環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和 PM2.5）β射線法自動監(jiān)測技術(shù)指南（HJ 1100-2020）

中華人民共和國國家環(huán)境保護標準

HJ1100-2020

環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和PM2.5）

β射線法自動監(jiān)測技術(shù)指南

Technicalguideforautomaticmonitoringbybetaraymethod

forparticulatematterinambientair(PM10andPM2.5)

（發(fā)布稿）

本電子版為發(fā)布稿。請以中國環(huán)境出版集團出版的正式標準文本為準。

前言

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，保護生

態(tài)環(huán)境，保障人體健康，規(guī)范環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和PM2.5）的自動測定方法，制定本標

準。

本標準規(guī)定了自動測定環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和PM2.5）的β射線法。

本標準的附錄A、附錄B為資料性附錄。

本標準為首次發(fā)布。

本標準由生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司、法規(guī)與標準司組織制訂。

本標準起草單位：遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心。

本標準驗證單位：廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站、哈爾濱市環(huán)境監(jiān)測中心站、遼寧省生態(tài)環(huán)境

監(jiān)測中心、遼寧省沈陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心、撫順市環(huán)境監(jiān)測中心站和營口市環(huán)境監(jiān)測中心站。

本標準生態(tài)環(huán)境部2020年2月12日批準。

本標準自2020年4月12日起實施。

本標準由生態(tài)環(huán)境部解釋。

ii

環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和PM2.5）β射線法自動監(jiān)測技術(shù)指南

1適用范圍

本標準規(guī)定了自動測定環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和PM2.5）的β射線法。

本標準適用于環(huán)境空氣中顆粒物（PM10和PM2.5）的自動測定。

當儀器量程為0μg/m3～1000μg/m3時，本標準方法檢出限為1μg/m3，測定下限為

4μg/m3。

本標準的質(zhì)量濃度指實際狀態(tài)（監(jiān)測時大氣溫度和壓力）下的濃度。

2規(guī)范性引用文件

本標準引用了下列文件或其中條款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本適用于本標

準。

HJ93環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）采樣器技術(shù)要求及檢測方法

HJ618環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法

HJ653環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法

HJ655環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗收技術(shù)規(guī)范

HJ656環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）手工監(jiān)測方法（重量法）技術(shù)規(guī)范

HJ663環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范（試行）

HJ817環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范

3方法原理

樣品空氣通過切割器以恒定的流量經(jīng)過進樣管，顆粒物截留在濾帶上。β射線通過濾帶

時，能量發(fā)生衰減，通過對衰減量的測定計算出顆粒物的質(zhì)量。β射線衰減量與顆粒物的質(zhì)

量關(guān)系見公式（1）：

1N1

mln（1）

kN2

式中：△m——截留在濾帶上顆粒物的單位面積質(zhì)量，mg/cm2；

k——單位質(zhì)量吸收系數(shù)（校準系數(shù)），cm2/mg；

N1——測定周期初始測定的β射線量；

N2——測定周期截留顆粒物后測定的β射線量。

1

4干擾和消除

4.1β射線電子流的空間分布不規(guī)則或采樣系統(tǒng)磨損導致的顆粒物截留不均勻等因素，會

產(chǎn)生測定誤差。

4.2顆粒物的元素組成和化學成分對單位質(zhì)量吸收系數(shù)k的影響很小。

4.3顆粒物放射性對β射線的影響很小。部分儀器可以通過檢測氡氣α放射值，減去其產(chǎn)

