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X爲何PM2.5與PM10會“倒挂”？
2020年07月27日
什麽是“倒挂”？
環境空氣質量标準中將(jiāng)PM10定義爲環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于10μm的顆粒物，將(jiāng)PM2.5定義爲環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5μm的顆粒物。
按照定義，PM2.5屬于PM10的一部分，因此理論上在同地、同時測量的PM10的濃度應該大于PM2.5。但在實際監測工作中，偶爾會出現PM2.5濃度大于PM10濃度的“怪現象”，也就(jiù)是俗稱的“倒挂”。這讓公衆感到困惑，影響公衆對空氣質量狀況的理解和判斷。那麽倒挂現象合理嗎？爲什麽會出現倒挂現象呢？
什麽情況下容易出現倒挂？
一、監測儀器不同
目前，在國家環境空氣監測網内PM10監測所采用的方法主要有兩種，分别是β射線法（采樣管恒溫加熱）和振蕩天平法；PM2.5監測所采用的方法同樣主要有兩種，分别是β射線加動态加熱系統法和振蕩天平聯用膜動态測量系統法。
中國環境監測總站大氣監測實驗室針對各種不同的PM10與PM2.5監測方法組合分别進行試驗，發現當PM10采用振蕩天平法儀器監測，出現倒挂的概率較高。
二、季節
我國大部分地區，冬、春、夏、秋四個季節的溫度、濕度存在明顯差異，對不同季節倒挂現象出現的概率進行分析，發現冬、夏兩個季節PM2.5與PM10出現倒挂的幾率相對較高，而春、秋季節倒挂現象出現率相對較低。
三、濃度水平
將(jiāng)PM2.5濃度劃分爲35μg/m3以下、35μg/m3~75μg/m3、75μg/m3~150μg/m3、150μg/m3以上四個區間，分析倒挂現象發生時PM2.5的濃度分布情況。
結果表明，對于PM2.5小時濃度而言，大于150μg/m3時出現倒挂的幾率最高；對于PM2.5日均濃度而言，處于75μg/m3~150μg/m3這一區間時，出現倒挂的幾率最高。
爲什麽會出現倒挂？
一、測量誤差
從定義看，PM2.5屬于PM10的一部分，顯然PM2.5濃度理應小于PM10，但當環境中PM2.5占PM10的比例較高時，PM2.5與PM10的濃度本身就(jiù)極爲接近。譬如北方某城市2016年PM2.5日均值占PM10的比例平均爲78.3%，其中占比超過90%的天數高達117天（占全年32.0%），多數情況下PM2.5濃度與PM10非常接近。任何測量誤差都(dōu)是不可避免的，當PM2.5濃度與PM10非常接近時，測量誤差就(jiù)有可能(néng)造成(chéng)倒挂。
這種倒挂是正常的，也是不可避免的。除了中國，美國、日本等國公布的監測結果也能(néng)看到倒挂發生。
二、PM10與PM2.5采用不同的監測方法
目前，常見的顆粒物監測方法主要有振蕩天平法、β射線法兩個大類, 我國環境空氣監測網主要使用β射線法類儀器。随著(zhe)技術的進步，β射線法類儀器又分爲采樣管恒溫加熱、動态加熱等類型；振蕩天平法類儀器又分爲單純的振蕩天平法和聯用膜動态測量系統的振蕩天平法等類型。
1 是否增加膜動态補償系統
由于振蕩天平法在測量過程中爲了防止空氣中水分對測量過程的影響，需將(jiāng)采集樣品後的濾膜加熱并保持在50℃，加熱時顆粒物中的“揮發性組分”會發生揮發而造成(chéng)損失。聯用膜動态補償法後，增加了樣氣除濕裝置，而不需將(jiāng)樣品高溫加熱，同時利用補償系統對揮發性組分的揮發損失進行了補償，因此振蕩天平法聯用膜動态補償法後測得結果會高于振蕩天平法。
2 是否采用動态加熱
對于β射線法，采樣管采用恒溫加熱時，長時間加熱也將(jiāng)造成(chéng)顆粒物中部分揮發性組分的損失；而當采用動态加熱時，由于可以根據空氣中相對濕度的大小自動調節加熱溫度，在防止采樣管結露的同時，最大限度地減少了采樣管加熱造成(chéng)的揮發性組分損失，因此采用動态加熱時測得結果會高于恒溫加熱法。
PM2.5與PM10監測方法不同會導緻倒挂。由于我國多數站點PM10監測起(qǐ)步于2002年左右，基于當時的監測技術水平，多采用了傳統監測技術，部分儀器尚未更新膜動态測量系統或動态加熱系統。而PM2.5基本上自2013年以後才開始監測，伴随著(zhe)技術的進步，普遍采用了最新的監測技術。這樣在同一站點，如果隻有PM2.5監測儀器加裝了膜動态補償/動态加熱系統，而PM10沒有加裝，就(jiù)容易出現倒挂。
如何減少“倒挂”？
考慮到不同方法之間的差異性，建議各地開展PM10與PM2.5監測時，盡可能(néng)選用同樣原理的自動監測設備，并根據目前對顆粒物監測技術的最新認識，同時選用振蕩天平聯用膜動态補償系統法或β射線加動态加熱系統法，同步開展PM10與PM2.5監測，可有效降低倒挂現象的出現的幾率。
