【關(guān)鍵詞】空氣質(zhì)量；自動監(jiān)測；手工監(jiān)測；方法原理；對比分析

前言

隨著社會的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測越來越被人們所重視。環(huán)境空氣質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到環(huán)境的改善和人類的健康，為了能及時準(zhǔn)確地反映出環(huán)境空氣質(zhì)量，丹東市于2000年、丹東市下屬的東港市于2012年相繼開展了環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測[1]，取代了原先采用的環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測方法[2]，丹東市的其他縣級監(jiān)測站還在采用手工監(jiān)測方法。本文就環(huán)境空氣質(zhì)量的自動監(jiān)測方法與手工監(jiān)測方法及原理進(jìn)行對比分析，并指出它們的優(yōu)缺點。

1.空氣質(zhì)量自動監(jiān)測與手工監(jiān)測的比較

目前環(huán)境空氣質(zhì)量分析監(jiān)測項目主要是二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入顆粒物（PM10）三種污染物。環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測方法是一套自動監(jiān)測儀器為核心的自動“測—控"系統(tǒng)，主要由自動監(jiān)測中心站和各個監(jiān)測子站組成，中心站由微機(jī)控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控、調(diào)用、處理、存儲、上傳等，子站主要由樣品采集、空氣自動分析儀、氣象參數(shù)傳感器、動態(tài)自動校準(zhǔn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)以及條件保證系統(tǒng)等組成，無需化驗室化驗。手工監(jiān)測由現(xiàn)場采樣和化驗室分析兩部分組成。

1.1 自動監(jiān)測PM10與手工監(jiān)測PM10的比較

自動監(jiān)測PM10是現(xiàn)在采用3種方式，β射線法、振蕩天平法和光散射法，以β射線法進(jìn)行比較和說明。

β射線法就是將β射線通過特定物質(zhì)后，其強(qiáng)度衰減程度與所透過的物質(zhì)質(zhì)量有關(guān)，而與物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)無關(guān)。通過測清潔濾帶（未采塵）和采塵濾帶（已采塵）對β射線吸收程度的差異來測定采塵量。β射線法測定PM10就是采用β射線原理，利用抽氣泵對大氣進(jìn)行恒流采樣，經(jīng)PM10切割器切割后大氣中的PM10顆粒物吸附在β源和蓋革計數(shù)管之間的濾紙表面上，采樣前后蓋革計數(shù)管計數(shù)值的變化反映了濾紙上吸附灰塵的質(zhì)量變化，由此可以得到采樣空氣中PM10的濃度。氣路中溫度檢測器、壓力檢測器及流量檢測器保證了氣體流量的穩(wěn)定及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

手工監(jiān)測PM10[3]的分析主要采用重量法進(jìn)行測量：根據(jù)在現(xiàn)場PM10采樣，那會實驗室進(jìn)行恒重、稱重，根據(jù)采樣前后濾膜重量之差及采樣體積計算PM10的濃度值。

1.2 自動監(jiān)測NO2與手工監(jiān)測NO2的比較

NO2自動分析儀：NO與O3發(fā)生反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的NO2，在返回基態(tài)時發(fā)射特征光，發(fā)光強(qiáng)度與NO濃度成正比。NO2不與O3發(fā)生反應(yīng)，可通過鉬催化還原反應(yīng)（315℃）將NO2轉(zhuǎn)換成NO后進(jìn)行測量。如果樣氣通過鉬轉(zhuǎn)換器進(jìn)入反應(yīng)管，則測量的是NOx，NOx與NO濃度之差即為NO2。

手工監(jiān)測NO2[4]是采用大氣采樣器采集環(huán)境空氣，用吸收液采集吸收。采樣器主要是采取單片機(jī)控制系統(tǒng)的原理控制恒流和恒溫，在恒流和恒溫的條件下，通過抽氣泵作用將大氣通過進(jìn)氣嘴進(jìn)入裝有吸收液的采樣瓶，被有選擇吸收后，經(jīng)干燥瓶、過濾器，抽氣泵、緩沖瓶、轉(zhuǎn)子流量計、排氣嘴排出到大氣。在現(xiàn)場采集的樣品用HJ 479—2009鹽酸萘乙二胺分光光度法來測定二氧化氮：空氣中的二氧化氮與吸收液中的對氨基苯磺酸進(jìn)行重氮化反應(yīng)再與N—（1—萘基）乙二胺鹽酸作用，生成粉紅色的偶氮染料，在波長540—545nm之間處測得吸光度，吸光度與濃度值成正比，從而測出NO2濃度值。

