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全國有74個城市，共計505個點位要在今年實施PM2.5等新國標監測，目前時間已不足半年，各地在抓緊配備硬件設施為監測做“沖刺”的同時，圍繞PM2.5的話題也從監測本身蔓延到監測設備的選擇與市場的角逐。 近日，多家媒體援引環保部中國環境監測總站的消息稱，《PM2.5監測設備選購及使用指導意見》即將發布實施，而今年中央財政計劃用于各地PM2.5設備采購的補貼達28億元。不過從各地PM2.5監測儀器采購情況來看，由于技術以及標準化水平等原因，國外廠商基本占據了今年60%以上的市場份額，國內廠商仍主要處于跟隨地位。 動態 28億PM2.5監測設備市場 進口廠商占主導 南方日報記者從省環保部門相關人士了解到，目前珠三角先行監測的62個站點中，既有國產設備也有進口設備，但在較為成熟的站點中，進口設備數量仍占有優勢。相關負責人透露，無論對于進口還是國產設備，目前我省PM2.5設備采購都是通過招標進行，同時必須達到現有的監測長期穩定性的國家指標考核。而即將下達的PM2.5設備采購財政補貼，重點很可能投入到監測能力相對薄弱的粵東西北地區。新的《環境空氣質量標準》已出臺了大半年，但國家對于PM2.5監測方法的技術指導僅限于《環境空氣 PM10和PM2.5的測定重量法》去年9月份頒布的行業標準。 據悉，國家環境監測總站目前正抓緊完成與“新國標”相關的技術規范、標準等技術文件的起草和上報工作。同時，環境監測總站正在牽頭制定的《PM2.5監測設備選購及使用指導意見》也將陸續發布實施。 根據環保部部署，今年將在京津冀、長三角、珠三角等重點區域以及直轄市和省會城市開展細顆粒物等項目監測，具體涉及74個城市，共計505個點位；到2015年監測要覆蓋所有地級以上城市， 對此，環保部副部長吳曉青預計，我國未來PM2.5監測站數目為1500臺。而環境監測總站相關人士透露，今年中央財政計劃用于各地PM2.5設備采購的補貼達28億元。 不過，面對龐大的市場蛋糕，國內廠商到底能分多大一杯羹？目前來看并不樂觀。隸屬環保系統的《中國環境報》昨天撰文指出，從全國各地PM2.5監測儀器采購情況來看，國外廠商基本占據了今年60%以上的市場份額，現階段國內廠商將主要處于跟隨地位。 該文章還援引中國環境科學院副院長柴發合等專家的觀點稱，國外設備紛紛向國內傾銷，若全部（或大部分）采用國外進口設備，將面臨一定的風險。但目前國內的顆粒物監測設備除個別采樣器外，核心部件和技術均依賴國外產品或國外專利，在PM2.5監測體系建設初期，過度依賴進口儀器設備，將在今后的設備維護、零部件更換、人員培訓等方面持續受國外設備制造商牽制。同時“國外監測儀器主要針對較低污染濃度設計，在我國較高污染條件下和特殊地區監測條件下的適用性還需要進行系統驗證”。 瓶頸 自動監測數據尚需與手工比對 國家出臺技術指導迫在眉睫 事實上，自從PM2.5話題引爆以來，由中外監測數據差異延伸出的進口與國內儀器的準確性問題，就一直紛紛擾擾，“新國標”實施時間表確定后，中外廠商在儀器采購市場更加群雄逐鹿，國家指定規范的技術指導已迫在眉睫。 去年12月，環保部副部長吳曉青就坦言，在此前試點監測的過程中，“發現不同型號的監測設備在監測結果上存在一定的差異。因此，正抓緊組織對PM2.5監測設備進行比對實驗，以指導全國做好監測設備選型工作�！倍袊h境監測總站網站也在同日提到，前期開展的研究表明，PM2.5采用振蕩天平法的監測結果較β射線法偏低15%-17%。 目前業界的共識是，PM2.5質量濃度的測量可通過手工稱重法（也稱標準法，天平稱重法）和自動監測儀進行，其中自動監測儀的測量主要有β射線法、振蕩天平法等。但幾種方法各有利弊。 