隨著新晉空氣監測指標PM2.5納入新國標，原本沉寂的PM2.5監測行業成為眾所注目的“藍海”。

　　本報獲悉，中國環境監測總站已調集了國內外主要PM2.5監測廠商的產品，著手進行PM2.5自動監測方法適用性比對測試工作，對不同廠家、不同原理的環境空氣自動監測儀進行單機比對測試，以全面了解PM2.5監測中各種自動監測方法與手工標準監測方法之間的差異。

　　“比對的結果將成為未來PM2.5監測技術路線確定、監測技術規范編制的重要參考。”一位地方環保官員對本報表示，而不同監測技術路線背后的不同產業，也正在緊張地進行著博弈，以期在未來占據更大的市場份額。

　　根據環保部初步估算，全國388個地級以上城市在PM2.5監測設備上的總投入需20多億元。在此背景下，日前媒體的一則報道特別引人注目。該報道指出，振蕩天平法監測結果較β射線法偏低15%-17%，這也是去年北京環保局比美國大使館監測數據低的原因之一(北京市環保局監測儀器采用振蕩天平法，美國大使館監測儀器采用β射線法)。

　　顯然，過億的“污染生意”即將開啟，但PM2.5監測數據的“打架”，勢必倒逼國內監測設備采購標準出臺。這也將影響到采取不同技術路線的企業商業利益。

　　本報獲悉，環保部正在起草有關PM2.5監測儀器的采購和使用指導意見，并有望于3月發布。

　　1.數字玄機背后的技術路徑爭議

　　PM2.5事件的持續升溫，讓原本復雜的PM2.5監測技術進入公眾視野。

　　PM2.5的自動監測方法，環保部環境監測司副司長朱建平曾公開表示，從專業角度來說，有三種國際認可的方法，一個是振蕩天平法，一個是β射線法，還有一個是光譜法(又稱光散射法)。

　　“第三種方法是主要測量PM2.5的數量濃度，關注的是M2.5的個數，因此主要用于氣象部門的能見度監測研究。”中國科學院大氣物理研究所研究員、中國生態系統研究網絡(CERN)大氣科學分中心主任王躍思對本報記者表示，而如果將數量濃度轉化為環保部門所需的質量濃度，其準確度將會大幅下降。因此，環保部門很少采用這種方法，而主要采用前兩種方法。

　　資料顯示，所謂振蕩天平法，又稱微量石英振蕩天平法。該方法是在質量傳感器內使用一個石英空心錐形管，在空心錐形管振蕩端上安放可更換的濾膜，振蕩頻率取決于石英錐形管特性和它的質量。當采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜質量變化導致振蕩頻率變化，通過測量振蕩頻率的變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質量，再根據采樣流量、采樣現場環境溫度和氣壓計算出該時段的顆粒物標態質量濃度。

　　“這種技術的優點是定量關系明確，缺點是目前的技術無法解決樣品加熱后揮發性和半揮發性物質的損失，導致測定結果被認為偏低，也正因為如此該技術需要加裝膜動態測量系統(Filter Dynamic Measurement System，以下簡稱FDMS)對偏低的結果進行校準。”王躍思對本報記者分析。

　　在振蕩天平法之外，另一種稱之為β射線法，其基本原理是利用堆積在石英濾膜上的顆粒物對碳-14釋放的β射線衰減量的變化檢測大氣顆粒物質量的變化。環境空氣由采樣泵經切割器吸入采樣管，經過濾膜后排出。顆粒物沉淀在條狀石英濾膜上，當β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時，β射線強度發生衰減，通過對衰減量的測定計算出顆粒物的濃度。

　　“這一方法是基于兩個假設，其一是儀器的石英采樣濾膜條帶均一，其二是采集下來的PM2.5粒子物理特性均一，對β射線強度衰減率相同。而上述兩個在現實條件下，假設往往并不成立，因此測定數據一般被認為也存在偏差。”王躍思表示，這種檢測方法在相對干凈和干燥的地區故障率低，在潮濕高溫區域故障率也很高。

