環保科普｜pm2.5是怎麼測出來的？

日常生活中，很多人都會有出門前拿出手機檢視天氣預報的習慣，不過隨著人們健康意識的不斷增強，很多人除了看當天的晴雨溫度情況，還會看下當天的空氣汙染情況。說到空氣汙染情況，很多人腦中就會立刻閃現出PM2。5。今天小編就給大家科普一下，我們平時手機裡看到的PM2。5數值是如何測出來的。

首先，手機程式會根據手機定位系統得到您當前的位置資訊，然後利用網路爬蟲技術，提取您所在區域環保部門建立的公開環境資料公示網站，如上海市空氣質量實時釋出系統（釋出國控點監測資料）、閔行區空氣質量實時釋出系統（釋出本區縣各監測點的監測資料）等，而這些資料則來自距離您最近的環境監測站。

那環境監測站又是如何測定PM2.5？

那環境監測站又是如何測定PM2.5？

01.

使用PM2。5取樣器，將PM2。5截留到濾膜上，然後用天平稱重，這就是重量法。重量法是最直接、最可靠的方法，是驗證其它方法是否準確的標杆。然而重量法取樣時間長（一般24小時），需人工稱重，程式繁瑣費時，自動化程度低，不能實現實時自動監測。

重量法雖然最可靠也最準確，但是已經不能滿足人們實時瞭解和記錄空氣質量狀況的需求，即使以時間解析度為小時來提供資料，也無法實現。這就需要更加智慧、快捷、準確的測定方法。

重量法

02.

藉助PM2。5切割頭截留掉＞2。5μm粒徑的顆粒物後，可將PM2。5收集到濾紙上，然後照射一束β射線。

Beta-Ray-Attenuation-Air-Particulate-Concentration

β射線吸收法

從下圖可以看出，β射線的穿透強度與紙張的厚度成很強的線性關係。

射線穿過載有顆粒物的濾膜與穿透紙張相似，其衰減程度與濾膜上顆粒物的重量成正比，從而計算出顆粒物的重量，再根據標況下流速即可計算出PM2。5。

β射線吸收法

03.

在質量感測器內使用一個振盪空心錐形管，在其振盪端安裝可更換的濾膜，其自然振盪頻率取決於錐形管特徵和其質量。當PM2。5樣氣（需要PM2。5切割頭）透過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質量變化導致振盪頻率的變化，透過振盪頻率變化可計算出沉積在濾膜上的顆粒物質量。

簡單的來說，就是透過一個非常靈敏的微型天平可“高頻率”地對收集到的顆粒物進行稱重，再根據標況下流速即可計算出PM2。5。

微量振盪天平法

04.

相信很多人都有過這樣一種生活體驗，我們經常會在投影儀、車燈等發出的強光束中看到許許多多顆粒物“發射”出的不同強度亮光，而當這些強光不在時，這些顆粒物也就“消失”了似的。

光散射法就是將氣溶膠顆粒以非常集中的方式（一個一個）進入測量池，在一個較小的感應區域被鐳射光束均勻地照射，光線在顆粒物的作用下發生散射、透射和吸收，與光照射方向成一定角度的光度計只捕獲某一方向上的散射光。

取樣週期內，每一個粒子的散射光脈衝均會被採集和計數，散射光的強度對應著一個粒徑值，取樣週期結束後即可得到不同粒徑下粒子數個數，再除以標況下流速，即可得到類似於下圖的粒子數濃度粒徑譜圖。

粒子數濃度粒徑譜圖描述的是不同粒徑通道下粒子數濃度的變化趨勢。知道了粒子數濃度又如何得到PM2。5等質量濃度資料呢？

我們可以將每個顆粒物假設為球體，根據測量到的顆粒物光學直徑，可計算得到球體的體積，然後乘以顆粒物的密度係數和粒子數濃度，即可得到質量濃度。密度係數可在特定環境下，如城市環境下進行準確校準，從而得到準確的質量濃度。下圖為質量濃度粒徑譜圖。

質量濃度粒徑譜圖描述的是不同粒徑通道下質量濃度的變化趨勢。只需要將光學直徑≤2。5μm的所有顆粒物質量濃度相加，即可得到PM2。5。

光散射法

微量振盪天平法與重量法的原理最為接近，β射線吸收法次之，兩種方法都需要PM2。5切割頭聯用，而切割頭需要定期清潔維護。光散射方法得到PM2。5的原理較曲折，但無需切割頭，且其通常可以提供更大的資訊量（粒徑分佈結果和PM10等結果），且時間解析度更高。

資料準確性——大量實際使用經驗表明，不同原理的儀器資料之間並沒有非常高的結果一致性，且存在超過10%的誤差，然而不同儀器間的資料相關性非常高。造成這種狀況的原因在於不同廠家的儀器進行校準時，所使用的參比儀器不具有完全一致的基準。