PM2.5数据差异玄机

　　两种监测方法的系统误差，致使北京PM2.5数据难获公众理解，而承受着舆论压力的全国监测，即将在国内尚无统一监测技术规范的情况下提前铺开

　　过去几个月内的频繁曝光，让PM2.5这一专业术语迅速被公众所熟悉，各地政府更是全力推动监测进程和治理规划。

　　北京市环境保护监测中心从1月21日开始，每小时公布一次位于西二环、三环之间的车公庄监测点的PM2.5浓度，尽管尚属研究性数据，但它在一定程度上反映了西城区的空气质量。

　　按照环保部的时间表，2012年，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市都将开展PM2.5新指标的监测。

　　然而，中国环保部门和美国大使馆分别监测的PM2.5数据，却出现了较大差异。围绕两套数据孰是孰非的争议一时沸沸扬扬，从去年底争执至今。《财经》记者调查发现，双方采取的检测方法不同是主因。

　　根据中国环境监测总站(下称环监总站)和上海市环境监测中心开展的研究表明，振荡天平法(北京应用)监测的结果较β射线法(美国使馆应用)，PM2.5的值偏低15%－17%。这意味着，需要通过细致的比对实验，查明数据差距产生的原因及解决办法，才能确定适合中国环境特点的PM2.5监测仪器组合，从而使各地的监测数据有可比性，并在此基础上，编制监测技术规范。

　　首批开展PM2.5监测的城市已经箭在弦上，相应的监测技术规范却仍未确定，而完善的试验周期应历时一年以上，这使中国PM2.5监测发布，进入一个边研究、边立规、边发布的多头并进的慌乱时期。

　　两种监测仪

　　2月22日，北京遭遇了春节后的第一个阴霾天气。根据北京市环境保护监测中心的PM2.5研究型监测数据，截至当天13时的24小时均值为119微克/立方米，当天的空气质量状况属于“轻微污染”，易感人群症状有轻度加剧；以美国较为严苛的空气质量分级则是“不健康”，可能对健康人群心脏、呼吸系统有影响。

　　然而，距此12公里的美国大使馆，发布同一时段的PM2.5均值却为160微克/立方米，两者数据差距明显。去年底引发网络热议PM2.5的“始作俑者”，正是美国大使馆，其位于北京朝阳区使馆周边空气质量的监测数据，高于其后北京环保局公布的数据。

　　鲜为人知的是，美国使馆的监测方式是β射线法，而北京和全国很多大城市采用的是振荡天平法。

　　2月初，环保部展开一项针对PM2.5自动监测方法适用性比对测试的试验。进行测试的原因之一，“就是美国大使馆发布的PM2.5值和北京环境监测中心数据之间的差异。”北京一家环境仪器公司的总经理告诉《财经》记者。北京环保部门发布的空气质量日报总是比美国大使馆发布的数据偏低，不少网民因此质疑环保部门。

　　中国环境监测总站主要负责此项对比试验，其大气室副主任李建军对《财经》记者表示，第一阶段的比对测试试验为期约一个月，但尚不便透露试验进展情况。

　　不过，在环境仪器厂商圈内对此早有说法，即由于北京市环境保护监测中心选配的颗粒物监测仪采用振荡天平法，美国大使馆的监测仪采用β射线法，监测设备测量方法的差异是双方数据产生落差的根本原因。

　　国际主流的PM2.5自动监测仪，按其测量原理可分为：β射线法、振荡天平法和光散射法。其中前两种方法被环保部推荐为PM10监测仪器，列入2005年发布的《环境空气质量自动监测技术规范》中。

　　在PM10的监测中，为避免水分对监测结果的影响，振荡天平法采用了采样管加热技术，将水气化。但美国环保局(EPA)在研究PM2.5中发现，部分挥发性颗粒物也会随之被气化，相当于发生了“净化”作用，从而造成其测定值偏低。英国环境食品农业事务部公布的一项研究结果表明，在英国，即便使用了1.3的斜率纠正系数，振荡天平法的分析仪仍然必须增加FDMS。所谓FDMS，是指振荡天平法监测仪的一个纠正配件，用于增加收集挥发性颗粒物。而EPA认证的、基于该方法的PM2.5测尘仪，均要求有FDMS功能。