　　對此，中國氣象科學研究院的一個專家對本報指出，無論是振蕩天平法還是β射線法在實踐中都各有優劣，其使用必須與標準稱重法(又稱濾膜稱重法)進行校準。

　　根據王躍思的介紹，所謂標準稱重法只需要一個PM2.5切割頭、一臺泵和膜架及其濾膜，采集24小時樣品后，取下濾膜稱重即可，必要時可以平行采集3個樣品，經恒溫恒濕后再稱重。

　　“從科學的角度講，這種方法也有缺點，氣流長時間不斷通過采樣濾膜，濾膜上采集到的物質隨著氣流和溫度的變化也會造成揮發性和半揮發性物質的損失，同時一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜造成結果偏低;相反，氣態物質也可能被濾膜吸附，造成結果偏高。”王躍思指出，但這種方法經濟成本低，容易實施。

　　2.β射線法PK振蕩天平法?

　　盡管專家稱上述兩種監測方法各有所長，但是一則關于兩種方法PK的消息在輿論界傳得沸沸揚揚。

　　中國環境監測總站網站顯示，2011年12月14日，在“關于貫徹溫總理指示精神抓緊籌劃PM2.5監測討論會”上，監測總站介紹了國內外開展的PM2.5監測方法的比對研究工作時提到，監測總站和上海市環境監測中心開展的研究表明，振蕩天平法監測結果較β射線法偏低15%-17%。

　　正是基于這則消息，有媒體稱，這正是美國大使館與北京市環保局監測結果不同的原因之一，因為美國大使館使用的是美國METONE生產的β射線法儀器，而北京市環保局使用的則是賽默飛世爾(也被翻譯為美國熱電公司)生產的振蕩天平法儀器。

　　“從科學原理的角度來看，某項研究結果只能說明當時研究時使用的某些監測儀廠家的某一個型號的產品的情況，其監測結果也與周圍的氣候環境、操作人員對設備的質量控制和使用規范有關，而不能簡單地由此得出不同監測方法之間的比較結論。”中國環境監測總站大氣室主任王瑞斌對本報記者解釋。

　　對此，王躍思認為， 振蕩天平法與β射線法之間的監測結果比對意義不大，其科學原理和使用規范不同，又各自有自己的缺陷，“如果要進行比對，應該拿兩種自動儀器的觀測結果與標準稱重法進行比對，看有多少誤差，相關性有多高。”

　　上海市環境監測中心總工程師伏晴艷表示，上海剛剛開展PM2.5監測數據的比對，至今還未對外發布相關數據。

　　“即便真的存在振蕩天平法監測結果較β射線法偏低15%-17%這種說法，我們也必須對此做準確理解。”王躍思解釋，這個說法并非是一個普遍的結論，因為無論是振蕩天平法還是β射線法其不同型號的儀器，在不同季節或者不同地點，其監測結果可能差別較大。

　　3.缺乏“加裝設備”的爭論

　　無論是業內人士還是專家，對于振蕩天平法都有一個共識的看法：監測結果較低的一個原因，在于其技術無法解決樣品加熱后揮發性和半揮發性物質的損失。

　　這一點也為英國環境食品農業事務部及其下屬機構委托BUREAU VERITAS 的2006年的一項研究結果所證明。該研究指出，賽默飛世爾需在基于振蕩天平法的PM2.5分析儀基礎上增加FDMS(主要用于校正振蕩天平法監測儀因半揮發性顆粒物的質量損失引起的測量結果偏差而研發的系統)，數據才較為準確。

　　資料顯示，FDMS的工作原理為：氣樣通過FDMS的進樣管干燥后進入監測儀，大氣樣品中的顆粒物沉積在監測儀的濾膜上，并測定一段時間后濾膜上的顆粒物重量，計算出顆粒物的質量濃度;之后通過FDMS的

　　切換閥，氣樣進入FDMS的冷凝器，大氣中的顆粒物和有機物等組分被冷凝并被濾膜截留，通過冷凝器之后的純凈氣流再進入監測儀測量，由于此時氣樣不含顆粒物，因此濾膜不會增重，反而因濾膜上的半揮發性顆粒物的持續揮發，而造成濾膜減輕重量，減輕的重量即是半揮發性顆粒物損失的質量;假設在兩次相同時間的測量過程中，監測儀濾膜上損失的質量相等，將第一次測得的顆粒物質量濃度加上第二次測得的半揮發性顆粒物的損失量，即得到校正后的顆粒物濃度。

