《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》編制說明

附件3《環(huán)境空氣顆粒物（ PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法（征求意見稿）》編制說明《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》編制組二〇二〇年五月項目名稱：環(huán)境空氣顆粒物（ PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法項目統(tǒng)一編號：2019-8承擔單位：中國環(huán)境監(jiān)測總站編制組主要成員：鐘琪、張楊、王強、段玉森、吳迓名、陳彥寧、裴成磊、蔣昌譚、李靈、張文革標準所技術管理負責人：曹宇、余若禎監(jiān)測司質管處項目負責人：滕曼、楚寶臨i目錄1項目背景.......................................................................................................................................11.1任務來源................................................................................................................................11.2工作過程................................................................................................................................12標準制修訂的必要性分析...........................................................................................................22.1環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）的危害.........................................................................22.2相關環(huán)保標準和環(huán)保工作的需要32.3現(xiàn)行標準的實施情況和存在的問題43國內外相關監(jiān)測方法標準研究...................................................................................................63.1主要國家、地區(qū)及國際組織相關標準研究........................................................................63.2國內相關標準研究..............................................................................................................103.3顆粒物自動監(jiān)測儀器的技術現(xiàn)狀和應用情況..................................................................114標準制訂的基本原則和技術路線.............................................................................................154.1標準修訂的基本原則..........................................................................................................154.2標準制訂的技術路線..........................................................................................................155方法研究報告.............................................................................................................................175.1適用范圍..............................................................................................................................205.2規(guī)范性引用文件..................................................................................................................205.3術語和定義..........................................................................................................................205.4系統(tǒng)組成和原理..................................................................................................................215.5技術要求..............................................................................................................................235.6性能指標和檢測方法..........................................................................................................256方法驗證.....................................................................................................................................347參考文獻.....................................................................................................................................35附方法驗證報告...........................................................................................................................36ii《環(huán)境空氣顆粒物（ PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法（征求意見稿）》編制說明項目背景1.1 任務來源根據(jù)生態(tài)環(huán)境部《關于開展2019年度國家環(huán)境保護標準項目實施工作的通知》 （環(huán)辦函﹝2019﹞461號），按照《國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理辦法》 （國環(huán)規(guī)科技﹝ 2017﹞1號）的有關要求，生態(tài)環(huán)境部下達了修訂《環(huán)境空氣顆粒物（ PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》（ HJ653-2013）項目計劃，項目的統(tǒng)一編號為 2019-8。標準的修訂由中國環(huán)境監(jiān)測總站牽頭， 合作單位為上海市環(huán)境監(jiān)測中心、 重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心、廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站和中國計量科學研究院。1.2 工作過程（1）成立標準編制小組2019年6月承擔了“環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法（HJ653-2013）”標準的修訂工作。接到該標準修訂工作任務后，立即組織合作單位上海市環(huán)境監(jiān)測中心、 重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心、 廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站和中國計量科學研究院成立了標準編制組，召開了標準修訂內部工作啟動會。