　　有媒体据此报道称，“北京等中国城市普遍采用的PM2.5监测设备，在美国绝大部分地区已被更准确的β射线法仪器取代”，得出中国“PM2.5未测先低15%”的结论。

　　但《财经》记者调查发现，在英国的此项研究中，同时提到了一款β射线法监测仪在使用时，数据偏高20%以上。美国大使馆使用的正是这款监测仪。

　　β射线法的工作原理是，假定仪器校准使用的标准膜片的材质与所采集颗粒物的成分相同，测量时根据吸光程度换算出最终数据。它的弱点在于：在实际测量过程中，标准膜片与实际情况往往并不相同，因此，其测量的准确性不仅与采样流量有关，还受颗粒物成分的影响。而振荡天平法则是一种直接质量测量的方法。从原理看后者更先进。

　　中国环境科学研究院的一位专家介绍，β射线法和振荡天平法相比，在低浓度情况下，读数相差不大，但是在高浓度情况下，某些进口品牌的β射线法会高一倍以上。在西北地区的沙尘暴状况下，颗粒物浓度可到1500微克/立方米，β射线法仪器甚至没有读数了，此时只有振荡天平法仪器才能工作。

　　另外，上海环境监测站的一项对比研究的结论是：β射线法的测量结果平均高于振荡天平法15.8%。振荡天平法在现场测定中受干扰物和不确定因素的影响较少，其测量准确性优于β射线法。

　　实际上，振荡天平法和β射线法都是颗粒物自动监测方法，优点是快速、连续和智能化，但是，传统的重量法手工监测才是最直接、最可靠的方法，也是衡量自动监测方法是否准确的“尺子”。美国赛默飞世尔科技有限公司中国区商务运营总监周晓斌告诉《财经》记者，“测量数据谁高谁低，其实并不重要，关键是看哪种方法的结果最接近手工方法的结果。”

　　“无论对于中国还是美国，振荡天平法还是β射线法，都一样存在(数据偏差)的情况。”周晓斌说，振荡天平法在美国本土占有60%以上的大气颗粒物监测仪市场。从美国环保局网站发布的颗粒物监测仪分布图可见，美国依然有很多用于PM2.5监测的振荡天平仪器没有加装纠偏配件。

　　云南省环境监测中心站站长助理王立前则对《财经》记者表示，“振荡天平法更接近于手工方法。”反倒是β射线法仪器受湿度影响更大，数据往往偏高。这是由于水分和颗粒物混合产生吸湿效应，颗粒物的吸光程度大大增加，并且这种增加并非线性关系，而是放大倍数，所以β射线法受湿度的影响更大。

　　在PM2.5的监测中，目前有些β射线法的仪器厂商已提供纠偏配件，王立前分析，“这样处理后，两种方法的监测结果才可比。”

　　全面监测条件欠缺

　　环保部新版《环境空气质量标准》发布在即。在此前的两次征求意见稿中，对于大气污染指标PM10和PM2.5日平均数据的有效性规定为：“每日24小时至少有21个小时的平均浓度值或采样时间”。这样快速、连续的监测要求，意味着只能在全国普遍使用自动监测仪。

　　早在2007年，环监总站即已布置开展灰霾长期监测，选取天津、上海、重庆、深圳、苏州、宁波、南京等九个城市开展PM2.5的试点监测。PM2.5这种大气中直径小于或等于2.5微米的细小颗粒物，正是形成灰霾的元凶。连续进行了四年时间的试点监测后，又启动了PM2.5自动监测方法适用性比对测试试验。环保部表示，希望以中国手工监测标准方法为标准，参考美国环保局对PM2.5自动监测仪器的认证方法，对不同厂家、不同原理的环境空气自动监测仪进行单机比对测试，然后择优向全国推进。