其中手工稱重法是在空氣監測中用濾膜收集顆粒物進行稱量檢驗其濃度，優點是準確性高，可以分析PM2.5中各污染物的組成，缺點是測量時間過長，從取樣到監測結果的最后確定，需要一個月的時間。目前廣東的監測人員大多以這種方法為基準，與β射線法、振蕩天平法的結果進行比對。 β射線法、振蕩天平法優點是都能實現實時自動監測，即時傳輸數據。缺點卻是與手工稱重法相比，一個數值偏高、一個偏低。 廣東大氣超級站的陳多宏博士表示，從已有的比對結果來看，β射線法和標準法比較高7%，振蕩天平法要低8%，故振蕩天平法的測定結果平均低于β射線法15%。而目前常用的方式是通過加裝濾膜補償測量，可基本滿足手工稱重法的等效要求。 今年剛剛投入使用的位于江門鶴山的廣東大氣超級站，投入了3000多萬元購買儀器設備，它和國內重慶、上海等其它4個城市一起，承擔起了使用不同儀器和方法獲得數據的比對工作。本報記者早前在該站參觀時了解到，該站就有7臺機器在監測PM2.5，當中既有國產也有進口，既有β射線法也有振蕩天平法。 不過對于哪種儀器更為優秀，監測站人士并不肯正面回答�！皵祿䲡䥇R總到環保部。供環保部參考出臺規范，推薦一批型號的機器。各個地方根據自己的溫度、濕度等氣候條件，選擇適合自己的監測儀器。由于是實時發布，監測過程中也要克服儀器故障導致出現無效數據等情況�！标惗嗪暾f。 而在監測站現場調試機器的武漢天虹公司技術人員告訴記者：“我們的儀器操作十分簡單，安裝好后，簡單維護就可自動讀數。跟國外儀器沒有多大差別”記者也發現國產設備和進口設備的外形幾乎一模一樣。但同外形的設備，國外設備價格一般在20萬至38萬元之間，國產設備價格在10萬至20萬元之間，只有國外設備價格的一半。 不過，昨天監測部門的專家也告訴記者，由于國家大規模采購PM2.5設備的消息接連出臺，目前進口和國產設備都在降價，差價有所縮小。 來源：南方日報 PM2.5檢測技術詳解 PM2.5的監測日益受到政府，公眾和媒體的重視。目前大家對它的來源，危害都有了一定的了解。隨著網友對PM2.5從一無所知到逐步了解，大家希望更進一步了解PM2.5監測技術和方法的愿望也越強烈。我們收到了一些網友和客戶的反饋，希望我們對PM2.5的監測技術做更深入的介紹，我們搜集了一些時下提出最多的問題，將我們的資料和相關知識與大家分享。 問：目前世界上流行的顆粒物自動監測美國聯邦等效方法設備技術有哪些？ 答： 主要以：振蕩天平技術、Beta射線技術、Beta射線光濁度技術和光散射技術為主。在中國的PM10顆粒物監測中大量采用了振蕩天平和Beta射線技術的自動監測設備，以這兩項技術為基礎開發的PM2.5顆粒物監測儀也已進入中國的環境監測領域。 振蕩天平法 振蕩天平技術是在上世紀80年代，由美國R&P公司應用于環境顆粒物自動監測領域。在儀器中測量樣品質量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定另一端裝有濾膜的空心錐形玻璃管，樣品氣流通過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上。在工作時空心錐形玻璃管是處于往復振蕩的狀態，它的振蕩頻率會隨著濾膜上收集的顆粒物的質量變化發生改變，儀器通過準確測量頻率的變化得到采集到的顆粒物的質量，然后根據收集這些顆粒物時采集的樣品體積計算得出樣品的濃度。 一臺符合美國環保署要求，獲得美國聯邦等效方法號的振蕩天平法PM2.5顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動態測量系統、采樣泵和儀器主機組成。流量為每小時1立方米的環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術要求的PM2.5顆粒物樣品氣體。