（2）查詢國內外相關標準和文獻資料2019年6月-9月，查詢國內外最新的相關監(jiān)測標準和文獻資料。結合現(xiàn)行的 PM10和PM2.5監(jiān)測方法標準技術規(guī)范，綜合分析相關資料。研究現(xiàn)有的顆粒物自動監(jiān)測儀器的技術現(xiàn)狀、功能和主要參數(shù)， 調研我國各地顆粒物監(jiān)測和管理要求， 仔細分析現(xiàn)行該標準存在的問題，提出相應的解決方案。研究近年來顆粒物自動監(jiān)測系統(tǒng)原理、 結構和功能的提升， 提出對儀器功能和性能指標的要求，從切割器、采樣流量、參數(shù)控制、溫度影響等各個環(huán)節(jié)把控儀器的質量。依據(jù)2013年至今的適用性檢測經驗，在此基礎上編寫標準（草案）和編制說明。（3）完成標準草案和編制說明2019年9月20日，中國環(huán)境監(jiān)測總站科技處組織召開中國環(huán)境監(jiān)測總站內部的專家審議會，專家們詳細聽取了該標準的技術路線、主要研究內容、開題報告和標準（草案）內容，認為該標準修訂的技術路線可行。（4）開題論證，確定標準制訂的技術路線2019年10月18日，生態(tài)環(huán)境部監(jiān)測司和環(huán)境標準研究所在北苑賓館組織召開了開題論證會，與會專家通過質詢、討論，認為本標準定位準確，適用范圍合理，主要內容及編制標準的技術路線可行，同時提出具體修改意見。論證意見主要有：11、明確要求采樣管具備加熱功能，并顯示和記錄相關參數(shù)；2、建議進一步研究儀器主要參數(shù)的管理規(guī)定，進一步研究不同環(huán)境、不同條件下光散射原理儀器與參比方法的可比性。（5）開展實驗研究工作，組織方法驗證2019年10月-12月，課題組組織開展驗證實驗。使用國家網(wǎng)內幾款廣泛使用的顆粒物自動監(jiān)測系統(tǒng)，選取國內典型的有代表性的區(qū)域， 如重點關注地區(qū)的京津冀地區(qū)和長三角地區(qū)、高污染西部地區(qū)、高溫高濕地區(qū)的華南地區(qū)，研究不同氣候條件下，顆粒物自動監(jiān)測系統(tǒng)的適用性和可靠性。（6）編寫標準征求意見稿和編制說明（含方法驗證報告）2019年12月，在驗證實驗的基礎上，編制完成并提交標準征求意見稿、編制說明及方法驗證報告。（7）召開征求意見稿站內審議會2019年12月20日，總站科技處組織召開標準征求意見稿的站內審議會，通過了專家審議，并提出以下意見：1、提高數(shù)據(jù)有效率指標由 85%至90%；2、標準文本中的計算公式格式按照新的規(guī)定進行統(tǒng)一調整；3、完善編制說明中的內容，應詳述修訂的內容、原因等。（8）召開征求意見稿專家審議會2020年5月21日，生態(tài)環(huán)境部監(jiān)測司和環(huán)境標準研究所組織召開了標準征求意見稿的專家審議會，與會專家通過質詢、討論，認為標準內容詳實準確，并一致同意該標準進行征求意見。標準制修訂的必要性分析2.1環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）的危害環(huán)境空氣顆粒物是大氣質量評價中的一個重要指標。顆粒物在大氣中的作用取決于其物理和化學性質。物理性質包括顆粒物的質量濃度、數(shù)量濃度、單個顆粒大小和形貌、粒度分布、表面積及體積、顯微形貌、顆粒的聚集特性等以及顆粒物的吸附性、吸濕性以及對光的吸收和散射性等；化學性質包括顆粒物元素組成、無機和有機化學組分及分布、化學成分的可溶性、顆粒物表面非均相反應及礦物組成等。從顆粒物的來源分為自然來源及人為來源。人為來源又包括工業(yè)源及非工業(yè)源；工業(yè)源由工業(yè)燃料燃燒、工業(yè)窯爐及生產性粉塵（包括冶金、建材、機械制造、建筑業(yè)等產出的粉塵）組成；非工業(yè)源為二次揚塵及民用燃料燃燒所產生的粉塵。由于不同地方顆粒物的來源及形成條件不同，其化學組成和物理化學性質差異較大。從粒徑大小來分，可分為粗顆粒物和細顆粒物。細顆粒物只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，細顆粒物粒徑小，富含大量的有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質量的影響更大。21、顆粒物使得灰霾現(xiàn)象高發(fā)灰霾是近年來顯著影響城市和區(qū)域的一種空氣污染現(xiàn)象。 由于我國經濟迅速發(fā)展、 城市化進程加快、相應能源消耗和生產所引起的污染物排放基數(shù)增大， 在不利的天氣條件下， 我國城市和區(qū)域灰霾現(xiàn)象頻繁發(fā)生， 影響范圍越來越大， 成為近年我國城市和區(qū)域性大氣污染的熱點問題。發(fā)生灰霾天氣時，PM10及PM2.5濃度較非灰霾天氣時增加明顯，表明顆粒物濃度增加是灰霾產生的重要原因之一。2、顆粒物對人類健康危害很大顆粒物能飄到較遠的地方， 其影響范圍很大。 研究表明，粒徑越小的顆粒物對人體健康的危害越大，可進入呼吸道的部位越深。 10μm直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道， 2μm以下的可深入到細支氣管和肺泡。 細顆粒物進入人體到肺泡后， 直接影響肺的通氣功能， 使機體容易處在缺氧狀態(tài)。 暴露于污染的空氣可以造成長期的健康危害， 影響心血管和呼吸系統(tǒng)功能，進而導致早逝。短時間、高劑量的空氣顆粒污染物暴露顯著增加因病就診和住院人數(shù)，造成對空氣污染水平變化敏感人群的早逝。2.2 相關環(huán)保標準和環(huán)保工作的需要《環(huán)境空氣質量標準》（ GB3095）是我國環(huán)境空氣質量評價的重要標準。該標準頒布以來，將氣態(tài)（二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和臭氧）、總懸浮顆粒物和 PM10六個參數(shù)作為基本污染物進行空氣質量評價。2012年大氣灰霾頻發(fā)后，將PM2.5寫入環(huán)境空氣質量標準中（其濃度限值見表1），替代總懸浮顆粒物，且作為我國環(huán)境空氣質量監(jiān)測中的最為重要的污染物指標。從 2012年各地區(qū)逐步全面建設 PM2.5監(jiān)測能力，除個別南方地區(qū)臭氧污染特征明顯以外，各個地區(qū)空氣監(jiān)測中的首要污染物基本都是 PM2.5。2017年，國務院《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》 明確要求“修改《環(huán)境空氣質量標準》中關于監(jiān)測狀態(tài)的有關規(guī)定， 實現(xiàn)與國際接軌 ”，并于2018年正式發(fā)布《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095）修改單，規(guī)定顆粒物及其組分按照實際監(jiān)測時的大氣溫度和壓力開展監(jiān)測。隨著環(huán)境管理的加強和藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的實施，我國空氣顆粒物（ PM10和PM2.5）的濃度顯著下降，但仍然有很多地區(qū)不能達到《環(huán)境空氣質量標準》（ GB3095）標準中對環(huán)境空氣細顆粒物的標準限值的要求。在環(huán)境空氣質量監(jiān)測和評價中，仍然把 PM10和PM2.5作為監(jiān)測和管理的重心。在我國已開展PM2.5監(jiān)測多年的當下，更有必要借鑒近年來監(jiān)測中摸索的經驗和存在的問題，根據(jù)實際環(huán)境管理和評價的需求，建立一套完整全面的監(jiān)測技術體系，達到以標準監(jiān)測方法為基準， 完善自動監(jiān)測儀器性能考核， 強化監(jiān)測儀器運維和質控等全過程管理。從國家層面，提高環(huán)境空氣細顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學性和準確性。因此，自動監(jiān)測儀器性能的優(yōu)劣從源頭直接決定了監(jiān)測數(shù)據(jù)的最終質量， 進而影響監(jiān)測數(shù)據(jù)評價的準確性和一致性。從國外應用經驗看，美國、歐洲、日本均對進入監(jiān)測網(wǎng)絡的自動儀器性能有明確的技術要求并不斷優(yōu)化； 此外，不同原理的監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)必須統(tǒng)一到標準分析方法，確保全國監(jiān)測數(shù)據(jù)可比， 這都有賴于完善合理的自動監(jiān)測儀器適用性檢測技術要求。3表1環(huán)境空氣質量標準對細顆粒物監(jiān)測限值的要求標準限值（μg/m）3標準號標準名稱項目平均時間一級一級PM10年平均4070環(huán)境空氣質量24小時平均50120GB3095標準年平均1535PM2.524小時平均3575注：環(huán)境空氣功能區(qū)分為二類：一類為自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的區(qū)域；二類區(qū)為居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農村地區(qū)。