作者：白志鹏、耿春梅、杜世勇、杨文 等编著
出版社：化学工业出版社
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空气颗粒物测量技术试读：
前言
目前及未来一段时间内，我国环境空气质量状况总体形势依然严峻，恶化的趋势尚未得到根本遏制，环境矛盾凸显，压力继续加大。2013年1月以来，我国中东部地区连续发生了多次中度、重度、极重度污染天气，持续时间长、影响面积大、污染浓度高，受影响人群多，而颗粒物污染是元凶。治理颗粒物需要“源头严控，过程严管，后果严惩”，其中源头严控和过程严管都涉及环境和污染源监测，而颗粒物监测技术是重要的技术保障。
空气颗粒物监测技术已经发展了一百多年，特别是近五十年来，取得了长足的进步。各国空气质量标准的需求也直接促进了颗粒物监测技术的提高。从19世纪后半叶气溶胶科学和气溶胶测量方法学产生以来，气溶胶监测技术得到了逐步发展和完善，特别是从20世纪60年代开始，微电子、激光和计算机技术以及现代化学和电镜技术的迅速发展，极大地推动了颗粒物监测技术的进步：发展了适合大气环境的颗粒物滤膜采样及化学分析方法，颗粒物自动监测仪器在精密度和准确度上取得长足的发展。从20世纪70年代开始，各国空气质量标准中均纳入了颗粒物的指标，经历了从TSP到PM再到PM的102.5过程，浓度限值逐步收紧，颗粒物监测技术也随之不断发展。我国新修订的《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)，增加了PM浓度限2.5值，加严了PM浓度限值，对环境颗粒物的监测提出了新的需求。10
由于各地经济发展不平衡，在能源结构、产业结构、工业布局、区域自然环境等方面存在差异，各地区的颗粒物来源、浓度水平、成分特征各不相同，导致对颗粒物的监测，尤其是对细粒子的监测存在诸多问题，如①现有颗粒物监测仪器在我国不同区域的适用性有待系统评价；②缺少滤膜质量标准和评价技术规范；③现有自动分析仪器采样参数与我国法规要求不符；④缺少颗粒物测定仪器认证/指定程序；⑤GB 3095—2012仅将微量振荡天平法和β射线法作为PM和10PM的自动分析方法，仪器可选择种类少；⑥PM和PM自动监测2.5102.5技术规范需要完善；⑦缺少污染源细颗粒物监测技术规范；⑧缺少统一的质量保证和质量控制规范等。
编著者针对当前我国空气颗粒物监测及污染控制存在问题与实际管理需要，编写了本书。编著者长期从事空气颗粒物监测、污染评估及控制相关工作。本书在国家环保公益性行业科研专项“PM/2.5PM 颗粒物自动监测设备的标准量值传递和QA/QC关键技术研究”10(201309010，2013—2015)资助下出版。书中集合了公益项目的研究成果、编著者前期积累的部分研究成果，以及国内外最新的研究进展。
本书结构和编写分工如下：第1章概述颗粒物监测技术的发展，国内外颗粒物污染及监测技术现状，量值传递和溯源，由白志鹏、耿春梅、韩金保编写；第2章阐述环境空气颗粒物滤膜采样技术，由耿春梅、韩金保、杨文编写；第3章介绍空气颗粒物在线监测技术，由杨文、王飞、孙如峰、张蕊、张文杰、王燕丽、杜世勇、侯鲁健、吕波编写；第4章介绍环境空气颗粒物垂直测量技术，由古金霞、何涛、耿春梅、杨文、张文杰编写；第5章介绍颗粒物污染源采样技术，由白志鹏、韩斌、孔少飞、韩金保编写；第6章介绍颗粒物理化分析技术，由王婉、韩金保、任丽红编写；第7章介绍环境空气颗粒物监测的质量保证和质量控制方法，由白志鹏、耿春梅、王凯、王宝庆、王歆华编写；第8章介绍颗粒物源解析技术，由白志鹏、韩斌、韩金保、赵宏、任丽红、王歆华编写；第9章介绍颗粒物对环境及健康影响评价，由耿春梅、古金霞、韩金保、韩斌、陈莉编写；第10章简要介绍颗粒物控制技术，由王宝庆编写；第11章结语由白志鹏、耿春梅编写。本书编写过程中，刘咸德、郭光焕、吴兑、孙俊英和段玉森研究员、胡敏教授提出了修改完善意见，表示感谢！全书由白志鹏审定。
本书兼顾理论阐述与实际应用，可作为监测规范编制的参考书，也可供从事环境监测、大气环境科学、环境工程及环境管理等领域的科研人员、管理人员以及工程技术人员参考使用，也可作为大中专院校环境专业的教学参考书。
在本书编写过程中，参考了相关文献中的研究成果，编著者已将参考文献列于正文之后，在此对文献作者表示诚挚的谢意！
由于编著者研究领域所限，不足之处在所难免，恳请读者批评指正。编著者2014年6月1 概述
