空气质量自动监测与手工监测方法的对比分析

【摘 要】我国地市级以上城市和部分县级市的环境空气质量都采取自动监测的方法，其他城市采取手工监测的方法。自动监测方法能连续监测采样，可做到实时监测、报出、统计、，但仪器昂贵，运转费用高；手工监测方法简便，仪器便宜，运转费用小，但不能实时出结果和对外，人为误差也大。

【关键词】空气质量；自动监测；手工监测；方法原理；对比分析

前言

随着社会的进步、经济的发展和人们环保意识的增强，环境空气质量监测越来越被人们所重视。环境空气质量的好坏直接关系到环境的改善和人类的健康，为了能及时准确地反映出环境空气质量，丹东市于2000年、丹东市下属的东港市于2012年相继开展了环境空气质量自动监测[1]，取代了原先采用的环境空气质量手工监测方法[2]，丹东市的其他县级监测站还在采用手工监测方法。本文就环境空气质量的自动监测方法与手工监测方法及原理进行对比分析，并指出它们的优缺点。

1.空气质量自动监测与手工监测的比较

目前环境空气质量分析监测项目主要是二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）三种污染物。环境空气质量自动监测方法是一套自动监测仪器为核心的自动“测—控”系统，主要由自动监测中心站和各个监测子站组成，中心站由微机控制，进行数据监控、调用、处理、存储、上传等，子站主要由样品采集、空气自动分析仪、气象参数传感器、动态自动校准系统、数据采集和传输系统以及条件保证系统等组成，无需化验室化验。手工监测由现场采样和化验室分析两部分组成。

1.1 自动监测PM10与手工监测PM10的比较

自动监测PM10是现在采用3种方式，β射线法、振荡天平法和光散射法，以β射线法进行比较和说明。

β射线法就是将β射线通过特定物质后，其强度衰减程度与所透过的物质质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。通过测清洁滤带（未采尘）和采尘滤带（已采尘）对β射线吸收程度的差异来测定采尘量。β射线法测定PM10就是采用β射线原理，利用抽气泵对大气进行恒流采样，经PM10切割器切割后大气中的PM10颗粒物吸附在β源和盖革计数管之间的滤纸表面上，采样前后盖革计数管计数值的变化反映了滤纸上吸附灰尘的质量变化，由此可以得到采样空气中PM10的浓度。气路中温度检测器、压力检测器及流量检测器保证了气体流量的稳定及数据的准确。

手工监测PM10[3]的分析主要采用重量法进行测量：根据在现场PM10采样，那会实验室进行恒重、称重，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积计算PM10的浓度值。

1.2 自动监测NO2与手工监测NO2的比较

NO2自动分析仪：NO与O3发生反应生成激发态的NO2，在返回基态时发射特征光，发光强度与NO浓度成正比。NO2不与O3发生反应，可通过钼催化还原反应（315℃）将NO2转换成NO后进行测量。如果样气通过钼转换器进入反应管，则测量的是NOx，NOx与NO浓度之差即为NO2。

手工监测NO2[4]是采用大气采样器采集环境空气，用吸收液采集吸收。采样器主要是采取单片机控制系统的原理控制恒流和恒温，在恒流和恒温的条件下，通过抽气泵作用将大气通过进气嘴进入装有吸收液的采样瓶，被有选择吸收后，经干燥瓶、过滤器，抽气泵、缓冲瓶、转子流量计、排气嘴排出到大气。在现场采集的样品用HJ 479—2009盐酸萘乙二胺分光光度法来测定二氧化氮：空气中的二氧化氮与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应再与N—（1—萘基）乙二胺盐酸作用，生成粉红色的偶氮染料，在波长540—545nm之间处测得吸光度，吸光度与浓度值成正比，从而测出NO2浓度值。

1.3 自动监测SO2与手工监测SO2的比较

SO2自动分析仪：基于SO2分子接收紫外线（214 nm）能量成为激发态分子，在返回基态时，发出特征荧光，由光电倍增管将荧光强度信号转换成电信号，通过电压/频率转换成数字信号送给CPU进行数据处理。当SO2浓度较低，激发光程较短且背景为空气时，荧光强度与SO2浓度成正比。采用空气除烃器可消除多环芳烃（PAHs）对测量的干扰。自动监测SO2是采用非脉冲Zn灯发出的光线经过过滤为单色光并聚集在SO2的反应室进行的。这种紫外激发光速的强度同时被光通量检测器测定，反应室样气中的SO2分子被紫外光激发辐射出高波长的荧光，通过检测荧光强度得到SO2浓度。

手工监测SO2[5]是采用大气采样器采集环境空气：采样器主要是采取单片机控制系统的原理，控制恒流和恒温的条件下，通过抽气泵作用将大气通过进气嘴进入装有吸收液的采样瓶，被有选择的吸收后，经干燥瓶、过滤器、抽气泵、缓冲瓶、转子流量计、排气管排出到大气中去。SO2分析是根据HJ 482—2009副玫瑰苯胺分光光度法来进行，SO2被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠加成化合物分解，释放出的SO2与盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色化合物，用分光光度计在577nm处进行测定，所测得的吸光度与浓度值成正比，从而得出SO2浓度值。

2.空气质量自动监测与手工监测优缺点比较

（1）空气质量自动监测能够及时、准确地测量出空气中每一时刻污染物的浓度，不仅能够提供日均值，而且每天的最高值、最低值都能及时反映出来，避免人为因素所造成的误差。这种自动监测的方法不用把采集的样品拿回到实验室，不需要化验分析，直接读出测试结果。但自动监测仪器昂贵，运行费用高，对供电要求严格，操作相对复杂，不易掌握。

（2）手工监测经过多年的使用，逐渐被人们所认同，但手工监测采样时间长，不能及时报出空气中污染物的浓度，只能提供日均值，易发生人为误差。这种方法在外面采集的样品要拿回到实验室进行化验分析，要有实验室仪器设备和人员与之配套。但运行费用低，操作简单、易掌握。

3.结语

对比两种监测方法，综合分析和环境空气监测的现状和发展趋势，建立空气质量自动监测系统是大气环境监测技术发展方向，现已经被我国各大、中城市普遍采用。随着环境监测技术和监测仪器的不断发展及我国经济实力的增强，空气质量自动监测系统会越来越完善，越来越为人们所重视，空气质量日报及实时报告会更加及时准确，以利于社会经济不断发展和满足人们对环境的了解等需求。

参考文献：

[1]HJ/T193-2005，环境空气质量自动监测技术规范[S]

[2] HJ/T 194-2005， 环境空气质量手工监测技术规范[S]

[3] GB 6921-86，大气飘尘浓度测定方法 [S]

[4] GB/T 15435-1995， 环境空气 二氧化氮的测定 Saltzman法 [S]

[5] HJ 482—2009，环境空气 二氧化硫的测定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法[S]