1.3 自動監(jiān)測SO2與手工監(jiān)測SO2的比較

SO2自動分析儀：基于SO2分子接收紫外線（214 nm）能量成為激發(fā)態(tài)分子，在返回基態(tài)時，發(fā)出特征熒光，由光電倍增管將熒光強(qiáng)度信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過電壓/頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送給CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。當(dāng)SO2濃度較低，激發(fā)光程較短且背景為空氣時，熒光強(qiáng)度與SO2濃度成正比。采用空氣除烴器可消除多環(huán)芳烴（PAHs）對測量的干擾。自動監(jiān)測SO2是采用非脈沖Zn燈發(fā)出的光線經(jīng)過過濾為單色光并聚集在SO2的反應(yīng)室進(jìn)行的。這種紫外激發(fā)光速的強(qiáng)度同時被光通量檢測器測定，反應(yīng)室樣氣中的SO2分子被紫外光激發(fā)輻射出高波長的熒光，通過檢測熒光強(qiáng)度得到SO2濃度。

手工監(jiān)測SO2[5]是采用大氣采樣器采集環(huán)境空氣：采樣器主要是采取單片機(jī)控制系統(tǒng)的原理，控制恒流和恒溫的條件下，通過抽氣泵作用將大氣通過進(jìn)氣嘴進(jìn)入裝有吸收液的采樣瓶，被有選擇的吸收后，經(jīng)干燥瓶、過濾器、抽氣泵、緩沖瓶、轉(zhuǎn)子流量計、排氣管排出到大氣中去。SO2分析是根據(jù)HJ 482—2009副玫瑰苯胺分光光度法來進(jìn)行，SO2被甲醛緩沖溶液吸收后，生成穩(wěn)定的羥甲基磺酸加成化合物。在樣品溶液中加入氫氧化鈉加成化合物分解，釋放出的SO2與鹽酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色化合物，用分光光度計在577nm處進(jìn)行測定，所測得的吸光度與濃度值成正比，從而得出SO2濃度值。

2.空氣質(zhì)量自動監(jiān)測與手工監(jiān)測優(yōu)缺點比較

（1）空氣質(zhì)量自動監(jiān)測能夠及時、準(zhǔn)確地測量出空氣中每一時刻污染物的濃度，不僅能夠提供日均值，而且每天的最高值、Z低值都能及時反映出來，避免人為因素所造成的誤差。這種自動監(jiān)測的方法不用把采集的樣品拿回到實驗室，不需要化驗分析，直接讀出測試結(jié)果。但自動監(jiān)測儀器昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高，對供電要求嚴(yán)格，操作相對復(fù)雜，不易掌握。

（2）手工監(jiān)測經(jīng)過多年的使用，逐漸被人們所認(rèn)同，但手工監(jiān)測采樣時間長，不能及時報出空氣中污染物的濃度，只能提供日均值，易發(fā)生人為誤差。這種方法在外面采集的樣品要拿回到實驗室進(jìn)行化驗分析，要有實驗室儀器設(shè)備和人員與之配套。但運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡單、易掌握。

3.結(jié)語

對比兩種監(jiān)測方法，綜合分析和環(huán)境空氣監(jiān)測的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，建立空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)是大氣環(huán)境監(jiān)測技術(shù)發(fā)展方向，現(xiàn)已經(jīng)被我國各大、中城市普遍采用。隨著環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測儀器的不斷發(fā)展及我國經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng)，空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)會越來越完善，越來越為人們所重視，空氣質(zhì)量日報及實時報告會更加及時準(zhǔn)確，以利于社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和滿足人們對環(huán)境的了解等需求。