空气颗粒物(气溶胶)是悬浮在空气中的固体和液体微粒共同组成的多相混合体系。按粒径大小可分为三类：即粒径小于0.1μm的超细粒子，在大气中的停留时间较短；粒径为0.1～2.5μm的积聚模态颗粒物，在大气中最为稳定，滞留时间长、输送距离最远，被认为是区域性及跨边界输送的污染物；第三类是粒径大于2.5μm的粗粒子，易通过沉降方式除去，影响范围较小。一般将超细粒子和积聚模态的颗粒物称为细颗粒物(PM)。与粗颗粒物(通常指粒径范围为2.5～10μm的2.5颗粒物)相比，PM比表面积大，容易成为其他污染物的载体和反应2.5体，许多对人体具有潜在危害的物质主要富集在细粒子上，因此越来越引起人们的关注。
空气颗粒物研究可以为制订空气质量标准、解析污染源、验证模式、探究大气化学过程和环境及健康效应、预测气候影响及制定污染防治政策提供大量实测数据和科学依据，而空气颗粒物的测量技术是空气颗粒物研究的基础。1.1 颗粒物监测技术发展
人们很早就认识到尘埃可导致消光、能见度下降，《诗经·国风·邶风·终风》中“终风且霾”四字非常形象。但直到19世纪后半叶，才产生了气溶胶科学和气溶胶测量方法学，气溶胶监测技术的发展大致划分如下三个阶段。
第一阶段：经典前期。20世纪之前，人们已经注意到了空气中的细微粒子并开始研发仪器进行观测。19世纪70年代前后，Coulier发明了凝结核检测器；Aitken发明了计量粒子数目的便携式设备；Tyndall发明了丁达尔仪、测云器和超倍显微镜，并为热沉降器的发明奠定了基础；Bidaszeusky用超倍显微镜观察到烟雾粒子的运动和沉降。
第二阶段：经典发展期。自1918年Donnan首次提出“气溶胶”一词开始，到20世纪中期《气溶胶力学》(Mechanics of Aerosol)的出版。人们认识到工业气溶胶和粉尘对人体健康的危害，研发和使用了多种气溶胶采集方法，如单级撞击式采样器、串级撞击式采样器、热沉降器、静电沉降器等，并开始使用滤膜采样；研发了凝结核计数器和光学粒子计数器等。该时期采样误差较大，数据可比性差。
第三阶段：现代发展期。从20世纪60年代开始，微电子、激光和计算机技术以及现代化学和电镜技术的迅速发展，极大推动了颗粒物监测技术的进步：①颗粒物自动监测仪器在精密度和准确度上取得了长足的发展，如串级撞击式采样器、气溶胶电迁移率分析仪、光学粒子计数器和分析仪等获得改进；②发展了适合环境颗粒物采样的滤膜；③更灵敏的现代分析化学方法应用于气溶胶分析，包括色谱、质谱、等离子和激光光谱，放射法等，用以确定颗粒物中大部分无机成分和有机成分；④单个气溶胶粒子实时测量和识别技术的发展推动单粒子计数器和理化分析仪日趋成熟；⑤丰富和发展了等速采样理论。1.2 国外颗粒物污染和监测现状1.2.1 国外颗粒物污染现状
就全球范围而言，欧洲和北美洲以及拉丁美洲和亚洲的部分城市，PM的排放量有所减少，但是它依然是亚洲和拉丁美洲其他众多城10市中最主要的污染物。部分国家的室外PM浓度接近世界卫生组织103(World Health Organization，WHO)指南中的20μg/m。如美国环境颗粒物浓度持续降低，如图1-1所示，在2010年，全美PM年平均浓度1033为51.02μg/m，PM年平均浓度为9.99μg/m；欧洲2011年所有监测2.53点的颗粒物浓度如图1-2所示，PM年平均浓度为(16.1±7.1)μg/m，103PM年平均浓度为(10.1±4.9)μg/m。2.5图1-1 美国PM和PM浓度变化趋势102.5[引自：http://www.epa.gov/airtrends/pm.html]图1-2 欧洲2011年PM和PM年平均浓度(图中横线表示所有监测点的平均浓度值)102.5[引自：EMEP status report: Transboundar particulate matter in Europe 2013, 4/2013]
为了更好地反映PM对空气质量的影响，找出其污染规律，很2.5多国家进行了大量而细致的观测研究。“欧洲监测和评估计划”(The European Monitoring and Evaluation Programme， EMEP) 是在以科学为基础和“远距离跨境空气污染公约”为政策的框架下，拟解决欧洲跨境空气污染问题的国际合作项目，长期监测的内容包括挥发性有机物(VOC)、重金属、难降解有机物(POPs)、臭氧(O)和大气颗3粒物及其化学组成等。