一類區(qū)適用一級濃度限值，二類區(qū)適用二級濃度限值。2.3 現(xiàn)行標準的實施情況和存在的問題2013年由原環(huán)保部組織編制并發(fā)布了《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》（HJ653-2013）標準，同年，中國環(huán)境監(jiān)測總站以此為依據(jù)，在北京正式開展環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）自動監(jiān)測儀器適用性檢測工作，檢測技術指標項目包括：測量范圍、最小顯示單位、時鐘誤差、溫度測量示值誤差、流量測試、校準膜重現(xiàn)性、平行性、有效數(shù)據(jù)率、參比方法比對測試（四個季節(jié)每季節(jié)1次）等，檢測周期約一年，截止目前已完成70余款儀器的性能檢測。近年來，隨著環(huán)境管理要求逐步提高，監(jiān)管手段逐步強化，我國環(huán)境空氣治理管控初見成效，環(huán)境空氣PM10和PM2.5濃度總體呈現(xiàn)明顯下降趨勢，這對PM10和PM2.5自動監(jiān)測儀器性能質量提出了更高的要求；同時隨著PM10和PM2.5自動儀器在國內的廣泛應用，諸如性能質量、不同地域適用性、參數(shù)設定以及運行維護等方面的問題也逐步顯現(xiàn)。因此對現(xiàn)行的《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》（HJ653-2013）提出了新的需求，應適時結合當前PM10和PM2.5監(jiān)測現(xiàn)狀以及管理要求進一步優(yōu)化完善，加強儀器的精細化管理，從源頭提高顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)質量。主要體現(xiàn)在以下四個方面：（1）提高對自動監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)準確性的要求本標準2013年編制時，由于我國 PM2.5監(jiān)測剛剛起步，缺少PM2.5自動監(jiān)測經驗和儀器測試數(shù)據(jù)，因此主要參考了美國 EPA法規(guī)CFR-40-part-53：“AMBIENT AIRMONITORINGREFERENCEANDEQUIVALENT METHODS”標準中的技術指標體系和檢測方法。 該標準中以“參比方法比對測試” 作為衡量自動監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)準確度的主要指標， 即以手工監(jiān)測數(shù)據(jù)為基準，與自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比對測試，通過線性回歸計算求得斜率、截距和相關系數(shù)，來評價自動監(jiān)測儀器性能。這個方法雖然復雜，但比較科學，能在檢測儀器一致性的同時，有效評估自動監(jiān)測與手工基準方法之間的相關性和準確度。但由于我國 2012年PM2.5污染較為嚴重，濃度本底較高，并考慮到國產PM2.5自動監(jiān)測儀器研發(fā)和生產剛起步，性能水平較進口產品還有較大差距，在相應指標設置上，較美國適當放寬了要求。近年來，隨著環(huán)境空氣質量顯著改善， 顆粒物濃度普遍降低， 原有較為寬松的準確性考核尺度已難以滿足當前越發(fā)嚴格的環(huán)境管理要求。 因此，應結合以往檢測數(shù)據(jù)， 同時在全國4范圍內開展更為全面的驗證測試，評估進一步加嚴指標的合理性和可行性，達到整體提升顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確度的目的。（2）加強對儀器在不同地區(qū)不同環(huán)境條件下適用性的評價環(huán)境空氣PM10和PM2.5自動監(jiān)測結果往往容易受到地域成分、環(huán)境條件、氣候特征等外界因素的影響，因此，國外一般需要選擇多個不同特點條件的場所在不同季節(jié)進行自動監(jiān)測儀器比對測試，綜合評估儀器性能。例如美國EPA在進行參比測試時，會選取硝酸鹽、硫酸鹽有機化合物和氣溫、濕度、海拔高度等有代表性的化學和氣象特征的五個地區(qū)，進行多地區(qū)多季節(jié)的測試。我國PM10和PM2.5自動監(jiān)測儀器適用性檢測，限于2012年當時的檢測條件、能力和迫切的環(huán)境管理需求，僅在北京一個地區(qū)開展檢測工作，雖然也進行春、夏、秋、冬四個不同季節(jié)的比對測試，但我國地域幅員遼闊，南北、東西地理、氣候等環(huán)境條件差異較大，從不同地區(qū)環(huán)境空氣PM10和PM2.5自動監(jiān)測儀器的運行狀況看，尤其是南方高溫高濕、西北高風速高海拔等地的表現(xiàn)，單一場地的檢測無法滿足綜合評估儀器的性能質量和環(huán)境適用性，原標準中的檢測要求對環(huán)境管理的有效支撐明顯不足。當前中國環(huán)境監(jiān)測總站已建設完成南方（深圳）檢測場地，并籌劃西北、中部地區(qū)測試場地，用于該類儀器的性能測試。（3）規(guī)范對“采樣管加熱控制”等參數(shù)的管理受自動監(jiān)測儀器原理的制約， 如果儀器測量單元混入水分， 將對測量結果產生極大干擾。為最大程度規(guī)避這一問題的影響， 現(xiàn)有自動監(jiān)測儀器的解決思路通常對采樣管進行加熱。 但是當面對高溫高濕和溫濕度劇烈變動等復雜情況時， 既要去除顆粒物中的水分又要避免高溫加熱導致易揮發(fā)性物質的損失， 因此需采取合理的加熱控制方式， 當前以動態(tài)加熱方式為主流，涉及主要參數(shù)包括采樣管加熱功率、采樣管最低加熱功率、采樣管最高加熱溫度、動態(tài)加熱濕度點設定等參數(shù)。該標準2013年制定時，重點考核自動監(jiān)測儀器與手工方法參比測試的準確性，對儀器內部結構、參數(shù)設置等沒有詳細的規(guī)定。 但是近年來在監(jiān)測網(wǎng)絡實際運行中暴露出眾多在利用該環(huán)節(jié)作弊的問題，不同地區(qū)參數(shù)設置差異較大，嚴重干擾自動監(jiān)測儀器正常測量結果，已經成為環(huán)節(jié)管理中一個漏洞。因此，為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，適應管理的需要，應加強對自動儀器及主要部件重要參數(shù)的研究， 明確對加熱方式及參數(shù)設置的要求， 彌補環(huán)境監(jiān)測和管理中發(fā)現(xiàn)的漏洞。（4）滿足新的環(huán)境管理要求按照當前環(huán)境管理要求， 為了更科學的評價環(huán)境空氣質量， 顆粒物監(jiān)測濃度由標準狀態(tài)濃度向實際狀態(tài)濃度轉變。 根據(jù)標準狀態(tài)濃度和實際狀態(tài)濃度的計算公式， 可知不同溫度大氣壓條件下數(shù)據(jù)變化關系，標準狀態(tài)濃度和實際狀態(tài)濃度之間有差異。尤其夏季平均溫度20℃，實際狀態(tài)濃度比標準狀態(tài)濃度低 10%?，F(xiàn)行標準中儀器質量的考核均以標準狀態(tài)濃度為基準，該項變化將直接影響標準中參比測試等指標設置的結果和依據(jù)。 因此，須盡快開展相關的配套技術研究，服務于環(huán)境管理。5國內外相關監(jiān)測方法標準研究3.1 主要國家、地區(qū)及國際組織相關標準研究 美國20世紀50年代工業(yè)國家爆發(fā)的空氣污染事件對健康、生態(tài)環(huán)境和經濟造成的嚴重影響，促使美國政府開始研究空氣污染問題并著手建立空氣質量管理系統(tǒng)。美國政府于 1955年出臺了空氣污染控制行動計劃，開始為地方和州政府提供研究和培訓經費，1963年又制訂了《清潔空氣行動計劃》，并于1967年頒布了《空氣質量行動計劃》，1971年4月美國頒布了第一個顆粒物環(huán)境質量標準。采用總懸浮顆粒物（TSP）作為顆粒物標志物，其一級標33準的日均濃度為150μg/m，且規(guī)定每年超標濃度不得超過一次，年均濃度75μg/m。TSP濃度二級標準的日均濃度為32013年3月頒260μg/m，且規(guī)定每年超標濃度不得超過一次。布了新修訂的環(huán)境空氣質量標準：1）修訂PM2.5的一級質量標準年均濃度為3，保12μg/m留二級質量標準年均濃度33，修15μg/m；2）保留PM2.5的一級質量標準日均濃度為35μg/m訂空氣質量指數(shù)來對應新修訂的標準濃度；3）保留PM10日均濃度，保留PM2.5和PM10的二級標準濃度。明確PM2.5日均濃度可達到對能見度保護的要求。美國EPA在開展顆粒物的監(jiān)測中，形成一套相對完整的儀器設備檢測、現(xiàn)場性能評估的技術規(guī)范、質量保證和質量控制標準，體系健全，并且已經被廣泛運用。主要包括法規(guī)40的part50、part53和part58，對顆粒物監(jiān)測過程中質量控制和質量保證提出了技術要求，對顆粒物監(jiān)測儀器提出了技術指標和檢測方法。環(huán)境空氣 PM2.5監(jiān)測技術與監(jiān)測儀器在國外起步較早，早在上個世紀九十年代在美國就開始關注并研究環(huán)境空氣 PM10和PM2.5的監(jiān)測。