揭秘大气污染物监测

    提起当下中国的大气污染，人们首先想到的可能就是“PM2.5”，这个环境术语现在几乎是老幼妇孺皆知。它是指那些当量直径在2.5微米以下的大气中的细颗粒物。与较粗的大气颗粒物相比，它们在大气中的停留时间长、输送距离远，而且可深入到人体的细支气管和肺泡，不溶部分沉积在肺部，诱发或加重多种呼吸系统疾病，可溶部分则通过血液循环进入全身，影响心血管系统、生殖系统等全身多个系统的健康。

 

   但是如果进一步深究，PM2.5究竟由哪些组分组成？它们的前体是什么？有哪些技术可以用来对它们实施监测？它们的源头如何确定？等等。这些专业性的问题恐怕就得找专业人士解答了。为了寻找答案，笔者参加了近日在京举办的“2014大气颗粒污染物监测与防治技术研讨会”，以一探究竟。

会议现场

源解析 重中之重

 

   从政府部门防治的角度而言，大气污染物来源解析肯定是最受关注的。只有先找到污染物的源头，才能谈得上下一步的防治。据会上的消息人士透露，到今年年底，国家要完成所有省会及直辖市的大气污染物源解析，而到明年年底，要完成300余个地级市的污染物源解析。要保证这些工作的顺利进行，坚实的技术支撑是不可或缺的。

 

   目前，我国采用得比较多的源解析技术方法是属于受体模型技术方法范畴的化学质量平衡模型。首先，通过颗粒物源类调查、识别，确定主要排放源类(种类、点位和数量)。其次，采用科学规范的采样和分析方法，进行颗粒物源类和受体样品的采集及化学分析，从而构建颗粒物源类和受体化学成分谱，选用合适的CMB模型软件进行解析。这种方法不依赖详细的排放源清单信息和气象资料，能够定量解析源清单技术方法难以确定的源类。

 

监测技术 五花八门

 

    至于说到用于获取PM2.5原始数据的监测技术，可以称得上是五花八门。一方面是因为，对于PM2.5而言，需要监测的参数较多，诸如：颗粒物质量浓度、颗粒物化学组分（包括：元素成分、水溶性离子、含碳组分等）、二次颗粒物前体物（包括：SO₂、NO_x、VOCs）等。另一方面也是由于各公司采用不同的技术路线而造成的。

 

    以颗粒物质量浓度为例，目前常用的三种测量方法，分别是β射线法、振荡天平法以及光散射法，相应仪器的代表厂家，譬如赛默飞。

 

   美国TSI和德国GRIMM(上海奕枫代理)则在本次研讨会上分别展出了各自的光学气溶胶粒径谱仪和扫描电迁移粒径谱仪。这两型仪器不仅可以给出颗粒物的总质量浓度，而且还可以给出粒径分布的结果。而扫描电迁移粒径谱仪通过差分粒子电迁移器和凝聚核粒子计数器相结合，将可测的粒径下限推进到５nm以下。这两个“老对手”的展位位置也很有意思，分居于会场两侧，遥遥相对。从这一点上可以看出组委会也确实是煞费了苦心。

 

   除了上面这一对外，笔者在会场还碰到了另外两对四家堪称是对手的厂家，分别是研制气溶胶飞行质谱的格林德科技（德国）和广州禾信；以及开发激光雷达的中科光电与怡孚和融。前者是一种单颗粒分析技术，可同时对颗粒进行物理和化学特性分析。而后者可对高空的大气颗粒物进行遥感探测。很有趣，真应了那句“不是冤家不聚头”。

 

豪华的“配角”阵容

 

   说完了PM2.5，让我们再来看看另一种主要大气污染物，“可挥发性有机物”，也就是通常所说的VOCs。VOCs主要包括烷烃、烯烃和芳香烃以及各种含氧烃、卤代烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等，是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。大气中的VOCs虽然浓度不高，但对环境和人体却有重要影响。同时，作为PM2.5的前体物之一，VOCs也是造成酸雾、烟雾的重要原因。

 

    目前，对于VOCs的检测依然是以色谱或色质联用技术为主（某些便携式仪器也有采用光离子化技术的），这也就不奇怪为什么在本次研讨会上可以看到像安捷伦、PerkinElmer这些主业为实验室仪器的跨国公司的展位。在这个领域正好可以发挥它们在色谱及质谱技术方面的优势。岛津公司虽然未设展位，但该公司的陈志凌先生在他的大会报告中，介绍了该公司的全二维色谱技术在分析PM2.5中所含有机物的应用。

 

新“面孔”

 

    在本次研讨会上，两款刚刚进入中国不久的环境监测产品也给笔者留下了深刻的印象。

        

瑞士DIGITEL大流量气溶胶采样装置  夏普公司手提式环境微生物监测仪

 

    一款是来自瑞士DIGITEL（陕西桑美代理）的大流量气溶胶采样装置，这款采样装置的最大特点是能够对采样过程中的体积流量进行恒定的、精确的控制，从而保证后续测量结果有一个出色的可重现性。据桑美公司总经理凌萌先生介绍，DIGITEL公司的采样器目前已被很多欧盟国家采纳为标准气溶胶采样器。当然这款产品的价格也是不菲，市场报价为40余万人民币。

 

    另一款产品则非常小巧，是来自SHARP（夏普）公司的手提式环境微生物监测仪。没错，您没看错，就是那家著名的日本电器及电子公司。该产品采用了夏普公司独创的加热处理技术，以增强微生物固有的荧光强度。通过荧光测定，大约10分钟即可确定环境空气中浮游的霉菌和细菌总量。稍显遗憾的是，目前这款仪器只能测定微生物总量，而无法对霉菌或细菌进行进一步的细分。此外，夏普公司的代表没有透露这款仪器的市场价格。（主编当班）