美国和加拿大也开展了类似于欧洲的大气监测项目，如美国保护能见度环境联合监测网(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments，IMPROVE)以及美国国家职业安全卫生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health，NIOSH)等开展的研究项目。美国纽约市环保局于1999年制定了一个针对PM的系2.5统研究计划，简称PMTACS-NY(the PM2.Technology Assessment and Characterization Study-New York)，整5个计划的实施时间是从2000—2004年，其研究结果表明：大气中PM及PM含量的变化与其前体物(NO、SO、VOCs)含量的变化不2.5102存在线性关系；PM及PM中含氮和含硫化合物的生成与臭氧浓度2.510关系密切，而且存在一定的正比例关系。加拿大是最早开展PM研2.5究工作的国家之一，从1984—1994年十年的观测结果显示：PM浓2.5度存在明显的季节变化，冬季浓度偏高；平均状况显示PM在PM2.510中的比例在36%～42%之间，而且从1984～1994年间两者的浓度都存在下降趋势；PM的来源归为以下几类：交通运输、木材燃烧、水2.5泥制造业、路面扬尘及其他排放源，不同地区各种源的贡献不同，但交通运输和木材燃烧两个来源都占有十分重要的作用。
与欧美国家相比，亚洲在这方面开展的工作较晚，而且参与的国家也较少。ACE-Asia(The aerosol Characterization Experiments-Asian Pacific Region)项目的参加国家有中国、韩国和日本，项目实施于2001年春季，为期一年左右。研究的目标内容有：观测东亚和西北太平洋地区主要气溶胶类型的颗粒物物理化学和辐射特征；量化气溶胶与大气辐射之间的相互作用；量化主要类型气溶胶的物化演变过程。韩国Lee等从1995年10月—1996年8月在韩国Chongju地区连续进行了近一年时间的观测研究，研究目的是分析该地区PM的化学组2.53成，研究结果表明：Chongju地区PM年平均质量浓度为44μg/m，2.5+硫酸盐、硝酸盐、NH，以及EC和OC的年平均质量浓度分别为：4333338.2μg/m、3.6μg/m、2.8μg/m、4.4μg/m和5.0μg/m，这几种成分占PM总质量的50%～62%，其中硫酸盐的比例最高为23%，EC和OC2.5占17%～28%。Lee的研究还发现OC和EC之间存在一定的比例关系，年均结果显示OC/EC为1.12，说明该地区的OC可能是由排放源直接排放。
目前对细粒子的研究大都集中在PM的浓度、化学成分和统计2.5方法分析来源等方面，研究手段多为现场观测和对采集样品进行成分分析等，采用模式计算对其浓度进行预报、对其源进行模拟等方法在逐步发展。总的来说，部分国家对颗粒物污染特征、成因、控制进行了持续的研究，但关于气-粒过程、PM的源汇及其传输、PM转化2.52.5等方面仍有大量的问题有待进一步研究和认识。1.2.2 美国颗粒物监测现状1.2.2.1 美国颗粒物监测网络
美国环保局(EPA)1971年发布总悬浮颗粒物的标准，1987年发布了PM标准，开始了对PM的网络化观测，1997年发布PM的标10102.5准，1999年开始建设PM监测网络，2006年对PM和PM标准全部2.52.5103加严，PM的日均标准限值为150μg/m，PM年均标准限值为15μg/102.533m，日均标准限值为35μg/m，2012年，将PM日均标准限值调整为2.5312μg/m。
为推动标准的实施，美国已经建立了一个从地方、州到国家层面，由常规监测、趋势监测到支持光化学烟雾、气溶胶形成与人体健康相关空气污染研究的全方位的立体空气质量监测网络，其所有监测数据集中传输到美国环保局的空气质量系统(Air Quality Subsystem)，并通过基于互联网的空气信息检索系统(Air Information Retrieval System，AIRS)供政府官员、研究人员和有兴趣的公众查询和使用。空气质量实时发布及预报平台为：http://www.airnow.gov。
① 州和地方空气质量监测网(State and Local Air Monitoring Stations，SLAMS)，由4000多个子站组成，由州和地方政府运行并管理，主要目的是监测联邦政府规定的常规大气污染物，以确定这些污染物是否达标以及对各州的空气质量管理计划进行评估。
② 国家空气监测网(National Air Monitoring Network，NAMS)，由1080个子站组成，重点监测高污染和高人口密度的城市及污染源密集的地区。监测的项目包括PM、硝酸盐、硫酸盐、铵离子、氯化2.5物、钠离子、钾离子、有机碳、元素碳及痕量无机元素。
③ 8个超级站点(Supersites)项目，分别位于弗雷斯诺、洛杉矶、休斯顿、圣路易斯、亚特兰大、匹兹堡、巴尔的摩和纽约，其中每个项目都包括一个或多个站点。这些超级站的研究目的主要包括：a.与颗粒物特征有关的所有研究，如颗粒物组分、前体物、共同污染物、大气传输、源解析等；b.支持健康效应及暴露的研究，如识别需要研究的问题和PM源-受体-暴露-效应关系的不确定性相关研究；c.比对和评价颗粒物不同测定方法，如新出现的采样方法，常规监测技术和联邦参考方法。项目研究报告可从以下网页下载：http://www.epa.gov/ttn/amtic/supersites.html。虽然超级站的基础设施可被用作长期监测，但缺乏长期的资金保障，使得这些超级站于2008年关闭。