美國環(huán)保局（EPA）頒布實施了 EPACFR40PART50和PART53等環(huán)境空氣PM2.5監(jiān)測儀器相關技術規(guī)范和儀器檢測方法，并以此為檢測依據(jù)，通過委托有資質的國家研究實驗室（如NationalExposureResearchLaboratory等）進行測試的方式開展有關PM10和PM2.5采樣器和連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的認證檢測工作，通過認證檢測的儀器名錄公布在EPA的官方網(wǎng)站上。美國環(huán)境空氣PM10監(jiān)測儀器分成兩類：參比儀器和等效儀器兩種。等效儀器包括非標準采樣器和自動監(jiān)測儀器；而 PM2.5監(jiān)測儀器分成四類：參比儀器、Ⅰ類等效儀器、Ⅱ類等效儀器和Ⅲ類等效儀器。參比儀器、Ⅰ類等效儀器、Ⅱ類等效儀器均為環(huán)境空氣PM2.5采樣器，Ⅲ類等效儀器為環(huán)境空氣PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。參比儀器：是一種標準環(huán)境空氣PM2.5采樣器。美國EPA規(guī)范40CFRpart50附錄L中明確規(guī)定出一種環(huán)境空氣PM2.5采樣器的結構，包括采樣入口設計、采樣器流量、切割器的類型、切割器的尺寸和構造等；并給出該類采樣器的制造工藝圖。美國規(guī)定，這種與EPA規(guī)范40CFRpart50附錄L中要求完全一致的環(huán)境空氣PM2.5采樣器為參比儀器。如：安德森的小流量采樣器。Ⅰ類等效儀器：是一種環(huán)境空氣PM2.5采樣器。它與參比儀器的要求基本相同，沒有本質區(qū)別，在采樣器流量和切割器等要求方面完全一致，只在采樣方式上存在較小差異。如：采用自動換膜方式的小流量采樣器。Ⅱ類等效儀器：是一種環(huán)境空氣PM2.5采樣器。與規(guī)范 40CFRpart50中規(guī)定的切割器尺寸、切割器原理和采樣入口流量等方面存在明顯不同之處的環(huán)境空氣PM2.5采樣器。Ⅲ類等效儀器：即指環(huán)境空氣PM2.5連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，其監(jiān)測分析原理一般包括β射線吸收法、振蕩天平法和光譜法。6從測試指標上可分為實驗室檢測指標和現(xiàn)場比對測試。 根據(jù)不同類型的儀器， 要求在不同地區(qū)、不同季節(jié)進行現(xiàn)場比對測試。 選擇的測量地點應該能提供關于硝酸鹽、 硫酸鹽有機化合物和氣溫、濕度、海拔高度等有代表性的化學和氣象特征。對于Ⅲ類等效儀器，應該在表4中四個位置（A、B、C、D）中選擇一個測量地點（如表 2）。對于Ⅱ級等效儀器，應該從這些位置中選擇兩個測量地點，一個西部測量地點（ A或B），一個中西部或東部測量地點（C或D）。測試的季節(jié)為夏季和冬季。表2美國EPA進行PM2.5參比比對測試現(xiàn)場要求測量地點測量地點測量地點特征類等效儀器（總數(shù)：2）類等效儀器（總數(shù)：5）

ABCD洛杉磯盆地或加西部城市如丹拂、東北部或大西洋利福利亞中央谷鹽湖市或阿爾伯美國中西部城市中部的城市地克基較高濃度的天氣寒冷，海拔較氣溫變化幅度大、較高硫酸鹽濃度硝酸鹽濃度高和和較高的相對濕PM2.5、硝酸鹽和高，風大，灰塵多半揮發(fā)性有機物冬季時間長度測量地點A或B,測量地點C或D,任意季節(jié)任意季節(jié)冬季和夏季冬季冬季夏季與顆粒物監(jiān)測和儀器性能有關的主要標準文件有：（1）USEPACFR40part50—NATIONAL PRIMARY ANDSECONDARY AMBIENTAIRQUALITY STANDARDS譯文：環(huán)境空氣監(jiān)測參比和等效方法主要內容：該法規(guī)詳細規(guī)定了美國的環(huán)境空氣氣態(tài)污染物、 顆粒物的一級和二級質量標準，并針對氣態(tài)污染物、 TSP、PM10和PM2.5標準分析方法做了明確的規(guī)定， 規(guī)定TSP、PM10和PM2.5標準分析方法為手工重量法。（2）USEPACFR40part53--AMBIENT AIR MONITORING REFERENCE ANDEQUIVALENT METHODS譯文：環(huán)境空氣質量監(jiān)測方法——參比和等效方法主要內容：該法規(guī)詳細規(guī)定了環(huán)境空氣顆粒物監(jiān)測的手工重量法為參比方法，并給出一級等效方法、二級等效方法和三級等效方法。一級和二級等效方法仍為手工方法，三級等效方法為自動監(jiān)測方法。提出了自動監(jiān)測儀器的主要技術指標和檢測方法。 歐洲歐洲大氣污染的控制開展較早， 早期為解決由燃煤引起的煤煙型污染問題， 以英國為首的歐洲國家普遍采取了提高煙囪高度， 消除低矮源和大規(guī)模使用除塵、 脫硫技術的控制策略，并通過對燃煤電廠實施天然氣替代等方式， 改變能源結構，控制煤炭燃燒過程二氧化硫和煙塵的排放?？紤]到大氣污染物會導致跨界污染現(xiàn)象，歐盟經濟委員會于 1979年簽署了大氣污染遠程跨界公約， 目的是為了控制大氣跨界污染， 作為該公約的延伸， 隨后簽訂了 8個議定書，按時間順序分別對硫、顆粒物、氮氧化物、揮發(fā)性有機物、持久性污染物、重金屬等7進行排放控制或削減。歐盟于20世紀70年代早期開始著手環(huán)境保護工作， 1987年環(huán)境保護寫進了憲法條文。1980年歐盟依據(jù) 80號指令頒布了空氣質量限值，并制訂二氧化硫、懸浮顆粒物的指導值，隨后相繼頒布了鉛、二氧化氮和臭氧的限值； 1996年頒布了空氣質量框架指令和相關指令，目標是要建立對歐盟成員國空氣質量進行評估和管理的統(tǒng)一機構； 2001年正式通過了減排指令，該指令強制性地明確了歐盟成員國對二氧化硫、 氮氧化物、氨氣和揮發(fā)性有機物的減排目標。世界衛(wèi)生組織歐洲區(qū)辦公室于 1987年、2000年和2005年相繼頒布了歐洲空氣質量導則，為空氣顆粒污染物制訂基準。歐洲現(xiàn)行的環(huán)境空氣質量標準和監(jiān)測體系基于 2008年歐洲議會和歐盟理事會共同頒布的歐洲環(huán)境空氣質量及清潔空氣指令（ 2008/50/EC）。該指令在空氣質量標準、監(jiān)測點位布設、污染物監(jiān)測方法、空氣質量評價與管理、清潔空氣計劃、信息發(fā)布、空氣質量報告等方面做出了原則性的技術規(guī)定，是歐洲各國開展空氣質量監(jiān)測、評價、管理的指導性文件。大氣顆粒物（PM，包括PM10和PM2.5)是歐洲環(huán)境空氣質量監(jiān)測和達標管理的重點之一， 2008/50/EC指令中詳細規(guī)定了大氣顆粒物的濃度限值、布點原則、監(jiān)測方法等一系列監(jiān)測管理相關內容。歐洲的大氣顆粒物質量濃度的參比監(jiān)測方法 （基準方法）為重量法，并針對PM10、PM2.5均制定了相應的方法標準，分別為 EN12341：1998、EN14907：2005，目前這 2項標準已由歐洲標準委員會修訂歸納為一項標準（ EN12341：2014）。規(guī)定了自動監(jiān)測方法為等效方法，并在“GUIDETOTHEDEMONSTRATION OFEQUIVALENCE OFAMBIENT AIRMONITORING METHODS”指南中給出自動儀器應符合的性能指標和檢測方法。 同時，德國TUV作為歐洲知名的檢測機構，在對該類儀器進行檢測時，在該指南基礎上，還依據(jù)德國工程師協(xié)會編制的 VDI4202Blatt1和VDI4203Blatt3文件。只有同時滿足以上 3份標準中要求，才能獲得認證。從測試指標上仍可分為實驗室檢測指標和現(xiàn)場比對測試指標。 現(xiàn)場比對測試中，要求考慮氣候溫濕度條件（高溫高濕和低溫干燥） 、風速（高風速和低風速）以及半揮發(fā)性組分的影響，至少進行 4次比對測試，覆蓋至少 2個地區(qū)。測試的季節(jié)為夏季和冬季。1）Directive2008/50/ECTheEuropeanParliamentandoftheCouncilof21May2008onambientairqualityandcleanerairforEurope譯文：歐洲 2008/50/EC指令主要內容：規(guī)定了歐洲的空氣質量標準、監(jiān)測點位布設、污染物監(jiān)測方法、空氣質量評價與管理、清潔空氣計劃、信息發(fā)布、空氣質量報告等。2）BSEN12341-2014Ambientair-StandardgravimetricmeasurementmethodforthedeterminationofthePM10orPM2.5massconcentrationofsuspendedparticulatematter譯文：環(huán)境空氣顆粒物PM10和PM2.5的質量濃度測量——手工重量分析法主要內容：對重量法監(jiān)測的原理、 質量控制和質量保證措施、 采樣系統(tǒng)構成、稱重設備、濾膜條件、采樣和稱重過程等基礎內容，以及包括天平室、空白膜稱重、采樣時間、樣品保存和輸送、采樣膜稱重等在內的一系列技術要求做出了詳細闡述和規(guī)定。