科普貼：測定PM2.5的科學方法

空氣中漂浮著各種大小的顆粒物， PM2.5是其中較細小的那部分。 不難想到， 測定PM2.5的濃度需要分兩步走：（1）把PM2.5與較大的顆粒物分離；（2）測定分離出來的PM2.5的重量。 目前， 各國環保部門廣泛採用的PM2.5測定方法有三種：重量法、β射線吸收法和微量振盪天平法。 這三種方法的第一步是一樣的， 區別在於第二步。

將PM2.5直接截留到濾膜上， 然後用天平稱重， 這就是重量法。 值得一提的是， 濾膜並不能把所有的PM2.5都收集到， 一些極細小的顆粒還是能穿過濾膜。 只要濾膜對於0.3微米以上的顆粒有大於99%的截留效率， 就算是合格的[19]。 損失部分極細小的顆粒物對結果影響並不大，

重量法是最直接、最可靠的方法， 是驗證其它方法是否準確的標杆。 然而重量法需人工稱重， 程式繁瑣費時。 如果要實現自動監測， 就需要用到另外兩種方法。

β射線吸收法：將PM2.5收集到濾紙上， 然後照射一束beta射線， 射線穿過濾紙和顆粒物時由於被散射而衰減， 衰減的程度和PM2.5的重量成正比。 根據射線的衰減就可以計算出PM2.5的重量[20]。 美國大使館那台知名度很高的儀器依據的就是此原理。

微量振盪天平法：一頭粗一頭細的空心玻璃管， 粗頭固定， 細頭裝有濾芯。 空氣從粗頭進， 細頭出， PM2.5就被截留在濾芯上。 在電場的作用下， 細頭以一定頻率振盪， 該頻率和細頭重量的平方根成反比。

將PM2.5分離出來的切割器又是怎麼工作的呢？在抽氣泵的作用下， 空氣以一定的流速流過切割器時， 那些較大的顆粒因為慣性大， 一頭撞在塗了油的部件上而被截留， 慣性較小的PM2.5則能絕大部分隨著空氣順利通過。 也許你已經覺察到， 這和發生在我們呼吸道裡的情形是非常相似的：大顆粒易被鼻腔、咽喉、氣管截留， 而細顆粒則更容易到達肺的深處， 從而產生更大的健康風險。

對於PM2.5的切割器來說， 2.5微米是一個踩在邊線上的尺寸。 直徑恰好為2.5微米的顆粒有50%的概率能通過切割器。 大於2.5微米的顆粒並非全被截留， 而小於2.5微米的顆粒也不是全都能通過。

特殊的結構加上特定的空氣流速共同決定了切割器對顆粒物的分離效果， 這兩者稍有變化， 就會對測定產生很大影響， 而使結果失去可比性。 因此， 美國環保局在1997年制定世界上第一個PM2.5標準的時候， 一併規定了切割器的具體結構。 於是， 雖然PM2.5的測定儀器有不少品牌， 它們外觀卻極為相似。

作者：譚知還