　　“FDMS在理論上是完美的，我稱之為自戀程序，其設計非常完美，但在產品技術上尚未成熟。”王躍思指出，FDMS對環境的要求也較高，適合在干燥和干凈的環境下運行。

　　根據美國環保部(以下簡稱EPA)2009年的認證，基于振蕩天平法的PM2.5監測儀加裝FDMS才為聯邦認可的等效監測設備。

　　“美國認證的儀器應加裝FDMS，但國內有些這類儀器卻沒有加裝，造成數據偏低。”一位環境監測人士表示。

　　“EPA對PM2.5監測始于1999年，但在2008年之前，一直使用聯邦參比方法(Federal Reference Method，簡稱FRM)也即手工稱重法作為標準方法監測并報送PM2.5數據。”賽默飛世爾環境與過程儀器事業部國內區商務總監周曉斌對本報記者稱，從2008年起，EPA開始批準使用聯邦等效方法(Federal Equivalent Method，簡稱FEM)，而EPA認證的第一臺基于振蕩法的PM2.5監測儀是在2009年6月。

　　“的確，認證后的監測儀必須帶FDMS，但這一標準并非一般理解的強制標準。”周曉斌稱，新上振蕩天平發的PM2.5監測儀的州可以選擇加裝 FDMS，加裝后的監測結果即被認定為FEM結果，而沒有加裝FDMS的監測結果則為PRE-FEM的結果，該結果需要與聯邦參比方法進行校準。

　　周曉斌進一步指出，根據美國EPA的認證，FDMS的加裝只針對PM2.5的監測儀，而不包括PM10的監測儀，在2008年聯邦使用等效方法報送PM2.5之前，美國也有很多州開始使用PM2.5的自動監測儀器，這些儀器都未加裝FDMS，在2008之后，這些州也可以自己選擇是否加裝 FDMS，如果選擇不加裝FDMS的話，那么在發布監測數據的時候，需要進行注明并每周用FRM進行修正。

　　“在中國由于PM2.5監測儀的認證標準尚未出來，而美國EPA的認證標準為一個較高的標準。”周曉斌介紹，所以在中國的銷售一般選擇推薦地方加裝FDMS，當然地方有一定的選擇權。

　　“需要強調的是，FDMS的應用在中美之間是有差異的。”王躍思指出，美國使用起來問題不大是因為其環境干燥和干凈，而中國的環境條件大不一樣，導致FDMS在中國有些區域無法正常使用。

　　王躍思表示，單就干凈這一單項條件而言，中國很多城市PM2.5的濃度會超過PM10的現行標準，過高的細粒子導致FDMS透水膜的微孔很快被細粒子堵塞，從而使其使用壽命降低到國外的一半，2-3個月可能就要更換一次。材料成本大約在1000美元，而且需要專業技術人員操作至少半天時間。

　　“因此FDMS更不適合南方潮濕地區或污染過于嚴重的城市。”王躍思表示，“由于FDMS技術的不成熟，不但造成成本大幅度增高、操作復雜化，更重要的是儀器經常故障報警，難以得到連續的合格監測數據。”

　　據一位業內人士透露，天津、南京、廣州等三個城市都曾采購賽默飛世爾的PM2.5監測儀，并加裝FDMS，但因為故障頻發大部分已經拆除。

　　“也不排除故意的可能，即在中國尚未有監測認證規范的背景下，不少地方可能在采購賽默飛世爾的PM2.5監測儀時，為了讓監測值偏低而故意不選擇加裝FDMS的情況。”前述地方環保官員表示。

　　4.倒逼監測設備標準“加速”出臺?