④ 特殊目的监测网(Special Purpose Monitoring Stations，SPMS)，由联邦政府运营和统一调配，该网络的监测站点不固定，具有高度的机动性，可随时调整和补充固定监测网络的不足，以满足应急监测和应急管理的需要。
⑤ 清洁空气状况和趋势网(Clear Air Status and Trends Network，CASTNET)，1987年建立，由约80个子站组成，主要位于乡村区域，用以提供硫酸盐、硝酸盐、氨、二氧化硫的周平均监测浓度及地面臭氧的小时平均值和气象参数。
⑥ 保护能见度环境监测网(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments，IMPROVE)，1985年建立，由约175个子站组成的跨机构网络，包括156个国家公园和荒野地区，用以提供能见度和气溶胶状态数据，进行造成能见度降低的化学组分和排放源的解析，以及有关远距离传输等的监测结果。
⑦ 光化学评价监测网(Photochemical Assessment Monitoring Network，PAMS)，1994年建立，旨在监测臭氧及其前体物浓度以评价光化学烟雾成因，该网络由22个子站组成，监测约60多种挥发性有机化合物，监测子站主要位于光化学烟雾污染比较严重的大城市区域。1.2.2.2 美国颗粒物监测方法
2009年开始认定PM自动监测仪器。为执行美国空气质量标准2.5(NAAQS)，联邦法规(Codes of Federal Regulations)(40 CFR parts 53)规定标准中规定的污染物的监测方法必须经EPA认证后才能在各监测站点安装运行。美国将各种监测方法分别认证为联邦参比方法(FRM)和联邦等效方法(FEM)。重量法一直作为参比方法，并作为考核空气质量是否达标的依据。目前在美国PM监测网络中微量振荡天平法2.5监测仪器约占62%，β射线法仪器约占28%，光学法仪器所占比例较少。同时美国发布了认证仪器的名录，并为每个型号设备都提供详细使用说明和持续更新标准操作规程、质量保证/质量控制(Quality Assurance/ Quality Controll,QA/QC)手册，以保证监测数据的可靠性和准确性。1.2.3 欧洲颗粒物监测现状1.2.3.1 欧洲颗粒物监测网络
欧洲空气质量监测网络分为涵盖欧盟各国的区域监测网络和各国内部的监测网络两大体系，两个体系在监测范围和监测项目上互为补充。
欧洲监测和评价计划(European Monitoring and Evaluation Program，EMEP)网络，从1998年开始PM的网络化监测，目前已有十几个国家参与，部分国家也10对PM进行监测。目前，大部分欧洲国家都是同时监测PM和2.510PM，尽管PM监测站点的数量在逐渐增加，但PM监测站点总数2.52.52.5量并不多。在站点分类上，EMEP大致划分了三类监测点，一类监测点为基本站点，每个站点覆盖5万平方公里区域，测量颗粒物质量浓度和化学成分、大气干湿沉降中的离子成分、大气重金属、臭氧以及气象参数等；二类监测点为区域功能代表性站点，最低监测密度为每10万平方公里一个点，对于不同的生态敏感地区和不同的监测物种，监测的空间密度有所变化，监测项目除了包含一类站点的测量项目外，还包括氨气、光氧化剂、醛酮、持久性有机物、颗粒物中有机碳/元素碳、矿尘等监测项目；三类监测点为各国自愿设立的综合研究型站点，具有更加明确的研究主题，不要求必须覆盖一类和二类监测点所要求监测的物质，但要求测量硫和氮的干沉降、碳氢化合物、臭氧和颗粒物的垂直分布、氮氧化物、颗粒物数浓度粒径分布、颗粒物光散射、黑炭气溶胶等。
此外，欧盟各成员国大都建立了覆盖本国的监测网络。例如，英国现行的空气监测网络有9个，这些网络覆盖整个英国，监测各种常规污染物或特征污染物；法国的空气质量监测网络包括29个地区监测网络、一些地方监测网络和部分私有工业监测网络；德国目前有16个联邦州监测网络，共有550个监测站，包括城市和区域站点；奥地利正在运行的省级监测网络有9个，涵盖了绝大多数的城市和较大城镇，包括237个监测站点，而国家级网络则负责管理8个区域站；芬兰的空气监测网络有31个地方监测网(其中2个是私有工业监测网)，包括了分布在30个城市的117个监测站点，有6个二氧化硫背景监测站和7个臭氧背景监测站；比利时有3个监测网络，涵盖了比利时的3个行政区(布鲁塞尔大区、弗兰德和瓦隆)。1.2.3.2 欧洲颗粒物监测方法
