揭秘大氣污染物監測

　　提起當下中國的大氣污染，人們首先想到的可能就是“PM2.5”，這個(gè)環(huán)境術(shù)語(yǔ)現在幾乎是老幼婦孺皆知。它是指那些當量直徑在2.5微米以下的大氣中的細顆粒物。與較粗的大氣顆粒物相比，它們在大氣中的停留時(shí)間長(cháng)、輸送距離遠，而且可深入到人體的細支氣管和肺泡，不溶部分沉積在肺部，誘發(fā)或加重多種呼吸系統疾病，可溶部分則通過(guò)血液循環(huán)進(jìn)入全身，影響心血管系統、生殖系統等全身多個(gè)系統的健康。

　　但是如果進(jìn)一步深究，PM2.5究竟由哪些組分組成?它們的前體是什么?有哪些技術(shù)可以用來(lái)對它們實(shí)施監測?它們的源頭如何確定?等等。這些專(zhuān)業(yè)性的問(wèn)題恐怕就得找專(zhuān)業(yè)人士解答了。為了尋找答案，筆者參加了近日在京舉辦的“2014大氣顆粒污染物監測與防治技術(shù)研討會(huì )”，以一探究竟。

　　源解析 重中之重

　　從政府部門(mén)防治的角度而言，大氣污染物來(lái)源解析肯定是最受關(guān)注的。只有先找到污染物的源頭，才能談得上下一步的防治。據會(huì )上的消息人士透露，到今年年底，國家要完成所有省會(huì )及直轄市的大氣污染物源解析，而到明年年底，要完成300余個(gè)地級市的污染物源解析。要保證這些工作的順利進(jìn)行，堅實(shí)的技術(shù)支撐是不可或缺的。

　　目前，我國采用得比較多的源解析技術(shù)方法是屬于受體模型技術(shù)方法范疇的化學(xué)質(zhì)量平衡模型。首先，通過(guò)顆粒物源類(lèi)調查、識別，確定主要排放源類(lèi)(種類(lèi)、點(diǎn)位和數量)。其次，采用科學(xué)規范的采樣和分析方法，進(jìn)行顆粒物源類(lèi)和受體樣品的采集及化學(xué)分析，從而構建顆粒物源類(lèi)和受體化學(xué)成分譜，選用合適的CMB模型軟件進(jìn)行解析。這種方法不依賴(lài)詳細的排放源清單信息和氣象資料，能夠定量解析源清單技術(shù)方法難以確定的源類(lèi)。

　　監測技術(shù) 五花八門(mén)

　　至于說(shuō)到用于獲取PM2.5原始數據的監測技術(shù)，可以稱(chēng)得上是五花八門(mén)。一方面是因為，對于PM2.5而言，需要監測的參數較多，諸如：顆粒物質(zhì)量濃度、顆粒物化學(xué)組分(包括：元素成分、水溶性離子、含碳組分等)、二次顆粒物前體物(包括：SO2、NOx、VOCs)等。另一方面也是由于各公司采用不同的技術(shù)路線(xiàn)而造成的。

　　以顆粒物質(zhì)量濃度為例，目前常用的三種測量方法，分別是β射線(xiàn)法、振蕩天平法以及光散射法，相應儀器的代表廠(chǎng)家，譬如賽默飛。

　　美國TSI和德國GRIMM則在本次研討會(huì )上分別展出了各自的光學(xué)氣溶膠粒徑譜儀和掃描電遷移粒徑譜儀。這兩型儀器不僅可以給出顆粒物的總質(zhì)量濃度，而且還可以給出粒徑分布的結果。而掃描電遷移粒徑譜儀通過(guò)差分粒子電遷移器和凝聚核粒子計數器相結合，將可測的粒徑下限推進(jìn)到5nm以下。這兩個(gè)“老對手”的展位位置也很有意思，分居于會(huì )場(chǎng)兩側，遙遙相對。從這一點(diǎn)上可以看出組委會(huì )也確實(shí)是煞費了苦心。

　　除了上面這一對外，筆者在會(huì )場(chǎng)還碰到了另外兩對四家堪稱(chēng)是對手的廠(chǎng)家，以及開(kāi)發(fā)激光雷達的中科光電與怡孚和融。前者是一種單顆粒分析技術(shù)，可同時(shí)對顆粒進(jìn)行物理和化學(xué)特性分析。而后者可對高空的大氣顆粒物進(jìn)行遙感探測。很有趣，真應了那句“不是冤家不聚頭”。

　　豪華的“配角”陣容

　　說(shuō)完了PM2.5，讓我們再來(lái)看看另一種主要大氣污染物，“可揮發(fā)性有機物”，也就是通常所說(shuō)的VOCs。VOCs主要包括烷烴、烯烴和芳香烴以及各種含氧烴、鹵代烴、氮烴、硫烴、低沸點(diǎn)多環(huán)芳烴等，是空氣中普遍存在且組成復雜的一類(lèi)有機污染物。大氣中的VOCs雖然濃度不高，但對環(huán)境和人體卻有重要影響。同時(shí)，作為PM2.5的前體物之一，VOCs也是造成酸霧、煙霧的重要原因。

　　目前，對于VOCs的檢測依然是以色譜或色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)為主(某些便攜式儀器也有采用光離子化技術(shù)的)，這也就不奇怪為什么在本次研討會(huì )上可以看到像安捷倫、PerkinElmer這些主業(yè)為實(shí)驗室儀器的跨國公司的展位。在這個(gè)領(lǐng)域正好可以發(fā)揮它們在色譜及質(zhì)譜技術(shù)方面的優(yōu)勢。