PM 2.5：空气中的“危险颗粒”——大气颗粒物的测定
空气中的大气颗粒物被称为人类的重要杀手之一，而PM 2.5由于体积更小，具有更强的穿透力，对身体造成的危害尤为严重。2012年3月2日，新修订的《环境空气质量标准》发布，增加了PM 2.5的监测指标，PM 2.5由“民间热词”变为“官方标准”，本文总结了PM 2.5的监测标准和分析、监测方法。
空气和水是维持人类和生物生存的两大生命要素，保持清洁干净的空气是最重要的环保任务之一。空气中的大气颗粒物被称为人类重要杀手，聚集在细颗粒物上的大量有害重金属、酸性氧化物、有机物、细菌和病菌等，会通过呼吸道进入人体，对人体健康造成危害。在这些细颗粒物中，PM2.5的体积更小，具有更强的穿透力，可能抵达细支气管壁，并干扰肺内的气体交换。《美国医学会杂志》的一项研究表明，PM2.5会导致动脉斑块沉积，引发血管炎症和动脉粥样硬化，最终导致心脏病或其他心血管问题。这项始于1982年的研究证实，当空气中PM2.5的浓度长期高于10μg/m3，就会带来死亡风险的上升，浓度每增加10 μg/m3，总的死亡风险会上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。PM2.5还极易吸附多环芳烃等有机污染物，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。1943年美国洛杉矶和1952年英国伦敦的光化学烟雾就是历史上严重的大气污染事件。
美国国家航空航天局（NASA）2010年9月公布了一张全球空气质量地图，展示了世界各地PM2.5的密度。图1是根据NASA两台卫星监测仪的监测结果绘制的显示2001~2006年PM 2.5平均浓度值的地图。
标准和分类
为了减少空气污染对健康的影响，并提供全球性指导，世界卫生组织（WHO）于2005年发布了《空气质量准则》，国际上对颗粒物的PM10和PM2.5的限制标准如表1。
空气中的颗粒物并不都是几何球体，大多为不规则形态，因此需将其换算成球体的直径，这就是当量直径（de）。真实直径为Dρ，由于颗粒物来源不同，其密度ρ（或比重）不同，即使Dρ相同，它们在空气中的动力学特征也不同，也就是在空气中沉降速度不同。因此，又引入空气动力学直径Da的概念：Da＝Dρ(ρ)1/2，如ρ>1，其空气动力学直径Da比真实直径Dρ大，反之则小，换算成空气动力学直径后将颗粒物在空气中的沉降速度拉到同一水平上。颗粒物的分类及定义见表2。
大气颗粒物的测定
在大气颗粒物研究中用到了源解析法（Source Apportionment），不仅定性地识别其来源，还定量地计算出各种源头对环境污染的贡献。源解析有化学质量平衡法、二重源解析技术、主因子分析、正矩阵因子分析法等。根据源解析法可了解到影响大气颗粒物的主要因素为气象条件、交通、能源结构及综合因素等。
我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法。其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10的浓度。必须注意的是，计量颗粒物的单位μg/m3中分母的体积应该是标准状况下（0℃、101.3 kPa）的体积，对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。
环境空气监测中的采样环境及采样频率要按照HJ/T194的要求执行。PM10连续自动监测仪的采样切割装置一般设计成旋风式，它在规定的流量下，对空气中10μm粒径的颗粒物具有50％的采集效率，表3为其技术性能指标。
监测方法
在线监测
颗粒物在线监测仪器有TEOM微量振荡天平仪和Beta射线仪。TEOM微量振荡天平仪是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标态的质量浓度。
微量振荡天平法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1 m3/h环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后，成为符合技术要求的颗粒物样品气体。样品随后进入配置有滤膜动态测量系统 (FDMS)的微量振荡天平法监测仪主机，在主机中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定，另一端装有滤膜的空心锥形管，样品气流通过滤膜，颗粒物被收集在滤膜上。在工作时空心锥形管是处于往复振荡的状态，它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化发生改变，仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物质量，然后根据收集这些颗粒物时采集的样品体积计算得出样品的浓度。
Beta射线仪则是利用Beta射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，Beta射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。
Beta射线法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、样品动态加热系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h的环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后成为符合技术要求的颗粒物样品气体。在样品动态加热系统中，样品气体的相对湿度被调整到35%以下，样品进入仪器主机后颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。在仪器中滤膜的两侧分别设置了Beta射线源和Beta射线检测器。随着样品采集的进行，在滤膜上收集的颗粒物越来越多，颗粒物质量也随之增加，此时Beta射线检测器检测到的Beta射线强度会相应地减弱。由于Beta射线检测器的输出信号能直接反应颗粒物的质量变化，仪器通过分析Beta射线检测器的信号变化得到一定时段内采集的颗粒物质量数值，结合相同时段内采集的样品体积，最终得出采样时段的颗粒物浓度。配置有膜动态测量系统后，仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，更接近于真实值。
成分分析
对于大气颗粒物上所吸附的各种物质（包括重金属、有机化合物等）可采用各种近代仪器进行组成成分的分析。涉及的仪器有X射线荧光光谱、原子吸收分光光度计（AAS）、等离子发射光谱（ICP-AES）、气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、离子色谱（IC）、毛细管气相色谱、质谱（MS）、中子活化分析（NAA）、X-衍射仪、质子激发X射线发射（PIXE）、激光粒径谱仪（LPS）、激光微探针质谱（LM-MS）、扫描电子显微法、扫描核探针（SNM）、空气动力学粒谱仪（APS）、荧光分析、碳分析仪、联用技术等。通过大气颗粒物及其组分的测定，结合源解析，我们可以更清楚地了解大气颗粒物的来源及迁移规律，从源头加以控制，辅以生态保证措施（如加强绿化），减少大气颗粒物的产生和排放，改善大气环境质量。
PM 2.5首次写入政府工作报告
2012年3月2日，新修订的《环境空气质量标准》发布，增加了PM2.5的监测指标，PM2.5由“民间热词”变为“官方标准”。今年全国“两会”，PM2.5又写入了政府工作报告，新标准已被放到前所未有的高度。
政府工作报告明确提出，2012年将在京津翼、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目检测，2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展监测，2015年覆盖所有地级以上城市。PM2.5首次写入政府工作报告，让包括空气质量在内的环境问题，高位摆在了各级政府面前。