在欧洲，重量法仍然是PM主要监测手段。在监测规范方面，2.52005年欧洲标准化委员会(CEN)颁布的CEN 14907标准中规定了PM2.5测量的参比方法(重量法)，并对其操作规程、QA/QC作了详细的规定。此外，欧盟还开展了PM自动监测设备的比对试验工作，对如何建2.5立颗粒物等效测量方法编写了技术指南，但尚未对PM自动监测仪2.5器开展认证工作。1.3 我国颗粒物污染和监测现状
随着我国颗粒物污染状况的不断改变，颗粒物的环境空气质量标准进行了几次修订，我国在1982年颁布的《环境空气质量标准》(GB 3095—1982)中，将总悬浮颗粒物(TSP)标准纳入其中；在1996年进行修订，颁布的GB 3095—1996中同时规定了总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM)的年平均和日平均浓度限值；在2012年10颁布的GB 3095—2012中，将粒径小于等于10μm的颗粒物和粒径小于等于2.5μm的颗粒物列入环境空气污染物基本项目并规定了其年平均和24小时浓度限值，将总悬浮颗粒物(TSP)列入环境空气污染物其他项目并规定了其年平均和24小时浓度限值。颗粒物标准的修订推动了颗粒物监测技术的发展并为改善我国空气质量状况发挥着积极作用。1.3.1 我国颗粒物污染现状
我国在细颗粒物研究方面起步比较晚，从20世纪90年代逐步开展对PM的研究，研究区域主要集中在北京、珠江三角洲和长江三2.5角洲的部分城市。魏复盛等的研究表明，早在1995年我国广州、武3汉、兰州、重庆 4大城市PM年均质量浓度在57～160μg/m之间，2.5且PM/PM质量浓度比大于50%。杨复沫等在1999～2001年对北京2.5103城区的观测发现PM浓度为37～346μg/m，PM/PM质量浓度比为2.52.51055%。郝明途等的研究表明，济南市2004～2005年采暖季和非采暖33季PM日均浓度为180μg/m和119μg/m，且PM/PM质量浓度比分2.52.510别为58%和50%。姚青等在2011年冬季监测了天津城区和郊区的33PM浓度，平均值分别为167μg/m和180μg/m，城区最大日均值为2.533308μg/m，郊区最大日均值为315μg/m。赵秀艳等的研究表明北京城3区和郊区PM污染在2011年也比较严重，其日均分别为127μg/m和2.5398μg/m，均超过了国家环境空气质量二级标准限值。
按照空气质量新标准“三步走”实施方案要求，2013年1月1日起，京津冀、长三角、珠三角区域及直辖市、省会城市和计划单列市共74个城市的496个监测点位，开展包括二氧化硫(SO)、二氧化氮2(NO)、可吸入颗粒物(PM)、细颗粒物(PM)、一氧化碳(CO)、臭氧2102.5(O)6项指标的监测，并向公众实时发布空气质量信息。33
2013年上半年，上述城市PM浓度范围在24～172μg/m之间，2.533平均浓度为76μg/m，按年均值二级标准(35μg/m)评价，未达标城市3占94.6%；按日均值二级标准(75μg/m)评价，平均超标率为35.4%，3PM为城市环境空气首要污染物。PM浓度范围在43～331μg/m之2.51033间，平均为123μg/m。按年均值二级标准(70μg/m)评价，超标城市占82.4%；按日均值二级标准评价，平均超标率为25.4%。
我国细粒子污染的现状难以在短期内改善。由于我国能源以煤炭为主，煤炭燃烧不仅直接排放出大量一次颗粒物，而且排放出的SO、2NO等气态污染物经反应后可形成粒径较小的二次粒子；随着机动车x保有量不断增加，机动车的污染越来越严重；扬尘污染也一直未能有效改善。目前，对少数城市进行的研究虽然取得了一些成果，对细颗粒物污染有了一定的认识，但大多数研究只有个别点位、短期的监测，尚不能借此对PM的污染特征进行全面的分析。一些研究直接引用2.5国外相同或相似污染源的排放数据，不能真正定量解析我国颗粒物的来源。有关颗粒物对人体健康和大气能见度的影响研究也处于起步阶段。因此，需要对细颗粒物污染特征及控制技术开展深入的研究。1.3.2 我国颗粒物监测网络
2013年9月22日，我国环境保护部发布了《环境空气质量监测技术规范》(试行)(HJ 663—2013)和《环境空气质量监测点位布设技术规范》(HJ 664—2013)。HJ 663—2013规定了环境空气质量监测点位布设原则和要求、环境空气质量监测点位布设数量、环境空气质量监测点位开展监测项目等内容。HJ 664—2013规定了环境空气质量评价的范围、评价时段、评价项目、评价方法及数据统计方法等内容。根据国家环境管理的需要，为开展环境空气质量监测活动，设置国家环境空气质量监测网，各地方应根据环境管理的需要，设置省(自治区、直辖市)级或市(地)级环境空气质量监测网。