（3）GUIDE TOTHEDEMONSTRATION OFEQUIVALENCE OFAMBIENT AIR8MONITORINGMETHODS譯文：環(huán)境空氣監(jiān)測等效方法驗證指南主要內容：該指南為歐盟2010年1月制定。規(guī)定了環(huán)境空氣質量相關污染物（氣態(tài)和顆粒物）等效方法的技術要求和檢測方法。非標準方法則為等效方法，等效方法不再分級。規(guī)定了顆粒物（PM10和PM2.5）參比方法、等效方法的劃分，并對等效方法的測試認證過程做了詳細的規(guī)定。該指南第9章，主要是關于顆粒物監(jiān)測方法的測量流程。測試流程主要是顆粒物自動換膜采樣器、自動監(jiān)測方法（ β射線法、光散射法等）與參比方法（即采樣稱重）之間的外場比對流程。 指南中對應，自動監(jiān)測方法與參比方法之間需在兩個以上地點， 多個季節(jié)完成至少 4次比對測試，其中每次比對測試至少需要 40天的有效日均值數(shù)據(jù)。比對時需要2臺待測儀器以及 2臺參比儀器。比對數(shù)據(jù)結果評價則按照指南中的數(shù)據(jù)評價流程進行判定，最終評定待測的儀器是否能夠通過比對測試。4）VDI4202Blatt1Point-relatedmeasurementmethodsforgaseousandparticulateairpollutants：Performancecriteriaforperformancetestsofautomatedambientairmeasuringsystems譯文：氣體和顆粒物污染物的測量方法：環(huán)境空氣自動測量系統(tǒng)性能測試的標準主要內容：由德國工程師協(xié)會制定。 確定了顆粒物自動監(jiān)測系統(tǒng)另外的一些實驗室測量項目，包括了溫濕度、流量、氣密性等實驗室檢測項目。5）VDI4203Blatt3Testproceduresforpoint-relatedambientairmeasuringsystemsforgaseousandparticulateairpollutants:Testproceduresforpoint-relatedambientairmeasuringsystemsforgaseousandparticulateairpollutants譯文：定點環(huán)境空氣中氣體和顆粒物污染物測量方法的測試流程： 自動測量系統(tǒng)的測試主要內容：由德國工程師協(xié)會制定。確定了顆粒物自動監(jiān)測系統(tǒng)的另外的一些實驗室測量項目，包括了溫濕度、流量、氣密性等實驗室檢測項目。3.1.3日本日本環(huán)境監(jiān)測和治理工作分為三個歷史階段：（1）公害對策階段。這一階段從上世紀60年代初期到70年代中期。日本政府于1965年成立了公害審議會開始著手解決公害問題。1967年通過了《公害對策基本法》，確立了政府公害對策的基本原則。到1970年，日本內閣設立的公害對策本部提出了包括《公害對策基本法》在內的14項法律交付國會討論并一舉獲得通過。（2）從單純“防止公害”到全面“環(huán)境保護”階段。其重要標志是1972年日本政府制定的《自然環(huán)境保護法》。日本在這一時期引進了美國的環(huán)境影響評價制度，以達到防止公害和保護環(huán)境的雙重目標。（3）80年代以后，日本進入了以能源環(huán)境問題為重點，解決全球環(huán)境問題的階段。日本不同時期的環(huán)境政策也體現(xiàn)在其對顆粒物濃度水平的要求上:在1973年制定的懸浮顆粒物標準為小時濃度不得超過0.2mg/m3，并且日均濃度不得超過0.1mg/m3；2009年制定的PM2.5標準為年平均值不得超過3，這相當于世界衛(wèi)生組織15μg/m《空氣質量準則》第三階段的水平。日本也是以手工方法作為標準分析方法，相關的標準有JISZ8814。自動儀器要滿足相關性能評價要求，相關標準有JISZ8851-2008。在現(xiàn)場比對測試中，要求在都市和非都市兩個地區(qū)分別在夏季和冬季進行比對測試，共計進行4次比對測試。93.2 國內相關標準研究我國環(huán)境空氣顆粒物監(jiān)測工作同樣經歷了由大顆粒監(jiān)測向細顆粒物監(jiān)測的發(fā)展過程。1995年，制定了關于總懸浮顆粒物的手工監(jiān)測標準《環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法》（GB/T15432-1995）。2007年，修訂完成總懸浮顆粒物采樣器的技術要求《總懸浮顆粒物采樣器技術要求及檢測方法》（HJ/T374-2007）。2012年霧霾頻發(fā)后，全面開展顆粒物多粒徑的監(jiān)測工作，逐步將顆粒物監(jiān)測的重心轉向細顆粒物監(jiān)測，制定了PM10和PM2.5手工監(jiān)測重量法標準《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》（HJ618-2011）和《環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）手工監(jiān)測方法（重量法）技術規(guī)范》（HJ656-2013）。在自動監(jiān)測方法，2005年頒布的《環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測技術規(guī)范》中分別對氣態(tài)污染物（二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和臭氧）和PM10自動儀器的性能、安裝和維護環(huán)節(jié)提出要求。2012年，為彌補PM2.5監(jiān)測的空白，將整個監(jiān)測標準體系進行了重新調整，分別形成氣態(tài)污染物自動儀器的技術要求及檢測方法、氣態(tài)污染物自動儀器的安裝和驗收規(guī)范、顆粒物（PM10和PM2.5）自動儀器的技術要求及檢測方法、顆粒物（PM10和PM2.5）自動儀器的安裝和驗收規(guī)范四個標準。我國的顆粒物監(jiān)測中，與國外相同，以手工方法作為標準分析方法，自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)要以手工方法的數(shù)據(jù)為基準，并以參比測試來衡量自動儀器數(shù)據(jù)的準確性。在參比測試中，本標準和國外的要求存在差異，如表3所示。表3 PM2.5參比測試中各國的要求差異比較污染物污染物美國歐洲日本我國儀器數(shù)量3223季節(jié)冬季和夏季冬季和夏季冬季和夏季兩個季節(jié)地點2個地區(qū)2個地區(qū)2個地區(qū)1個地區(qū)PM10合計次數(shù)2442比對天數(shù)≥10≥40≥30≥10斜率1±0.1/1±0.11±0.15截距±5/±5±10相關系數(shù)≥0.97/≥0.95≥0.95儀器數(shù)量3223季節(jié)冬季和夏季冬季和夏季冬季和夏季四個季節(jié)地點4個地區(qū)2個地區(qū)2個地區(qū)1個地區(qū)PM2.5合計次數(shù)5444比對天數(shù)≥23≥40≥30≥23斜率1±0.1/1±0.11±0.15截距±2/±2±10相關系數(shù)≥0.93~0.95/≥0.95≥0.931）《環(huán)境空氣氣態(tài)污染物（SO2、NO2、O3和CO）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》（HJ654-2013）：規(guī)定環(huán)境空氣氣態(tài)污染物連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的技術要求和檢測方法。儀器類型分為點式和長光程儀器，其技術指標主要包括：噪聲、檢出限、精密度、響應10時間、干擾等。（2）《環(huán)境空氣氣態(tài)污染物（ SO2、NO2、O3和CO）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝驗收技術規(guī)范》（HJ193-2013）：規(guī)定了環(huán)境空氣氣態(tài)污染物（SO2、NO2、O3和CO）連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的安裝、調試、試運行和驗收的技術要求。（3）《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗收技術規(guī)范》（HJ655-2013）：規(guī)定了環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的安裝、調試、試運行和驗收的技術要求。（4）《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行和質控技術規(guī)范》（HJ817-2018）：規(guī)定了環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的運行和質控的技術要求。3.3顆粒物自動監(jiān)測儀器的技術現(xiàn)狀和應用情況3.3.1顆粒物監(jiān)測儀器技術情況環(huán)境空氣顆粒物自動監(jiān)測儀器從原理上可分為β射線吸收法、微量振蕩天平法和光散射法三種。