來自于PM2.5切割器的PM2.5樣品氣體進入膜動態測量系統后首先會經過干燥器，在那里樣品的相對濕度降到一定的程度，隨后樣品氣體會根據系統切換閥的狀態流向不同的部件。在測量的第一時段，PM2.5樣品會直接到達微量振蕩傳感器，樣品中的顆粒物被收集在濾膜上，當第一時段結束時儀器可測得濾膜上的顆粒物的質量，計算出樣品的質量濃度；在測量的第二時段，系統切換閥將PM2.5樣品氣樣導入濾膜動態測量系統的冷凝器，樣品氣體中的顆粒物和有機物等組分被冷凝并被安裝在那里的過濾器截留，通過冷凝器之后的純凈氣體再進入微量振蕩傳感器，由于此時氣樣中不含顆粒物，因此傳感器上的濾膜不會增重，反而因濾膜上的已收集顆粒物中的揮發性或半揮發性顆粒物的持續揮發，而造成濾膜上已收集顆粒物的質量減少，在第二時段結束時儀器可測得測量周期內揮發掉的顆粒物的質量和濃度。最終儀器用第二時段測得的數據對第一時段測得的數據進行補償輸出測量結果。 由于PM2.5顆粒物由多種物質組成，并以不同的形態存在于環境空氣中，在進行自動監測過程中需要排除由于顆粒物的吸水性帶來的測量結果偏高和揮發性物質在分析過程中丟失造成的測量結果偏低的問題。配置膜動態測量系統的振蕩天平法PM2.5顆粒監測儀最大限度地解決了這些問題。 Beta射線法 Beta射線法PM2.5顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動態加熱系統、采樣泵和儀器主機組成。符合技術要求的PM2.5顆粒物樣品氣體在樣品動態加熱系統中樣品氣體的相對濕度被調整到35%以下，樣品進入儀器主機后顆粒物被收集在可以自動更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側分 別設置了Beta射線源和Beta射線檢測器。隨著樣品采集的進行，在濾膜上收集的顆粒物越來越多，顆粒物質量也隨之增加，此時Beta射線檢測器檢測到的Beta射線強度會相應地減弱。由于Beta射線檢測器的輸出信號能直接反應顆粒物的質量變化，儀器通過分析Beta射線檢測器的信號變化得到一定時段內采集的顆粒物質量數值，結合相同時段內采集的樣品的體積，最終報告出采樣時段的顆粒物濃度。 根據2010年美國環保署公布的美國PM2.5監測使用的儀器清單和布點情況，在美國PM2.5監測網絡中約有60%的振蕩天平法監測儀，Beta射線法的儀器也占30%左右。 問： 關于PM2.5的監測技術，是否國外做過比較，各自的特點是什么呢？ 答：多年來，美國環保署不斷對顆粒物自動監測技術和設備進行評價和建議改進，積累了大量的測試數據和實驗結果。，振蕩天平與膜動態測量系統聯用技術與經典重量法數據的相關性最佳，在94%到99%之間。而Beta射線技術相關性在77%到90%之間。因此，振蕩天平技術成為目前世界各國正在使用的，顆粒物自動監測的主流技術。美國環保署多年來始終在關鍵測試點位上，使用振蕩天平與膜動態測量系統聯用技術。在美國PM2.5監測網絡中約有60%的振蕩天平法監測儀。 下圖為2010年美國環保署公布的美國PM2.5監測使用的儀器清單和布點情況： 
美國2010年PM2.5監測使用的儀器清單和布點 振蕩天平技術顆粒物監測儀作為美國環保局認可的PM10聯邦等效方法設備，和振蕩天平及膜動態測量系統聯用的顆粒物監測儀作為美國環保局認可的PM2.5聯邦等效方法設備，為中國及全世界眾多國家提供精確、有效的監測數據。在中國、美國和歐洲眾多監測相關機構所進行的測試中，上述技術的數據與經典重量法之間數據更加吻合。由此，多年來我國所積累的節能減排和環境監測數據的真實性、可靠性、精確性是毋庸置疑的。自振蕩天平技術和膜動態測量系統技術推出至今，我國環境保護相關領域的專家學者始終對這一技術進行深入的研究與論證，并了解國際相關科學領域的新動態。