　　周晓斌介绍，美国环保局对一台空气质量监测仪器进行认证，需要设立四个测试点，做三个以上季节的测试试验，以保证监测数据尽量准确。

　　但中国环保部承诺的是首批城市在今年就开展PM2.5监测。如果严格比照美国环保局的认证方法，剩下的时间根本来不及。因为现在进行的还是各种方法的比对试验，以便为“十二五”空气监测工作中PM2.5监测技术路线确定、监测技术规范编制提供技术支持。何况，环保部总工程师万本太对上述对比试验的建议是，“试验周期应至少涵盖有代表性的四个季度，以提高数据的代表性。”如此，到2013年1月才能试验完毕。

　　这之后还应启动监测仪器的认证工作。但国内目前不仅对PM2.5自动监测仪的认证没有启动，即使是对已使用七年的PM10自动监测仪器亦未展开认证。

　　《财经》记者了解到，在以前的PM10自动监测仪采购中，获得美国EPA认证的国外仪器厂商具备了先天的竞争优势，而国内还没有仪器厂家通过EPA认证。

　　不过，此次全国范围内的空气质量监测网络“升级”，对国内外的仪器厂商显然是重大利好。环保部环境监测司副司长朱建平曾表示，初步估算，338个地级以上城市的总投入要20多亿元。这些资金主要用于PM2.5、臭氧、一氧化碳三种监测设备的采购。

　　据前述环境仪器公司总经理估计，国内采用振荡天平法的监测仪有1000多台，销售数量与β射线法仪器相近，但大部分装配于一线城市，而β射线法仪器以其较低的价格，在二线城市和小型的环境监测站更具竞争力。

　　根据河北先河环保科技股份有限公司(先河环保，300137)的数据，空气在线监测系统占据市场份额前三位的企业分别为，先河环保(33.20%)、美国赛默飞世尔(28.00%)、杭州大地安科环境仪器有限公司(12.27%)。杭州大地安科为聚光科技(300203)的控股子公司。不少国内仪器厂商拥有自己的PM2.5监测产品，但同时代理着国外的品牌，先河环保和聚光科技亦如此。

　　PM2.5自动监测仪在价格上有较大差别，振荡天平法监测仪在20万元以上，而β射线法监测仪国产为10万－15万元，进口为15万－25万元。“PM2.5的势头已经造起来了，从国务院到各省级环保厅，都已经把测量PM2.5提高到政治高度，买测量设备不差钱。”一位省级环境监测中心站的高级工程师说。

　　而事实上，美国的PM2.5自动监测技术也算不上成熟。美国各州于1999年陆续开始PM2.5的监测，2000年实现了监测的常规化，此时手工方法还是主要的监测方式。一直到2009年，自动监测才占据主导地位。

　　前述高级工程师对《财经》记者表示，“现在环保部想要一步到位，感觉是被忽悠了。”他认为，由于中国的大气PM2.5情况和气候等条件跟美国不一样，所以不宜照搬美国的标准和认证，欧洲亦有自己的认证体系。“不应该被别人牵着鼻子走，没有自己的认证体系，容易受制于人，环保部应尽快先建立起针对PM2.5自动监测仪的产品认证。”

　　中国的PM2.5监测，突然之间被舆论推到风口浪尖，亦是环保部门骑虎难下，被动提前、加速的主要原因之一。一位环保部门人士指出，中国的PM2.5里面到底有些什么成分？对人体伤害程度有多高？这些基本问题至今还是一本糊涂账。

　　中国跟美国的PM2.5情况很可能不一样，因而首先分析清楚具体污染成分、分布等，监测和治理才会更有针对性和成效。

　　“研究可以超前，但实施未必要超前。”上述高级工程师说。

　　【作者：《财经》记者 贺涛 】