PM2.5检测方法及研究进展

　　

PM_2.5检测方法及研究进展

孙波[1] 李爽²

1天津现代职业技术学院，天津：300350；

2烟台新时代健康产业有限公司，烟台 264006

摘 要：大气细颗粒物（PM2.5）的污染对于人类和生态环境的影响巨大，因此关于PM2.5检测技术的研究非常重要。本文概述了PM_2.5的检测方法，评价了当前典型的PM_2.5检测技术优点与不足，并对PM_2.5检测技术今后研究方向进行分析并提出了展望。

关键词：PM2.5；检测技术；研究进展；展望

Detection Methods and Research Progress of PM_2.5

SUN Bo¹ LI Shuang²

1 Tianjin Modern Vocational Technology College, Tianjin 300350；

2 New era of yantai health industry co., LTD, Yantai 264006 China

Abstract: The pollution of particulate matter in ambient air makes an impact on the people and the eco-environment, so it is very important for the study on PM_2.5 detection technology. The paper is a general description about PM_2.5 detection technology, which makes an evaluation on the advantages and disadvantages of the current typical PM_2.5 detection technology. It made the analysis to the future research direction of PM_2.5 detection technology and put forward the prospect of it.

Key Words: PM_2.5; detection technology; research progress; prospect

前言

近年来，我国空气成分中的颗粒物大量增加，尤其以细颗粒物（PM_2.5）的增加量最为显著，大气颗粒物是最重要的大气污染物之一，而上述空气成分中的颗粒物质对于人类的身体健康危害严重^[1]。其中专业研究人员更是进一步的分析探讨了有关细颗粒物质对于人体伤害的医学特征参数，研究发现PM_2.5对重金属离子以及气态污染物等的吸附作用明显，对污染物起到了富集作用，也能够作为病毒和细菌的载体，因此对人体健康造成特别大的潜在危害。从来源上分析，PM_2.5主要来自于工业粉尘、汽车尾气和化石燃料的燃烧；从PM_2.5的物理特性上分析，其在大气中的“逗留”时间较长、空间扩散程度大（影响范围大），因此如何更好的为实施大气治理提供准确的技术数据支持，是解决近几年的雾霾污染（直接贡献来自于PM_2.5）的关键技术支撑。

PM_2.5的高效检测、即时监测及有效治理既是我国各级环保部门的工作目标，也是我国相关专业科研人员的努力方向。当前，从国家到地方，从专业环境保护人员到普通大众，都极为关注PM_2.5。所以如何强化检测仪器的检测效果、优化检测方法已成为领域内的研究关注的热点。

1 PM_2.5的检测技术评价

PM2.5的检测主要包括质量浓度检测^[2]、化学成分检测以及在线监测三个方向。其中，PM_2.5质量浓度检测主要采用监测仪器，另外大气颗粒物PM_2.5中化学成分检测技术大多采用分光光度法测定，在线监测系统则是目前乃至今后的重点建设方向^[3]。

表1 PM_2.5检测技术评价一览表

检测方法	精度	成本	耗时	操作性	能耗	重现性	适用检测离子
重量法（传统法）	高	高	长	复杂	高	一般	大
光散射法	较好	一般	短	简单	电耗	好	小
离子色谱法	高	高	短	简单	电耗	好	F－-、CI－、SO42－、NO3－
高效液相色谱法	较好	低	短	简单	低	一般	F－、Cl－、SO42－、NO3－
流动注射法	较好	低	短	简单	低	好	小
相关系数法	较好	低	短	简单	低	较好	如NO3－
极谱法	较好	高	短	简单		一般	小
稀释法	较好	低		简单	低	一般	小
自动监测系统	好	高	短	容易	电耗	即时性	按需

2 PM2.5检测技术的研究状况

高庚申^[4]等利用高效液相色谱对于空气颗粒物质中十几种芳烃类污染物实现了同时分离与检测。对于检测样经CH₂CI₂超声提取、浓缩、定容、淋洗分离后，再利用特定的检测仪器实施侧定。通过修定实验参数条件，实现了空气样的实验检测目的。该方法的检测限、回收率、相对标准偏差等测试数据都满足方法学的规范要求。该方法在具体的应用实践中的检测效果具有快捷、高效、准确、重现性好、满足批量样品的测定。刀谞^[5]等利用经过预处理的特种滤膜进行大气采样，所采空气样经碱性液超声提取后，通过改进型色谱法测定六价铬含量。研究结果显示该方法在实现测定目标的同时，解决了回收率不稳、滤膜空白高等技术难题。杨永杰^[6]等针对雾霾天气状况下颗粒物浓度的检测设备进行了基于PM _2.5 的检测传感器优化设计改进性研究。设计中采用对射型检测方法，使用具有内增益、高灵敏性的光电二极管为接收器，半导体激光器( l=650 nm;P=10 mW)作为光源。实验结果显示: 该改进型传感器的检测结果准确、结构简单、灵敏度高、误差很小，较高的稳定性，该改进型传感器在各项试验参数优于传统光电传感器。