　　“上述有關技術路線和監測值高低的爭論，其背后還在于不同技術路線之間的公司的利益之爭。”前述地方環保官員指出，隨著中國環境監測總站對監測結果的比對工作的開始，這種爭論可能會更加激烈。

　　中國環境監測總站網站上顯示一則消息稱，中國環境監測總站參照美國EPA對PM2.5自動監測儀器的認證方法，以我國手工監測標準方法為標準，對不同廠家、不同原理的環境空氣自動監測儀進行單機比對測試，以全面了解PM2.5監測中的β射線方法、β射線方法聯用濕度補償和光散射法、振蕩天平方法、振蕩天平聯用膜動態測量系統(TEOM-FDMS)等國內外主流監測方法與手工標準監測方法之間的差異，為我國“十二五”空氣監測工作中PM2.5監測技術路線確定、監測技術規范編制提供技術支持。

　　中國環境監測總站網站的另一則消息還顯示，2012年1月8日起，環境監測總站大氣室先后調集了美國賽默飛世爾公司TEOM1405F、 TEOM1405、FH62C14、5030-SHARP等型號PM2.5監測儀，美國Met One公司BAM-1020PM2.5監測儀，以及河北先河環保(18.160,0.30,1.68%)公司XHPM-2000E監測儀、北京中晟泰科公司7201型監測儀、武漢天虹公司TH2000TM監測儀、安徽藍盾光電子公司振蕩天平法監測儀共9種 PM2.5自動監測儀器，以及美國賽默飛世爾公司、德國Derenda公司、武漢天虹公司等國內外廠家的4種手工采樣監測儀器，著手進行PM2.5自動監測方法適用性比對測試工作。

　　“這次監測比對將國內外主要廠商的不同技術路線的產品匯集在一起，集中與標準方法進行比對，可以保證比較公正客觀。”前述地方環保官員對本報分析，但監測總站比對的結果只對北京適用。

　　“通常一種自動監測方法與標準方法的比對，在同一個城市，需要在不同的地點，特別是要在不同的季節分別進行比對，才能得出一個相對客觀的結論，這個過程不能一蹴而就。”王躍思表示。

　　對此，王躍思解釋，“這是由PM2.5這種污染物的特質決定的。它不同于其他構成相對單一的污染物如SO2或NOx，PM2.5理論上是由近百種元素和上萬種分子混合而成的粒子或是粒子束，千差萬別的化學成分，隨時間和空間的變異都很大，因此需要多站點長時間序列采樣分析，才能從統計上減少監測誤差。”

　　根據中國環境監測總站的部署，北京、上海、廣州、重慶和濟南五個城市都在進行PM2.5自動監測方法適用性比對測試試驗。“這五個城市為我國空氣污染較為嚴重的重點區域的代表，覆蓋華北、華東、華南、西南四大區域，其監測比對結果對制定全國性的PM2.5監測設備采購和使用的指導意見，很有幫助。”前述地方環保官員分析。

　　“按照美國的標準方法，這一比對工作要持續一年，才能有效。”一位不愿透露姓名的空氣監測專家對本報記者表示。

　　事實上，由于PM2.5的監測日程加速，2012年在京津冀、長三角、珠三角等重點區域以及直轄市和省會城市開展PM2.5等新指標監測，各地都在等著國家認證標準的出臺，以采購設備，所以目前進行的對比測試試驗要提前收工。

　　這一說法也在比對試點地區得到印證。濟南環境監測中心站站長暨濟南環科院院長杜世勇對本報記者表示，他承擔的“城市環境空氣中PM2.5監測技術及規范研究”，該課題按照原先的規劃是在2013年結題，但現在不得不加快進程，需要提前結題。

　　5.兩種技術路徑或并存?

　　本報記者從環保部獲悉，PM2.5比對結果有望于3月份公布。“至于采取哪種監測技術路線要等比對結果出來之后才能判斷。”杜世勇認為，但否定一種技術路線而獨采另一種技術路線的可能性不大。

　　付晴艷此前曾公開表示，任何一種自動監測法都有自己的優缺點和適用性，不同城市選擇不同監測儀器會因為方法不同造成誤差，這是可以接受的。重要的是一個城市自己的方法體系要有延續性、可比性，不要輕易變更方法。

　　王躍思則認為，在聯防聯控區域內，應當實行統一的技術、儀器和標準。因為相關聯城市的大氣污染物相互影響，單靠某個城市努力，往往收效甚微，如果測量技術方法不一致，很難達到協同控制污染物的效果。