經過我國眾多環境保護機構對顆粒物監測的深入研究和論證，使用振蕩天平技術監測可吸入顆粒物PM10，和使用振蕩天平及膜動態測量系統聯用技術測定細粒子顆粒物PM2.5得到廣泛認同，并且這些成熟的技術也正在應用于日常的環境監測之中。 問：這些數據研究數據是怎么得到的？是否可以介紹幾篇相應的第三方材料給大家參考？ 答：我們的數據多來自美國環保局和第三方的公告，大家如果有興趣可以自己到美國環保局網站上查閱。這里僅僅列舉了幾篇報告供大家參考。 1） 來自于美國Hamilton County Department of Environmental Services， Cincinnati， Ohio的報告。報告的內容是有關在2007年3月到7月開展的對當時的PM2.5自動監測儀器的現場比對測試，標準設備是聯邦參考方法儀器Thermo Andersen RAAS PM2.5 FRM，自動儀器是Thermo Sharp 5030 v1.4、Thermo TEOM with FDMS 1400 AB和Met One BAM 1020 v2.55。結論是TEOM和SHARP有較好的一致性，BAM 1020在這次測試中數據偏高。 2） 來自于美國NYS Department of Environmental Conservation的在2010年7月的NACAA Monitoring Steering Committee Meeting中的報告。 報告的內容是有關在2010年1月到6月開展的對Thermo 5014i、Metone BAM 1020、Thermo 1405DF 和Thermo 1400+8500的現場比對測試。報告顯示Thermo產品與標準稱重方法的偏差最小。 3） 來自于英國Environmental Consultant的2006的報告。報告內容是對7款PM10采樣器或自動監測儀（Thermo Partisol 2025、Thermo TEOM、Thermo PM10 FDMS、Opsis SM200 by Beta、Opsis SM200 By Mass、Metone BAM1020）和1款PM2.5自動監測儀。報告顯示Thermo TEOM帶FDMS數據準確，無需修正；Met One BAM1020數據偏高，需要向下修正。 問：測量PM10的儀器是否經過簡單調整就可以測量PM2.5呢？ 答：由于細粒子顆粒物PM2.5的組成與機理的特殊性，實現其自動監測的難度遠遠大于傳統PM10，因此只有幾個廠商的幾個型號的設備通過了美國環保局的認證。在2011年美國環保局所公布的最新聯邦參比方法及等效方法設備列表中，特別標明了每種型號的設備在何種配置情況下可以進行PM10監測，增加哪些必要部件，才可以進行PM2.5監測。在標明振蕩天平技術需要增加膜動態測量系統進行聯用的同時，也規定了Beta射線技術顆粒物監測儀，如進行PM2.5監測必須使用VSCC切割器和使用動態加熱系統，才能稱之為聯邦等效方法設備。美國環保局2011年聯邦參比及等效方法清單可在http://www.epa.gov/ttn/amtic/criteria.html中查找到。 問：振蕩天平法監測技術是否只有國外廠商掌握，中國目前是否已經掌握了該技術？ 答：不是，多家國內廠商，都吸收和引進這一先進精確技術，研發生產出自己的振蕩天平設備，已經向中國用戶進行推廣和銷售。 問：能否詳細介紹一下美國PM2.5的自動監測方法？ 答：美國環保署（US EPA）從1999年開始建立PM2.5顆粒物濃度監測網，采用的方法是美國聯邦參考方法（FRM）（即，美國標準方法），這是一種手工的24小時濾膜采樣實驗室稱重的方法。從2008年開始，美國環保署開展了對自動的PM2.5顆粒物監測儀認證工作，這些儀器能在無人值守的情 況下連續運行并至少能提供PM2.5顆粒物的小時平均濃度值，經過認證的儀器都會獲得美國自動等效方法（EQPM）號。 