1）微量振蕩天平法：在質量傳感器內使用一個振蕩空心錐形管，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質量。當采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質量變化導致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場環(huán)境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物的質量濃度。微量振蕩天平法顆粒物監(jiān)測儀由采樣頭、 切割器、濾膜動態(tài)測量系統(tǒng)、 采樣泵和儀器主機組成（如圖 1所示）。樣品隨后進入配置有濾膜動態(tài)測量系統(tǒng)（ FDMS）的微量振蕩天平法監(jiān)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(tài)，它的振蕩頻率會隨著濾膜上收集的顆粒物的質量變化發(fā)生變化， 儀器通過準確測量頻率的變化得到采集到的顆粒物質量， 然后根據(jù)收集這些顆粒物時采集的樣品體積計算得出樣品的濃度。11圖1微量振蕩天平法儀器的工作原理圖2）β射線吸收法：利用β射線衰減的原理，環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管，經過濾膜后排出，顆粒物沉淀在濾膜上，當β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時，β射線的能量衰減，通過對衰減量的測定便可計算出顆粒物的濃度。β射線法顆粒物監(jiān)測儀由采樣頭、切割器、樣品動態(tài)加熱系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機組成（如圖 2所示）。圖2 β射線法儀器的系統(tǒng)結構圖12在樣品動態(tài)加熱系統(tǒng)中，樣品氣體的相對濕度被調整到 35%RH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 β射線源和β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β射線檢測器檢測到的 β射線強度會相應地減弱。由于 β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 β射線檢測器的顆粒物質量數(shù)值，結合相同時段內采集的樣品體積，最終得出采樣時段的顆粒物濃度。部分儀器，在 β射線法的基礎上，融合光散射法快速響應的特點，研發(fā)出 β射線+光散射融合的顆粒物監(jiān)測儀。（3）光散射法粉塵顆粒受到光照時， 會向各個方向發(fā)射出不同強度的光， 稱之為散射。散射光的強度與顆粒物的濃度、 粒徑以及光源波長強度等因素有密切關系。 在顆粒物粒徑分布穩(wěn)定、 光源波長以及強度穩(wěn)定的條件下， 散射光的強度與顆粒物的濃度線性相關。 光散射法可同時測量多種粒徑的顆粒物， 避免了顆粒物濃度倒掛的問題， 且無樣品的富集過程減少了濾膜濾紙帶等日常消耗品。光散射法受顆粒物組分和水分干擾很大， 單一波長的光散射法儀器基本用于車間粉塵、煤粉等組分和環(huán)境條件單一的監(jiān)測中。近年來，市場出現(xiàn)多波長、寬光譜的光散射原理儀器，并通過了美國 EPA和德國TUV的認證，并在國家空氣質量監(jiān)測網(wǎng)中得到應用。圖3光散射法儀器的系統(tǒng)結構圖3.3.2我國顆粒物自動儀器的應用情況2013年以來，中國環(huán)境監(jiān)測總站在北京昌平區(qū)興壽鎮(zhèn)總站儀器檢測基地，依據(jù)HJ653-2013標準開展了多個型號PM10和PM2.5自動監(jiān)測系統(tǒng)的適用性檢測。截止2019年底，共檢測合格并在有效期內的PM2.5自動監(jiān)測系統(tǒng)產品26個型號（詳見表4），原理為β射線吸收和振蕩天平原理； PM10自動監(jiān)測系統(tǒng)產品 27個型號（詳見表 5），原理為β射線吸收和振13蕩天平原理。我國的國家環(huán)境空氣質量監(jiān)測網(wǎng)中儀器以 β射線吸收原理為主，北京、上海等部分地區(qū)使用振蕩天平原理。表4依據(jù)該標準檢測合格并在有效期內的PM2.5自動監(jiān)測系統(tǒng)序號儀器生產企業(yè)（生產企業(yè)）儀器型號儀器原理1中科天融（北京）科技有限公司TR2C6F-2.5β射線2賽默飛世爾科技（中國）有限公司5030isharpβ射線+光散射3宇星科技發(fā)展（深圳）有限公司YX-PAMSβ射線4河北先河環(huán)?？萍脊煞萦邢薰綳HPM2000Eβ射線5武漢宇虹環(huán)保產業(yè)發(fā)展有限公司TH-2000PMβ射線6安徽藍盾光電子股份有限公司LGH-01Eβ射線7聚光科技（杭州）股份有限公司BPM-200β射線8深圳市綠恩環(huán)保技術有限公司GR-PM2.5β射線9ENVIRONNEMENT環(huán)境技術（北京）有限公司MP101Mβ射線10武漢天虹環(huán)保產業(yè)股份有限公司TH-2000PMbβ射線（雙通道）11堀場（中國）貿易有限公司ANDA-375Aβ射線12北京雪迪龍科技股份有限公司AQMS-900-PM2.5β射線13賽默飛世爾科技（中國）有限公司1405F振蕩天平14天津同陽科技發(fā)展有限公司TY-AQMS-100β射線15武漢怡特環(huán)?？萍加邢薰綴T-301Pβ射線16中興儀器（深圳）有限公司6050β射線17賽默飛世爾科技（中國）有限公司5028β射線18北京怡孚和融科技有限公司EVPM100β射線19北京中晟泰科環(huán)境科技發(fā)展有限責任公司7202β射線20江蘇天瑞儀器股份有限公司EPM-2050β射線21青島吉美來科技有限公司PM1601Aβ射線22賽默飛世爾科技（中國）有限公司5014iβ射線23合肥福瞳光電科技有限公司FAS-5100β射線24武漢市天虹儀表有限責任公司TH-2000Z1振蕩天平（單通道）25武漢市天虹儀表有限責任公司TH-2000Z1振蕩天平（雙通道）26青島吉美來科技有限公司（Metone）BAM-1020β射線表5依據(jù)該標準檢測合格并在有效期內的PM10自動監(jiān)測系統(tǒng)序號儀器生產企業(yè)（生產企業(yè)）儀器型號儀器原理1宇星科技發(fā)展（深圳）有限公司YX-PAMSβ射線2聚光科技（杭州）股份有限公司BPM-200β射線3中興儀器（深圳）有限公司6050β射線4武漢市天虹儀表有限責任公司TH-2000Z1振蕩天平（單通道）5武漢市天虹儀表有限責任公司TH-2000Z1振蕩天平（雙通道）6深圳市綠恩環(huán)保技術有限公司PRG2601β射線7武漢怡特環(huán)?？萍加邢薰綴T-301Pβ射線8賽默飛世爾科技（中國）有限公司5030iβ射線+光散射9河北先河環(huán)保科技股份有限公司BAM-1020β射線10江蘇天瑞儀器股份有限公司EPM-1050β射線11武漢天虹環(huán)保產業(yè)股份有限公司TH-2000PMβ射線12安徽藍盾光電子股份有限公司LGH-01Bβ射線13河北先河環(huán)?？萍脊煞萦邢薰綳HPM2000Eβ射線14續(xù)表序號儀器生產企業(yè)（生產企業(yè)）儀器型號儀器原理14ENVIRONNEMENT環(huán)境技術（北京）有限公司MP101Mβ射線15武漢天虹環(huán)保產業(yè)股份有限公司TH-2000PMbβ射線16賽默飛世爾科技（中國）有限公司1405F振蕩天平17天津同陽科技發(fā)展有限公司TY-AQMS-100β射線18合肥福瞳光電科技有限公司FAS-5200β射線19賽默飛世爾科技（中國）有限公司5028iβ射線20北京怡孚和融科技有限公司EVPM100β射線21賽默飛世爾科技（中國）有限公司5014iβ射線22青島吉美來科技有限公司BAM1020β射線23北京雪迪龍科技股份有限公司AQMS-900C-PM10β射線24北京中晟泰科環(huán)境科技發(fā)展有限責任公司7201β射線25安徽皖儀科技股份有限公司AQ7060β射線26江蘇國技儀器有限公司AM-1026β射線27杭州春來科技有限公司DPM-6000β射線標準制訂的基本原則和技術路線4.1 標準修訂的基本原則本次標準修訂，本著科學性、先進性和可操作性為原則，在原《環(huán)境空氣顆粒物（ PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》 （HJ653-2013）基礎上，根據(jù)《關于開展2019年度國家環(huán)境保護標準項目實施工作的通知》，按照《國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理辦法》（國環(huán)規(guī)科技﹝2017﹞1號）的有關要求，將管理技術化和規(guī)范化，同時參考美國、歐盟、日本的相關標準，在我國現(xiàn)有標準、規(guī)范和各監(jiān)測站的實際要求的基礎上，結合當前我國環(huán)境空氣質量逐步改善的現(xiàn)狀，不斷深入研究和完善，修訂本標準。本標準技術要求的修訂原則是：1、結合當前空氣質量轉好的現(xiàn)狀，依據(jù)環(huán)境管理對數(shù)據(jù)質量的需求，解決環(huán)境監(jiān)測管理中存在的難點，適當加嚴儀器性能要求和功能要求。1）在儀器的“功能要求”中，充分考慮當前管理中存在的諸如參數(shù)設置混亂等問題并提出相應的解決方法。2）在儀器的“性能指標”中，結合當前環(huán)境管理更加精細化的要求，適當加嚴相應指標。2、以重量法為錨，從樣品采集、樣品的處理（平衡）和樣品測量（稱量）三個環(huán)節(jié)著手，分析誤差來源，綜合評價自動儀器的性能。3、檢測方法具有可操作性。4.2 標準制訂的技術路線標準制修訂嚴格遵守《國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理辦法》（國環(huán)規(guī)科技〔 2017〕1號）和《環(huán)境監(jiān)測 分析方法標準制修訂技術導則》（ HJ168-2010）的相關要求，本標準研究的技術路線見圖 4。15圖4本標準研究技術路線圖16方法研究報告本次修訂的主要變化內容見表6。表6標準修訂的情況內容類型原標準修訂后標準草案依據(jù)1適用不變//HJ653-2013范圍2引用修訂GB3095、HJ618等增加HJ93、HJ656等標準管理需求文件3.6標準狀態(tài)：本標準污染物修訂濃度值均為標準狀態(tài)下濃度3.6標準狀態(tài)刪除后半句。GB3095值。術語和定義系統(tǒng)組成和原理技術要求

