測定PM2.5三種方法及原理

空氣中漂浮著各種大小的顆粒物，PM2.5是其中較細(xì)小的那部分。不難想到，測定PM2.5的濃度需要分兩步走：（1）把PM2.5與較大的顆粒物分離；（2）測定分離出來的PM2.5的重量。目前，各國環(huán)保部門廣泛采用的PM2.5測定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量振蕩天平法。這三種方法的*步是一樣的，區(qū)別在于第二步。
一、將PM2.5直接截留到濾膜上，然后用天平稱重，這就是重量法。值得一提的是，濾膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些極細(xì)小的顆粒還是能穿過濾膜。只要濾膜對(duì)于0.3微米以上的顆粒有大于99%的截留效率，就算是合格的。損失部分極細(xì)小的顆粒物對(duì)結(jié)果影響并不大，因?yàn)槟遣糠诸w粒對(duì)PM2.5的重量貢獻(xiàn)很小。
重量法是zui直接、zui可靠的方法，是驗(yàn)證其它方法是否準(zhǔn)確的。然而重量法需人工稱重，程序繁瑣費(fèi)時(shí)。如果要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測，就需要用到另外兩種方法。
二、β射線吸收法：將PM2.5收集到濾紙上，然后照射一束beta射線，射線穿過濾紙和顆粒物時(shí)由于被散射而衰減，衰減的程度和PM2.5的重量成正比。根據(jù)射線的衰減就計(jì)算出PM2.5的重量。美國大*那臺(tái)度很高的儀器依據(jù)的就是此原理。
三、微量振蕩天平法：一頭粗一頭細(xì)的空心玻璃管，粗頭固定，細(xì)頭裝有濾芯?？諝鈴拇诸^進(jìn)，細(xì)頭出，PM2.5就被截留在濾芯上。在電場的作用下，細(xì)頭以一定頻率振蕩，該頻率和細(xì)頭重量的平方根成反比。于是，根據(jù)振蕩頻率的變化，就算出收集到的PM2.5的重量。
將PM2.5分離出來的切割器又是怎么工作的呢？在抽氣泵的作用下，空氣以一定的流速流過切割器時(shí)，那些較大的顆粒因?yàn)閼T性大，一頭撞在涂了油的部件上而被截留，慣性較小的PM2.5則能絕大部分隨著空氣順利通過。也許你已經(jīng)覺察到，這和發(fā)生在我們呼吸道里的情形是非常相似的：大顆粒易被鼻腔、咽喉、氣管截留，而細(xì)顆粒則更容易到達(dá)肺的深處，從而產(chǎn)生更大的健康風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)于PM2.5的切割器來說，2.5微米是一個(gè)踩在邊線上的尺寸。直徑恰好為2.5微米的顆粒有50%的概率能通過切割器。大于2.5微米的顆粒并非全被截留，而小于2.5微米的顆粒也不是全都能通過。例如，按照《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》的要求，3.0微米以上顆粒的通過率需小于16%，而2.1微米以下顆粒的通過率要大于84%[21]。
特殊的結(jié)構(gòu)加上特定的空氣流速共同決定了切割器對(duì)顆粒物的分離效果，這兩者稍有變化，就會(huì)對(duì)測定產(chǎn)生很大影響，而使結(jié)果失去可比性。因此，美國在1997年制定世界上*個(gè)PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，一并規(guī)定了切割器的具體結(jié)構(gòu)。于是，雖然 PM2.5的測定儀器有不少品牌，它們外觀卻極為相似。