我国常规环境空气质量监测点可分为5类：环境空气质量评价城市点、环境空气质量评价区域点、环境空气质量评价背景点、污染监控点和路边交通点。
环境空气质量评价城市点：以监测城市建成区的空气质量整体状况和变化趋势为目的而设置的监测点，参与城市环境空气质量评价。其设置的最少数量由城市建成区面积和人口数量确定。每个环境空气质量评价城市点代表范围一般为半径500～4000m，有时也可扩大到半径4000m至几十千米(如对于空气污染物浓度较低、空间变化较小的地区)的范围。可简称城市点。
环境空气质量评价区域点：以监测区域范围空气质量状况和污染物区域传输及影响范围为目的而设置的监测点，参与区域环境空气质量评价。其代表范围一般为半径几十千米。可简称区域点。
环境空气质量背景点：以监测国家或大区域范围的环境空气质量本底水平为目的而设置的监测点。其代表性范围一般为半径100km以上。可简称背景点。根据我国的地理、气候分布特征，我国已建设14个国家空气背景值监测站，包括福建武夷山、山东长岛、青海高原站、内蒙古呼伦贝尔、湖北神农架、四川海螺沟、海南五指山、吉林长白山、广东南岭、云南丽江、新疆阿勒泰、西藏纳木错、湖南衡山和山西庞泉沟。这些监测站对颗粒物的监测包括PM和PM。102.5
污染监控点：为监测本地区主要固定污染源及工业园区等污染源聚集区对当地环境空气质量的影响而设置的监测点，代表范围一般为半径100～500m，也可扩大到半径500～4000m(如考虑较高的点源对地面浓度的影响时)。
路边交通点：为监测道路交通污染源对环境空气质量影响而设置的监测点，代表范围为人们日常生活和活动场所中受道路交通污染源排放影响的道路两旁及其附近区域。
截至2012年底，我国城市环境空气质量监测网已由113个重点城市扩大到338个地级市(含州盟所在地的县级市)，国控监测点位由661个增加到1436个，已建成14个国家环境空气背景监测站和31个农村区域环境空气质量监测站，在建我国南海海域西沙国家环境背景综合监测站，并拟针对区域污染物输送监测需要新增65个站点，我国将基本形成覆盖主要典型区域的国家区域空气质量监测网。
除上述常规环境空气质量监测站，我国已建成多个多因子综合监测站(通常简称为超级站)。2000年开始，我国台湾省环保部门陆续建成北部悬浮微粒超级监测站和南部空气质量超级监测站。大陆地区的广东、北京、重庆、上海等地均建设了不同规模的超级监测站。2011年5月，香港科技大学启动了香港首个空气质量研究超级站，处于香港的上风向。与常规空气质量监测站相比，多因子综合监测站监测项目多、分析能力强，监测项目主要涵盖了大气污染物的物理、化学及光学特性，气象参数，能见度及环境质量监测等多个方面。多因子综合监测站为研究城市污染状况、变化趋势及多污染物相互作用的研究构建了综合观测平台，并为构建城市大气污染监控预警技术平台提供数据基础。1.3.3 我国颗粒物监测方法
我国已发布了颗粒物监测仪器和监测方法相关标准。《环境空气PM和PM的测量重量法》(HJ 618—2011)，对测定环境空气中102.5PM和PM的重量法进行了规范；《环境空气颗粒物(PM和PM)采102.5102.5样器技术要求及检测方法》(HJ/T 93—2013)，对环境空气颗粒物(PM和PM)采样器的技术要求、性能指标和检测方法作了具体规定；102.5《环境空气颗粒物(PM和PM)连续自动监测系统技术要求及检测方102.5法》(HJ 653—2013)，对环境空气颗粒物(PM和PM)连续自动监测102.5系统的技术要求、性能指标和检测方法作了具体规定；《环境空气颗粒物(PM和PM)连续自动监测系统安装和验收技术规范》(HJ 655102.5—2013)，对环境空气颗粒物(PM和PM)连续自动监测系统安装、102.5调试、试运行和验收技术要求作了具体规定；《环境空气颗粒物(PM)手工监测方法(重量法)技术规范》(HJ 656—2013)，对环境空2.5气颗粒物(PM)手工监测方法(重量法)的采样、分析、数据处理、质2.5量控制和质量保证等方面作了具体规定。上述标准的发布，对颗粒物采样器的设计、生产和检测，环境空气PM和PM手工监测和连续102.5自动监测具有重要指导意义，但由于颗粒物监测的复杂性，还有很多方面需要继续研究和探讨。
①滤膜平衡和称量条件。我国HJ 656—2013和HJ 618—2011中规定滤膜平衡条件为：温度应控制在15～30℃范围内任意一点，控温精度±1℃。而美国EPA将滤膜恒重温度设定为20～23℃，日本设定为(20±2)℃，欧洲设定为(20±1)℃。为增强各监测站点间滤膜质量浓度的可比性，并综合考虑空白滤膜和采样滤膜的称量，建议精确控制天平室温度为(20±1.5)℃。