新增/3.7實際狀態(tài)：本標準中污染物濃度值GB3095均為實際狀態(tài)下濃度值。刪除3.10氣溶膠傳輸效率/美國EPA新增/3.11動態(tài)加熱系統(tǒng)管理需求新增/3.12揮發(fā)性補償系統(tǒng)管理需求修訂4.1.1樣品采集單元4.1增加對動態(tài)加熱系統(tǒng)或揮發(fā)性補償管理需求系統(tǒng)的要求不變4.1.2樣品測量單元4.2樣品測量單元儀器現(xiàn)狀修訂4.1.1數(shù)據(jù)采集和傳輸單元4.3名稱改為“數(shù)據(jù)處理設備”儀器現(xiàn)狀修訂4.1.4其他輔助設備4.4增加“流量校準適配器、氣密性檢管理需求查適配器和其它質控裝備”。刪除4.2原理刪除對于原理的要求儀器現(xiàn)狀修訂5.1.1銘牌信息5.1.1銘牌上增加監(jiān)測因子、工作電壓管理需求的要求新增/5.1.2切割器應具有唯一性標識管理需求新增/5.1.4應顯示軟件版本號管理需求不變5.2工作條件5.2工作條件/不變5.3安全要求5.3安全要求/PM10與修訂5.4.1濾膜要求5.4.5濾紙帶截留效率≥99.7%PM2.5要求統(tǒng)一5.4.2具備顯示和設置系統(tǒng)刪除時間的功能及時間標簽功//能，數(shù)據(jù)為設置時段的平均值5.4.3具備記錄或輸出測量5.4.1增加了顯示、記錄和輸出的項目，過程中的環(huán)境大氣壓、環(huán)境修訂增加了數(shù)據(jù)記錄和輸出中對數(shù)據(jù)的標管理需求溫度、流量和濃度等數(shù)據(jù)的記功能。功能17內容性能指標

類型原標準5.4.4具備數(shù)字信號輸出功修訂能，數(shù)據(jù)采集和存儲記錄要求應符合附錄A的要求；修訂5.4.5具備三個月以上數(shù)據(jù)的存儲能力。新增/新增/刪除6.1PM10連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)修訂6.1.1濃度測量范圍刪除6.1.2切割性能刪除6.1.3時鐘誤差修訂6.1.4溫度測量示值誤差修訂6.1.5大氣壓測量示值誤差修訂6.1.6流量穩(wěn)定性修訂6.1.7校準膜重現(xiàn)性修訂6.1.8電壓變化穩(wěn)定性不變6.1.9儀器平行性修訂6.1.10參比方法比對測試修訂6.1.11有效數(shù)據(jù)率新增/新增/新增/刪除6.2PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)刪除6.2.1濃度測量范圍刪除6.2.2切割性能刪除6.2.3時鐘誤差刪除6.2.4溫度測量示值誤差刪除6.2.5大氣壓測量示值誤差

修訂后標準草案增加了采集和存儲數(shù)據(jù)的項目調整到附錄 A中增加參數(shù)顯示、記錄和輸出功能增加具備氣密性檢查功能不再區(qū)分PM10和PM2.5調整為前置說明，與 PM2.5指標要求合并不作為檢測指標，調整至技術要求/與PM2.5指標合并，指標要求不變與PM2.5指標合并，指標要求不變調整為與PM2.5指標一致，并與PM2.5指標要求合并調整名稱為“校準膜示值誤差”，并與PM2.5指標要求合并調整為電壓影響測試，與 PM2.5一致，并與PM2.5指標要求合并/加嚴斜率、截距、相關系數(shù)的指標要求加嚴數(shù)據(jù)有效率的要求，并與PM2.5指標要求合并新增“檢出限”指標，并與PM2.5指標要求合并新增“斷電影響測試”指標，與PM2.5指標要求合并新增“大氣壓影響測試”指標，與PM2.5指標要求合并不再區(qū)分PM10和PM2.5與PM10指標要求相同不作為檢測指標，調整為資料性附錄B/與PM10指標要求相同與PM10指標要求相同

續(xù)表依據(jù)管理需求管理需求管理需求質控需求//////統(tǒng)一 PM10和PM2.5的要求/管理需求管理需求美國EPA管理需要TUV、HJ1100美國EPA美國EPA//////18內容檢測方法

類型原標準刪除6.2.6流量測試刪除6.2.7校準膜重現(xiàn)性刪除6.2.8環(huán)境氣壓、環(huán)境溫度及供電電壓變化的影響刪除6.2.9氣溶膠傳輸效率刪除6.2.10切割器加載測試不變6.2.11平行性修訂6.2.12參比方法比對測試刪除6.1.11有效數(shù)據(jù)率刪除7.1PM10連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)刪除7.1.1切割性能刪除7.1.2時鐘誤差修訂7.1.3溫度測量示值誤差修訂7.1.4大氣壓測量示值誤差修訂7.1.5流量穩(wěn)定性修訂7.1.6校準膜重現(xiàn)性修訂7.1.7電壓變化穩(wěn)定性修訂7.1.8儀器平行性修訂7.1.9參比方法比對測試修訂7.1.10有效數(shù)據(jù)率新增/新增/新增/刪除7.2PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)刪除7.2.1切割性能刪除7.2.2時鐘誤差刪除7.2.3溫度測量示值誤差刪除7.2.4大氣壓測量示值誤差刪除7.2.5流量穩(wěn)定性刪除7.2.6校準膜重現(xiàn)性刪除7.2.7環(huán)境氣壓、環(huán)境溫度及供電電壓變化的影響刪除7.2.8氣溶膠傳輸效率刪除7.2.9切割器加載測試刪除7.2.10儀器平行性刪除7.2.11參比方法比對測試刪除7.2.12有效數(shù)據(jù)率

修訂后標準草案與PM10指標要求相同與PM10指標要求相同//不作為檢測指標，調整為技術要求/加嚴斜率、截距、相關系數(shù)的指標要求與PM10指標要求相同不再區(qū)分PM10和PM2.5調整至資料性附錄B/7.3檢測方法不變，與PM2.5檢測方法合并7.4檢測方法不變，與PM2.5檢測方法合并7.5調整為與PM2.5檢測方法一致，并與PM2.5檢測方法合并7.2調整名稱為“校準膜示值誤差”，檢測方法不變，并與PM2.5檢測方法合并7.7調整名稱為“電壓影響測試”，調整為與與PM2.5檢測方法一致，并與PM2.5檢測方法合并7.9調整樣本數(shù)量至與PM2.5一致，并與PM2.5檢測方法合并7.10增加檢測場地要求，增加比對測試程序，并與PM2.5檢測方法合并7.11調整有效數(shù)據(jù)率計算方法，并與PM2.5檢測方法合并7.1 檢出限，與 PM2.5檢測方法合并7.6斷電影響測試，與PM2.5檢測方法合并7.8大氣壓影響測試，與PM2.5檢測方法合并不再區(qū)分PM10和PM2.5調整至資料性附錄B/與PM10檢測方法合并與PM10檢測方法合并與PM10檢測方法合并與PM10檢測方法合并“大氣壓影響測試”、“電壓影響測試”部分與 PM10檢測方法合并/調整至資料性附錄 B與PM10檢測方法合并與PM10檢測方法合并與PM10檢測方法合并