有研究人员^[7]基于不同排量，不同车型在怠速工况法正常工作时尾气中PM_2.5浓度进行比较研究。为汽车尾气中PM_2.5检测方法提供数据支撑。也有研究者^[8]就覆膜滤料袋式除尘器对于工业烟尘中PM_2.5的排放加以控制方面的研究，论证了有关检测、数学模型计算以及该除尘器过滤元件的缺陷对排放效果的影响，取得了工业烟尘中有关PM_2.5有效控制的相关数据。张文阁^[9]等依据国内外相关标准，构建检测细颗粒物PM_2.5的参考方法，采用国际公认的重量法为原理，开展PM_2.5检测的溯源性研究，以期实现对PM_2.5测量数据的准确溯源，使得PM_2.5的检测数据可溯源至质量标准。殷丽萍^[10]等以昆明市2006年以来近6年的城市环境空气质量评价指标中的PM₁₀、SO₂、NO₂的年均浓度值进行了分析研究。研究结果用以考评依据新标准所实施PM_{2. 5}监测后对目标城市空气质量影响趋势，提出具体的应对措施。李可鑫^[11]等通过研究NO₃^－在电极上的电化学特性，分析了NO₃^－的响应电流与浓度的关系，构建了两者间的线性函数关系，从而通过多孔铜修饰电极可以确定PM_2.5中NO₃^－的含量。该方法的检测值与用分光光度法的检测结果接近，说明该电化学检测手段用于PM_2.5中NO₃^－含量的测定是可信的。陈艳^[12]等比较分析了三种前处理方法的优劣，优化了超声萃取的温度、时间参数，并且比较两种色谱柱的工作性能，提出了超声萃取-高效液相色谱-二极管阵列检测器荧光检测器联用的PM_2.5检测分析方法，该方法可以实现同时检测样品中十六种多环芳烃的目的，经与其它方法比较该方法具有前处理简单，色谱分离高效，用时短，符合实际样品检测要求，取得了较好的实验效果。

PM_2.5中的重金属等有毒、有害物质对人体和环境的影响巨大，对于PM_2.5中痕量重金属的检测研究也常见报道^[13]。其中，冯旭^[14]等采用ICP-AES 法，利用ICPE-9000等离子体发射光谱仪检测了PM_2.5中有害元素的含量。实验数据显示，该方法省时、检测精度高、定量准、适合于快速检测，并且该方法还可以对PM_2.5的来源进行分析。

科研人员与相关科研机构关于PM_2.5的检测仪器研发投入了大量的资源和资金。其中，夏普公司于2014年初推出PM_2.5检测模块DN7C3JA001。该检测模块将分流器高精度传感器结合，使其体积明显减小、更加便于携带，该款检测仪器基本不需维护，成本相对降低。并且在实际检测操作过程中可以对PM_2.5等细颗粒污染物实施检测，同时也能够对PM₁₀等更大的悬浮物颗粒进行检测，操作便捷，检测用时短，10秒即可。

3 结论

目前大气颗粒物已成为我国大气污染的主要污染物，其中尤其以PM_2.5对于大气环境的影响和人体健康的危害最大。很多科研工作者就PM_2.5的检测机理、研究方法、检测仪器以及相关监测设备进行了大量的探索研究，取得了重要的实验数据和相关科研成果。当前为了更好的治理雾霾、控制减轻因颗粒物所造成的环境空气污染危害，笔者认为尚需要进行以下几个方面的思考：首先，建立PM_2..5全天候在线监测系统，尽快增加该系统的网络覆盖面；其次，参照发达国家的相关标准，尽快制定完善符合我国国情的PM_2.5监测标准方法及规范；第三，加大资金投入、专业技术人才的培养，进一步优化PM_2.5的检测方法和检测仪器的研发以及实践应用的推广。

参考文献

[1]傅敏宁,郑有飞,徐星生,等. PM2.5监测及评价研究进展[J].气象与减灾研究,2011,34(4):1-6.

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[3]崔延青,王春迎,尚永昌.大气细粒子(PM2.5)监测技术进展[J].中国环保产业,2013(4):8-13.

[4]高庚申,徐兰,安裕敏.紫外—荧光检测器高效液相色谱法测定PM_2.5中16种多环芳烃[J]. 环境污染与防治,2013,35(5):53-57.

[5]刀谞,张霖琳,李丽和,等.离子色谱-柱后衍生-紫外可见检测法测定大气颗粒物( PM_2.5、PM₁₀) 中的六价铬[J].环境化学,2014,33(7):1194-1199.

[6]杨永杰,张裕胜,杨赛程,等.一种PM_2.5检测传感器设计[J].传感器与微系统,2014,33(3):76-78,81.

[7]齐鹏,储江伟,王伊安,等.汽车排放PM2.5检测方法及结果分析[J].节能技术,2014,32(3):223-227.

[8]黄斌香,舒家华,陈璀君,等.覆膜滤料袋除尘器对工业粉尘中PM2.5的排放控制[J].中国环保产业，2013（4）：23-26.

[9]张文阁,高思田,宋小平,等.细颗粒物PM_2.5浓度测量及计量技术[J].中国粉体技术,2013,19(6):69-72.

[10]殷丽萍.开展PM_2.5监测对昆明市环境空气质量影响的探讨[J].环境科学导刊,2013,32(3):128-130.

[11]李可鑫,金根娣,胡效亚.伏安法测定PM_2.5中的硝酸根离子[J].大连交通大学学报,2014,35(Z1):170-173.

[12]陈艳,李永波,何丰瑞,等.超声萃取-高效液相色谱法同时测定大气PM_2.5中16种多环芳烃[J].中国卫生检验杂志, 2014,24(J22): 3217-3220.

[13]陈锦芳,郑金玲,叶龙翔,等.ICP-MS测定PM_2.5中痕量重金属及铅同位素[J].分析试验室2014,33(4):399-402.

[14]冯旭,杨桂香,宋晓红. ICP-AES 法测定大气PM2.5中的有害元素[J].环境化学,2013,32(7):

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[1] 孙波（1974.12—），男，齐齐哈尔人，讲师，硕士，研究方向：环境管理与评价。

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