的影响环境化学

[J].

,2214,33

(6)044

—

in.

[]

中国环境监测总站.国家环境监测网环境空气颗粒物

(PM4

、)

PM2.5

)自动监测手工比对核查技术规定(试行

[EB/

OL].cnemc.

http

：

//www.

cn/publish/totalWebSite/news/news

_

43377.

htmi,204

-4

-2.

[]

王强钟琪迟颖

，

，，

等•环境空气

PM22

连续监测系统手工

采样比对测试环境科学

,201848.

4,36(5

)

0538

—

[])

HJ

655

-224,

环境空气颗粒物

(

PM22

手工监测方法

(重量法)技术规范

[S].

[9

]

蔡艳

,，

张懿华

，

沙斐

等.手工法与自动监测法测定

PM0.

2

质

量浓度比对研究

[].环境科学与管理

,2012,37(7)

04

43.

—

[4]

2

景宽

,

刘保献

，

王质量浓度监测的

？

，

等.温湿度对

PM0.

影响中国环境监测

,204,34(4