續(xù)表依據(jù)//////美國EPA管理需要/美國EPA///美國EPA/美國EPA/美國EPATUVTUV、J1100美國EPA美國EPA/////////////19續(xù)表內容類型原標準修訂后標準草案依據(jù)8檢測刪除檢測項目表格將檢測項目表格調整到第6部分/項目5.1 適用范圍本標準“適用范圍”的要求是：“本標準規(guī)定了環(huán)境空氣顆粒物（ PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的技術要求、性能指標和檢測方法。適用于環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的設計、生產和檢測”。該要求與原標準保持一致。本標準中的PM10和PM2.5連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)僅指安裝在常規(guī)監(jiān)測站房內的儀器。5.2 規(guī)范性引用文件本標準引用了下列文件或其中的條款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本適用于本標準。GB3095環(huán)境空氣質量標準GB/T17214.1工業(yè)過程測量和控制裝置工作條件第1部分：氣候條件HJ618環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法HJ93環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）采樣器技術要求及檢測方法HJ656環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）手工監(jiān)測方法（重量法）技術規(guī)范HJ817環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行和質控技術規(guī)范HJ1100 環(huán)境空氣中顆粒物（ PM10和PM2.5）β射線法自動監(jiān)測技術指南本次修訂較原標準增加了 HJ93、HJ656、HJ817、HJ1100四個標準。5.3 術語和定義本標準在原標準的基礎上進行了修訂、增加或刪除，規(guī)定了“空氣動力學直徑”等 12條術語和定義。（1）顆粒物監(jiān)測濃度狀態(tài)原標準中3.6修改“標準狀態(tài)：指溫度為 273K，壓力為 101.325kPa時的狀態(tài)。本標準污染物濃度值均為標準狀態(tài)下濃度值。 ”修訂為“ 3.6標準狀態(tài)：指溫度為 273K，壓力為101.325kPa時的狀態(tài)”。同時，新增“3.7實際狀態(tài)”的定義。結合國家對顆粒物監(jiān)測濃度由標況濃度修訂為實況濃度，整個體系的變換，本標準中進行指標測試時也采用實況濃度進行儀器數(shù)據(jù)質量的驗證。（2）新增“動態(tài)加熱系統(tǒng)”和“揮發(fā)性補償系統(tǒng)”定義本標準新增“ 3.11動態(tài)加熱系統(tǒng) dynamicheatingsystem指根據(jù)樣氣相對濕度值調節(jié)采樣管加熱功率的裝置。 ”和“3.12揮發(fā)性補償系統(tǒng) concentrationcompensationsystemforvolatilepartilce指具有消除水分、揮發(fā)性顆粒物以及半揮發(fā)性顆粒物對測量影響的裝置。 ”“動態(tài)加熱系統(tǒng)”和“揮發(fā)性補償系統(tǒng)”是 PM10和PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)中重要的組成20部分，在系統(tǒng)組成中作為采樣裝置部分的必要部件。（3）刪除“氣溶膠傳輸效率”定義原標準中定義了“氣溶膠傳輸效率”，其作為PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)中的一項檢測指標，本次修訂后刪除了該項指標，因此同步刪除該項定義。5.4 系統(tǒng)組成和原理 方法原理近年來顆粒物自動監(jiān)測技術發(fā)展迅速， 儀器測量方法也更趨精細化， 目前在市場中常見的方法原理除β射線吸收法、微量振蕩天平法、 β射線吸收與光散射融合法之外， 也涌現(xiàn)出越來越多的光散射原理監(jiān)測設備。對比不同原理間設備， β射線吸收法監(jiān)測設備在我國監(jiān)測網(wǎng)中的占有量最大，儀器成本較低，維護相對簡單。微量振蕩天平法與手工重量法的原理最為相似，使用歷史久，測量精確度和準確度較好。光散射法監(jiān)測設備可同時測量 PM10、PM2.5、PM1等多個參數(shù)，能避免倒掛問題的出現(xiàn)，且安全級別、維護成本、操作難度均有明顯優(yōu)勢。近年來，光散射法監(jiān)測技術有了長足的進步，并分化成不同的技術路線，如濁度法 -單波長-90°光散射法、粒子數(shù)濃度法 -單波長-120°光散射法、粒子數(shù)濃度法-多波長寬光譜 -90°光散射法等，且有多型號產品通過了美國EPA、歐洲TUV權威機構認證（見表7），在北美及歐洲監(jiān)測網(wǎng)絡中均得到應用，監(jiān)測數(shù)據(jù)質量與其他原理不相上下。表7光散射原理監(jiān)測儀國外認證情況生產企業(yè)型號認證機構認證日期認證項目AdvancedPollutionInstrumentationT640X美國EPA2016年7月PM10GrimmEDM180美國EPA2012年1月PM2.5AdvancedPollutionInstrumentationT640美國EPA2016年7月PM2.5AdvancedPollutionInstrumentationT640X美國EPA2016年7月PM2.5Comde-DerendaGmbHAPM-2德國TUV2019年8月PM10、PM2.5PALASGmbHFidas200S德國TUV2019年6月PM10、PM2.5PALASGmbHFidas200德國TUV2019年6月PM10、PM2.5PALASGmbHFidas200E德國TUV2019年6月PM10、PM2.5本次修訂過程中， 項目組在開展驗證測試時， 也加入了三款光散射法監(jiān)測設備， 測試結果表現(xiàn)良好（詳見表 8），與同批β射線吸收法和微量振蕩天平法處于同一水平。因此，為促進監(jiān)測技術進步，鼓勵技術創(chuàng)新，并與國際市場接軌，本次修訂刪除了對儀器方法原理的要求。表8光散射法顆粒物監(jiān)測儀驗證測試結果測試項目地區(qū)測試時間儀器型號數(shù)據(jù)對斜率截距相關系數(shù)北京2019.10.21-12.9A311.054.20.996PM2.5上海2019.10.22-11.22A3032廣州2019.10.26-11.25A291.104.00.96021續(xù)表測試項目地區(qū)測試時間儀器型號數(shù)據(jù)對斜率截距相關系數(shù)B80A3089蘭州2019.10.25-11.24B191.046.00.997C3087重慶2019.10.29-11.27A301.091.80.992上海2019.11.26-12.7A121.33-10.70.997廣州2019.11.27-12.8A121.0115.70.984B110.965.20.994PM10A121.46-10.50.999蘭州2019.10.26-12.7B121.17-5.20.998C121.46-10.50.999重慶2019.11.29-12.10A121.33-7.30.999 系統(tǒng)組成本標準“4系統(tǒng)組成”規(guī)定“PM10和PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)包括樣品采集單元、樣品測量單元、數(shù)據(jù)處理單元及其他輔助設備?！保?）樣品采集單元本標準4.1規(guī)定“樣品采集單元將環(huán)境空氣顆粒物進行切割分離，并將目標顆粒物輸送到樣品測量單元。該部分由采樣入口、切割器、采樣管等組成。其中采樣管應配備動態(tài)加熱系統(tǒng)或揮發(fā)性補償系統(tǒng)。”。動態(tài)加熱系統(tǒng)和揮發(fā)性補償系統(tǒng)的作用均是為減少水份對測量的影響，其中動態(tài)加熱系統(tǒng)主要應用于β射線吸收法和光散射法儀器，揮發(fā)性補償系統(tǒng)主要應用于微量振蕩天平法儀器。且經過長期應用，目前已成為絕大多數(shù)儀器的標準配置，因此為規(guī)范采樣環(huán)節(jié)的儀器配置，本次修訂將動態(tài)加熱系統(tǒng)和揮發(fā)性補償系統(tǒng)列為樣品采樣環(huán)節(jié)的必備裝置。（2）樣品測量單元本標準4.2規(guī)定“樣品測量單元對采集的環(huán)境空氣PM10或PM2.5樣品進行測量”，與原標準保持一致。（3）數(shù)據(jù)處理設備本標準4.3規(guī)定“數(shù)據(jù)處理設備具有顯示、采集、處理、存儲、傳輸功能” ，與原標準保持一致。（4）其他輔助設備本標準4.4規(guī)定“其它輔助設備包括安裝儀器設備所需要的機柜或平臺、 安裝固定裝置、采樣泵、流量校準適配器、氣密性檢查適配器和其它質控裝備等” 。在日常儀器運行維護中，流量校準適配器、氣密性檢查適配器和校準膜片作為必不可少的裝備，因此，修訂后在原標準基礎上增加儀器必須配置“流量校準適配器、氣密性檢查適配器等質控設備”的要求。225.5 技術要求 外觀要求本標準規(guī)定“PM10和PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)應具有產品銘牌，銘牌上應標有儀器名稱、型號、監(jiān)測因子、工作電壓、生產單位、出廠編號、制造日期等信息” 。本次修訂增加了產品銘牌中所包含內容， 增加了“監(jiān)測因子、工作電壓”2項說明，對產品描述更加完整。本標準規(guī)定“切割器應具有唯一性標識，標識上應有產品型號、流量、生產單位、出廠編號等信息”。該內容為新增。切割器作為顆粒物監(jiān)測的源頭，其質量至關重要，原標準中沒有對切割器標識的要求，本次修訂增加了對切割器唯一標識的要求。本標準規(guī)定“外觀應完好無損，無明顯缺陷，各零部件連接可靠，各操作鍵、按鈕靈活有效”。與原標準保持一致。 工作條件本標準5.2規(guī)定儀器適用的環(huán)境條件和供電電壓，與原標準保持一致。這里主要強調PM10和PM2.5連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)只針對安裝在室