由于PM2.5顆粒物由多種物質組成，并以不同的形態存在于環境空氣中，在進行自動監測過程中需要排除由于顆粒物的吸水性帶來的測量結果偏高和揮發性物質在分析過程中丟失造成的測量結果偏低的問題。經過美國環保署認證的PM2.5顆粒物監測儀都有固定的基本配置和工作參數設置來最大限度的保證數據的準確性。 下面介紹一下經過美國環保署認可的兩種PM2.5顆粒物監測儀所采用的技術： Beta射線法PM2.5顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動態加熱系統、采樣泵和儀器主機組成。流量為每小時1立方米的環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術要求的PM2.5顆粒物樣品氣體。在樣品動態加熱系統中樣品氣體的相對濕度被調整到35%以下，樣品進入儀器主機后顆粒物被收集在可以自動更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側分別設置了Beta射線源和Beta射線檢測器。隨著樣品采集的進行，在濾膜上收集的顆粒物越來越多，顆粒物質量也隨之增加，此時Beta射線檢測器檢測到的Beta射線強度會相應地減弱。由于Beta射線檢測器的輸出信號能直接反應顆粒物的質量變化，儀器通過分析Beta射線檢測器的信號變化得到一定時段內采集的顆粒物質量數值，結合相同時段內采集的樣品的體積，最終報告出采樣時段的顆粒物濃度。 微量振蕩天平法PM2.5顆粒物監測儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動態測量系統、采樣泵和儀器主機組成。流量為每小時1立方米的環境空氣樣品經過PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術要求的PM2.5顆粒物樣品氣體。樣品隨后進入配置有濾膜動態測量系統 （FDMS）的微量振蕩天平法監測儀主機。在主機中測量樣品質量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定另一端裝有濾膜的空心錐形管，樣品氣流通過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上。在工作時空心錐形管是處于往復振蕩的狀態，它的振蕩頻率會隨著濾膜上收集的顆粒物的質量變化發生改變，儀器通過準確測量頻率的變化得到采集到的顆粒物的質量，然后根據收集這些顆粒物時采集的樣品體積計算得出樣品的濃度。配置有膜動態測量系統后儀器能準確測量在測量過程中揮發掉的顆粒物，使最終報告數據得到有效補償，更接近于真實值。它的工作流程是：來自于PM2.5切割器的PM2.5樣品氣樣進入膜動態測量系統后首先會經過干燥器，在那里樣品的相對濕度降到一定的范圍，隨后樣品氣體會根據系統切換閥的狀態流向不同的部件。在測量的第一時段，PM2.5樣品會直接到達微量振蕩傳感器，樣品中的顆粒物被收集在濾膜上，當第一時段結束時儀器可測得濾膜上的顆粒物的質量，計算出樣品的質量濃度；在測量的第二時段，系統切換閥將PM2.5樣品氣樣導入濾膜動態測量系統的冷凝器，樣品氣體中的顆粒物和有機物等組分被冷凝并被安裝在那里的過濾器截留，通過冷凝器之后的純凈氣體再進入微量振蕩傳感器，由于此時氣樣中不含顆粒物，因此傳感器上的濾膜不會增重，反而因濾膜上的已收集顆粒物中的揮發性或半揮發性顆粒物的持續揮發，而造成濾膜上已收集顆粒物的質量減少，在第二時段結束時儀器可測在測量周期內揮發掉的顆粒物的質量和濃度。最終儀器用第二時段測得的數據對第一時段測得的數據進行補償輸出測量結果。 |