　　“從美國的經驗來看，在FRM之外，EPA也未只采用一種技術路線，而是兩種并用。”周曉斌指出。

　　根據2010年美國環保局召開的區域空氣管理會議上所公布的全美地區PM2.5連續監測設備的分布情況和技術選型情況。

　　依照統計，在全美使用的約600臺PM2.5監測設備中，約60%的設備選用振蕩天平技術，約30%的設備使用Beta射線技術，約10%的設備使用光學技術或其他技術。

　　本報獲悉，環保部正在起草PM2.5監測儀器的采購和使用指導意見。“等比對結果之后，我們會明確技術路線，并確定各種技術的使用規范，比如各種技術如何使用，必須配備什么裝置，對各個地區使用什么樣的儀器，提出一個指導性的意見，具體各地采用什么樣的設備，最后由地方來定。”環保部的一位官員對本報解釋，“這個指導意見有望在3月份公布。”

　　6.“暗戰”中誰將是贏家?

　　盡管環保部起草PM2.5監測儀器的采購和使用指導意見尚未出臺，但受全國PM2.5監測時間表的明晰這一明確的國家政策，PM2.5監測設備行業這一沉寂的藍海，或將迎來爆發性增長。

　　據日前環保部公布的PM2.5監測步驟看，具體將分四步走：2012年，在京津冀、長三角、珠三角等重點區域以及直轄市和省會城市開展 PM2.5和臭氧監測;2013年，在113個環保重點城市和環保模范城市開展監測;2015年，在所有地級以上城市開展監測;2016年1月1日，將是新標準在全國實施的關門期限，屆時全國各地都將按照新標準監測和評價環境空氣質量，并向社會公布監測結果。這也意味著，全國388個地級以上城市將在 PM2.5監測設備上投入20多億元。

　　顯然，爭搶設備采購大單的“暗戰”不可避免。

　　目前國際上比較有名的PM2.5監測設備廠商主要有美國賽默飛世爾、美國MET ONE、美國API(自動精密工程公司)、法國ESA(法國蘇氏環境公司)、澳大利亞的Eco Tech和Monitor等;國內的主要廠商有河北先河環保科技股份有限公司，即先河環保(300137)、武漢天虹公司、安徽藍盾光電子、北京中晟泰科環境科技等多家企業。

　　“從技術路線上來看，采用振蕩天平法技術的企業相對較少，國外生產振蕩天平法顆粒物監測儀的廠家目前只有賽默飛世爾(同時兼產基于β射線法的監測儀)，而國內目前生產振蕩天平法顆粒物監測儀的有安徽藍盾光電子和武漢天虹兩家企業。”一位顆粒物監測專家指出，這可能與該技術發明較晚有關，振蕩天平法出現在上世紀80年代，由美國R&P公司發明。

　　而生產β射線法的監測儀的廠家有：美國賽默飛世爾、美國MET ONE、美國API、法國ESA(法國蘇氏環境公司)、澳大利亞的Eco Tech和Monitor、先河環保、武漢天虹公司、北京中晟泰科環境科技。

　　“就市場份額而言，由于顆粒物監測設備的市場在環境監測儀器領域屬于細分市場，尚無第三方中立機構的相關統計數據，即便連中國環保產業協會也沒有相關的統計資料。”一位環境監測設備行業人士透露。

　　該人士進一步指出，中投顧問環保行業的研究曾經指出，目前非國產的PM2.5監測設備的市場占有率超過70%，國內供應商的優勢在于價格。這也意味著，隨著市場需求的爆發式增長，國內廠家和國外廠家在未來競爭會更加激烈。

　　目前，各地環境監測站一方面都在籌集資金，另一方面也在等待環保部采購PM2.5設備的指導意見。

　　“我認為，目前自動觀測儀器各有缺陷，方法評價需要時間，并且也難以得出一致性的結果，建議我國在過渡期之內使用簡單的濾膜采樣，手工天平稱重即可，這一過渡方法的最大優點是節省經費，容易實施。”王躍思建議。

　　“監測并發布數據只是治理PM2.5的開始，更為重要的還在于治理。”前述地方環保官員指出，期望國家的《重點區域大氣污染聯防聯控“十二五”規劃》早日出臺。