②高湿度环境下的颗粒物监测。我国地域辽阔，高湿情况在很多地区都会出现，由于颗粒物中存在的部分成分吸湿性强，粒径变化明显，高湿度条件下滤膜重量会出现明显的改变，因此需要对高湿度条件下采集颗粒物进行预处理，如利用干洁空气进行稀释或增加扩散干燥器等，然后再进行滤膜采样或在线监测。
③ 自动在线监测所采用的方法。我国HJ 618—2011和HJ 653—2013规定了自动在线监测方法为β射线吸收法或微量振荡天平法。这两种监测方法也是目前国内使用较普遍的监测方法。β射线法仪器具有购置成本低、专业技术人员投入少、长期运行性能稳定、运行维护成本低的特点，但与微量振荡天平法仪器比较，检出限略高，分辨率略低，既适用于低浓度地区，又适用于浓度较高及浓度范围变化大的地区。微量振荡天平法仪器具有低检出限、高精度、高分辨率的特点，但微量振荡天平法仪器购置成本及运行维护成本高，安装要求高(对振动敏感)，故障率高，在高值区数据偏低。除了上述两种监测方法，自动在线分析方法还有光学法、电荷法、压电晶体法等，其在科学研究中有比较广泛的应用，如果选择使用多种方法，更利于我国多样环境条件下的精确测量，因此对于符合PM和PM自动分析技术102.5指标的仪器都应允许使用。
④ 仪器在高原地区的适用性。我国HJ 93—2013、HJ 653—2013和HJ 655—2013中关于仪器气压示值误差、环境气压变化对仪器性能影响的测试所采用的气压均为80～106kPa，即仪器仅适用于低海拔区域。而我国有广大的高原地区，海拔高、气压低，如在西藏那曲地区，平均海拔在4500m，标准中所述仪器无法正常工作。因此推荐仪器对压力的适用范围应扩大到50～106kPa，或生产适用于高原环境的专门仪器，并制定相应的QA/QC。
对于温湿度的大范围变化所造成的颗粒物监测误差，各仪器均有对于环境空气温湿度变化所带来影响的校正措施，如安装变温控制组件来降低温湿度和易挥发物质带来的误差。温度控制组件的添加可以在一定程度上使数据接近真实值，但并不能从根本上解决系统误差，而且会引起购置和运行维护成本的增加，对技术人员的要求也更高。1.4 量值溯源与量值传递简介
为提高颗粒物在采集和分析过程中的准确性，需要进行量值溯源与量值传递工作。各种计量的目的不同，所要求的计量准确度也不一样。当计量误差满足规定的准确度要求时，则可认为计量结果所得量值接近于真值，可用来代替真值使用，称为“实际值”。在计量检定中，通常将高一等级(根据准确度高低所划分的等级或级别)的计量标准复现的量值作为实际值，用它来校准低等级的计量标准或工作计量器具，或为其定值。在全国范围内，具有最高准确度的计量标准，就是国家计量基准。
量值传递是通过对计量器具的检定或校准，将国家基准所复现的计量单位量值通过各等级计量标准传递到工作计量器具，以确保全国的计量器具的量值在一定误差范围内统一，准确一致。量值传递一般是自上而下，由高等级向低等级传递，有强制性的特点。量值传递是统一计量器具量值的重要手段，是保证计量结果准确可靠的基础。
量值溯源是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准联系起来的特性，也称为“可溯源”，这条不间断的比较链称为溯源链。参考标准通常是国家测量标准或国际测量标准。
虽然量值传递和量值溯源的目的都是实现测量结果在误差的范围内统一，而且是统一到国际基准上，但两者也存在一定的区别。量值传递和量值溯源的区别主要是：①量值传递是强调从国家建立的基准或最高标准向下传递；量值溯源是强调从下至上寻求更高的测量标准，追溯求源直至国家或国际基准，是量值传递逆过程。量值传递体现强制性，量值溯源体现自发性。②量值传递有严格的等级，层次较多，中间环节多，容易造成准确度损失；量值溯源不按严格的等级，中间环节少，根据用户自身的需要，可以逐级溯源，也可以越级溯源，因此，不受等级的限制。③两种传递方式不一样。在量值传递的方法中强调“通过对计量器具的检定或校准”这两种方式；而在量值溯源的方法中要用连续不间断的“比较链”，即传递标准，对“比较链”没有特别规定，实际上是承认多种方式。1.4.1 我国量值传递及溯源体系简介
保障计量单位制的统一和实现量值的准确可靠是计量工作的核心。量值不仅要在国内统一，而且还要达到国际上的统一。国际单位制(SI)单位是国际单位制中由基本单位和导出单位构成一贯单位制的那些单位。基本单位共七个，包括长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度。导出单位是用基本单位以代数形式表示的单位。我国国家标准《国际单位制及其应用》(GB 3100—93)列出了国际单位制(SI)的构成体系，规定了可以与国际单位制并用的单位以及计量单位的使用规则。
