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关于PM2.5和AQI

很多朋友买了我们的PM2.5检测仪,除了检测自己家中的PM2.5浓度外,经常与各地发布的空气质量指数进行比对,由于对数据解读不是太清楚,造成了很多困惑,经常咨询过来,下面咱们就对这些数据进行一下梳理。

我们常常看到以下的空气质量报道(以下图片数据引用自微博博主“北京空气污染播报”的实时数据),

   

上图有两个数据,一个是PM2.5浓度值7.0,另外一个空气质量指数29,显然能与我们PM2.5检测仪测出的数据比对的是PM2.5的浓度,这个值是有单位的7.0ug/m³,空气质量指数29是一个无量纲的数据;

再看下图,也为15点后空气质量实时数据:

 

 

此图标明了各个监测点的空气质量实时数据,分别列出了3项,PM2.5浓度、中标AQI、美标AQI,我们可以看到,在同一监测点这3个数据是不同的;

 再请看下图:同样15点的数据

 

 

这幅图上有个新的概念:各监控点“PM2.5空气质量指数”,在行业术语里面叫“空气质量分指数(IAQI)”; 环境空气质量指数(AQI)技术规定 HJ633-2012 于2016年1月1日正式实施,里面明确的规定了AQI的概念与算法,让我们来看一看,这几个数据之间到底有什么关系,先看他们的定义:

 3.1 空气质量指数 air quality index(AQI)  定量描述空气质量的无量纲指数

 3.2 空气质量分指数 individual air quality index(IAQI)单项污染物的空气质量指数

 3.3 首要污染物 primary pollutant AQI大于50时IAQI最大的空气污染物

AQI评价标准包含六项分指标:二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、PM10(24小时平均值)、一氧化碳CO、臭氧O3、PM2.5(24小时平均值),单位都是ug/m³,每种污染物都有各自对应的空气质量分指数IAQI

 

上面公式可以看出空气质量指数AQI其实就是各项空气质量分指数IAQI中的最大值,比如PM2.5的分指数最大,那么AQI的值,就是此时PM2.5这种污染物对应的空气质量分指数IAQI(PM2.5);

标准中同时规定了各种污染物空气质量分指数IAQI的计算方法,看起来有点小复杂,公式会在后面附录里给出,感兴趣的朋友可以看看,完全可以看懂,这里只把PM2.5这种污染物的空气质量分指数对应的PM2.5浓度限值列出来给大家参考:

 

 

比如,当此时PM2.5 24小时平均浓度为150时,对应的PM2.5分指数IAQI就是200,当然500对应的就是500,至于500以上就没有再给出了;

需要注意的是国标AQI采用的PM2.5分指数计算使用的是24小时内的PM2.5平均浓度,所以当PM2.5实时浓度出现骤然变化时,AQI的变化相对更平滑一些,另外国标AQI与美国大使馆公布的数据也是有差异的,是因为采用的计算方法、标准不同,美使馆主要采用PM2.5浓度的IAQI计算美标AQI, 而且美标污染物浓度限值也与国标规定不同,由此造成了PM2.5分指数IAQI的不同计算结果, 所以两者发布的AQI有时候会差别比较大,不能简单相比;

 回头再看以上发布的那些数据,相信大家就能明白这些常用的术语之间的区别,也能更好的理解激光PM2.5检测仪实时检测的PM2.5浓度值与各监测站点发布的数据应该如果参照比对;

怎么关注PM2.5,测定PM2.5浓度的设备国外的产品比较多,行业内有很多工程师都比较认可美国TSI公司的产品TSI 8530-粉尘检测仪,就是潘总石屹上海地铁里拿的那款,个头比较大,售价大概在5、6万RMB吧,CF(Calibration Factors)即校正因子是厂家按照ISO12103-A1粉尘测试标准进行校正设定的,厂家默认值为1,通过调节校正因子,可以使其适用于对任意粉尘类型的测量,分别代表测定的为某种特定的标准粉尘颗粒,所以只要测定颗粒物的粒径及数目准确,浓度值就比较容易准确测算了。

攀藤科技的激光PM2.5传感器在研发过程中与这款设备的测试数据进行了充分的比对,虽然激光原理的传感器能非常明确的测定各个粒径的颗粒物的数目,但对这些颗粒物的构成成分是不清楚的,不同成分的颗粒物质量是不同的,要想得到大气环境中准确的浓度值,需要采集大量的数据来支撑,攀藤科技在研发过程中花费了大量的精力和代价采集这些数据,修正自己算法,最终使传感器测定的数据相当接近国标认可的称重法与β射线法测定的数据,经过实际对比,这个数据比较贴合我国国内大气成分的实际情况。但TSI设备的测定也具有相当的参考意义,通过对TSI 8530校准因子的适当设定,两者就可以进行比较测试,所以攀藤的激光PM2.5传感器特意提供了一组用金属颗粒物作为等效颗粒换算的浓度值,可作为工业生产车间等环境下的测试数据,并标定为@CF=1,特别供使用TSI同类设备的工程师参照,这组数据在同样的测定环境下相对较高,是因为对颗粒物成分的不同设定造成的;

攀藤的激光PM2.5传感器有一组详细给出了各个粒径的颗粒物数目及@CF=1时,PM1.0/2.5/10的实时数据,以供工程师参考,当然也可以供家用的客户实时观察净化器、新风系统对空气的净化效果;

 

常见问题释疑:

1. 为什么感觉PM2.5与当地发布的空气质量播报数据差异较大;

请再仔细读一读本文上面内容,区分播报的数据是空气质量指数还是PM2.5浓度;

2. 为什么感觉PM10数据会差异比较大?

PM10颗粒在相同的条件下更容易沉降,不似PM2.5分布那么均匀,所以数据差异会大一些;

附录:

1. 

 

2.

 

 

参考文献:

1. 环境空气质量指数(AQI)技术规定 HJ633-2012;

2. 环境空气质量标准GB 3095--2012;

3. EXPMN-002_DustTrak_DRX_Theory_of_Operation from TSI;

4. EXPM-004_新型光散射法与震荡天平法气溶胶监测仪的测量数据对比研究-A4-CN TSI;

5. EXPMN-009_DPM_Cal_Factors_App_Note_US-web from TSI;

6. ISO 12103-1:1997;

7. 文中实时空气监测站数据参考自“北京空气污染播报”2016/1/7 下午15点左右数据;