国家根据各种计量器具的用途以及可能对社会产生的影响程度，采取了两种法制管理形式，即强制检定和非强制检定，并出台了《强制检定的工作计量器具明细目录》。
量值溯源的方式有检定、校准及测试等。国际计量组织对检定给出的定义是查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和(或)出具检定证书。因此检定具有法制性，是属于法制计量管理范畴的执法行为。校准是对照计量标准，评定测量仪器的示值误差，确保量值准确的一组操作，依据的是校准规范或校准方法。目前在生产和服务过程中大量使用的仪器大多采用校准方式确保量值的准确性。除检定和校准之外，根据用户要求，计量检定机构可出具测试证书或测试报告，测试是对给定的产品、材料、设备、生物体、物理现象、过程或服务,按照规定的程序确定一种或多种特性或性能的技术操作。检定与校准的目的是为了保证测量仪器准确可靠，而测试是为了确定产品的性能或特性而进行的测量或试验。特殊情况下，当无法溯源至国家计量基(标)准时，则应溯源至公认实物标准,或通过比对试验、参加能力验证等途径提供溯源性证明。
量值传递由国家法制计量部门以及其他法定授权的计量组织或实验室执行。除设置我国执行量值传递任务的最高法制计量机构外，还设置若干地区或部门的计量机构，以及经国家批准的实验室，负责一定范围内的量值传递工作。实现量值传递，需要各级计量部门根据有关技术文件的规定，对所属范围的各级计量器具的计量性能(准确度、灵敏度、稳定度等)进行评定，并确定是否符合规定的技术要求。这项工作称为计量器具的检定。1.4.2 颗粒物测量的量值传递及溯源
对于颗粒物测量，通常采用对测量仪器进行检定或校准，或利用比对的方式对测量仪器性能进行测试。1.4.2.1 实验室通用仪器量值传递及溯源
颗粒物测量所涉及的实验室通用仪器主要用于滤膜的称量及颗粒物理化特性分析，包括天平、气相色谱仪、液相色谱仪、气-质联用或液-质联用仪、原子吸收分光光度计等。部分仪器具有计量检定程序，可送具有检定资质的单位进行定期检定，实现量值溯源。其余仪器原则上可以检定,也可以校准。环境监测日常使用的电热恒温干燥箱、马弗炉、水浴锅、超声仪等,可以采取自校准方式。1.4.2.2 现场监测仪器量值传递及溯源
现场监测仪器包括空气颗粒物采样器、β射线法PM/PM自动102.5监测仪、微振荡天平法PM/PM自动监测仪、烟气连续监测系统102.5(CEMS)、烟尘测定仪、汽车排放气体测试仪、滤纸式烟度计、透射式烟度计、TSP采样器等。上述仪器中烟尘测定仪已被列入强检范围。对其余仪器，我国还没有建立相应的检定规程，可以采取校准或比对的方式提高仪器的准确度和精确度，但仪器中用于量值传递的质量流量计和体积流量计等必须送检。
如何对国家规定的强制检定的仪器及强检范围以外大量使用的环境监测仪器实施科学、有效、规范的管理，确保出具的数据始终处于受控状态,是环境监测质量管理人员及仪器使用人员亟待解决的问题。1.4.2.3 开展比对测试
除上述对测试仪器本身进行检定或校准外，根据对标准物质测试的结果也可以对仪器性能进行评价。标准物质就是在规定条件下具有高稳定的物理、化学或计量学特征，并经正式批准作为标准使用的物质或材料。它在计量领域的作用主要体现在如下几个方面：作为“控制物质”与被测试样同时进行分析；作为“标准物质”或“已知物质”对新的测量方法和仪器的准确度和可靠性进行评价。
对于颗粒物，在不同应用领域中，对其特性(质量、粒径分布、光学性能等)的要求是各不相同的，使得颗粒物难以溯源，且目前没有颗粒物基准物质。例如对于颗粒物粒径，颗粒物往往具有不规则形状，不能直接用直径这个概念来表示它的大小，因而利用等效直径来表征其粒径，即当一个颗粒的某一物理特性与同质的球形颗粒相同或相近时，就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。每一种测试方法都是针对颗粒的某一个特定方面进行的，所以相同样品用不同的颗粒物测试方法测定所获得的结果有所不同是客观原因造成的。
对于空气颗粒物测量仪器，主要采用“比对”的方式进行校准。由于没有颗粒物基准物质，各国首先对颗粒物滤膜采样方法，尤其是PM和PM滤膜采样方法进行严格规定，包括采样器结构设计、实102.5际运行性能、浓度范围、采样时间、流量、采样准确性、采样精度、滤膜保存及称重条件等，然后对各滤膜采样仪器采用“比对”的方式达到量值相对统一的目的。为保证自动监测仪器测量的准确性和可比性，各国基本采用自动监测方法与手工滤膜采样方法外场比对测试的方法，来确定其监测结果的可比性。参考文献
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