生的β射線影響。

4.4濕度對顆粒物的測定有一定影響，可采取動態(tài)加熱方式減少濕度的影響，但同時需要

控制加熱功率和加熱溫度以減少揮發(fā)性有機物的損失。

5試劑和材料

5.1濾帶（膜）：可選用玻璃纖維材質(zhì)、石英材質(zhì)等無機材質(zhì)或聚氯乙烯、聚丙烯、聚四

氟乙烯、混合纖維素等有機材質(zhì)。濾帶（膜）應邊緣平整、厚薄均勻、無毛刺、無污染，不

得有針孔或任何破損。在規(guī)定膜面流速下，PM10采樣濾帶（膜）要求對0.3μm顆粒物的截

留效率≥99%，PM2.5采樣濾帶（膜）要求對0.3μm顆粒物的截留效率≥99.7%。

5.2零膜片：由惰性材料（如聚碳酸酯、鋁、金等）制成，同清潔的濾帶具有基本相同的

面積質(zhì)量。

5.3標準膜：由惰性材料（如聚碳酸酯、鋁、金等）制成，分為兩種，一種標稱值為實際

面積質(zhì)量，另一種標稱值為膜片實際面積質(zhì)量減去零膜片面積質(zhì)量的差值。

6儀器和設(shè)備

6.1β射線儀

測量裝置應包括切割器、進樣管、密封裝置、濾帶支架、β射線測量系統(tǒng)、流量控制裝

置、泵、流速計或流量計等部分，流量控制裝置應能將采樣流量控制在設(shè)定值的±5%范圍

內(nèi)，不同類型β射線儀器系統(tǒng)組成示意圖見附錄A。儀器的性能指標應符合HJ653的要求。

注：進樣管需具備動態(tài)加熱裝置，加熱溫度范圍根據(jù)實際情況一般設(shè)置在40℃～50℃之間。

6.2天平

分度值不超過0.01mg。

7分析步驟

7.1切割器的選擇

根據(jù)所測顆粒物粒徑大小選擇合適的切割器。當測定PM10和PM2.5時，切割器性能指

標應符合HJ93中關(guān)于切割器捕集效率的幾何標準差要求。

2

7.2儀器的安裝調(diào)試

新購置的儀器安裝后，應依據(jù)操作手冊設(shè)置各項參數(shù)，并進行調(diào)試。調(diào)試指標包括溫度

測量示值誤差、大氣壓測量示值誤差、流量測試、校準膜重現(xiàn)性和參比方法比對調(diào)試等，調(diào)

試的檢測方法和指標按照HJ655執(zhí)行。儀器設(shè)置參考條件如下：

進樣管加熱控制：濕度高時打開加熱控制。加熱控制參數(shù)采用HJ655參比方法比對調(diào)

試合格時的條件或采用HJ817準確度審核合格時的條件。

采樣時間或平均濃度時間：根據(jù)監(jiān)測目的設(shè)定，1min～60min。

采樣流量：在工作環(huán)境條件下，采氣流量應保持定值，以保證切割器切割效率。

走帶速度：根據(jù)通過采樣后濾帶β射線量不小于空白濾帶的25%或儀器規(guī)定的顆粒物

沉積量上限值等確定。

7.3標準膜檢查

儀器運行期間應定期進行標準膜（自動或手動）檢查，檢查周期不得超過半年。如檢查

結(jié)果與標準膜的標稱值誤差不在±2%范圍內(nèi)，應對儀器進行校準。標準膜檢查不合格時需

進行儀器校準或維修。校準程序見7.4。

7.4校準

7.4.1校準周期

7.4.1.1校準膜片法校準

當標準膜檢查結(jié)果不合格時，需對儀器進行校準。

7.4.1.2實際樣品稱重法校準周期

一般每半年進行一次校準。當濕度或揮發(fā)性組分隨季節(jié)變化較大時，可根據(jù)實際情況縮

短校準周期。

7.4.1.3維修后校準

當定量結(jié)果相關(guān)的儀器部件維修后需對儀器進行校準。

7.4.2零點校準

校準時泵停止工作，避免空氣和顆粒物進入采樣裝置。選定量程，安裝濾帶或零膜片，

按儀器說明書要求進行零點校準。

7.4.3質(zhì)量校準

7.4.3.1校準膜片法

測定通過濾帶（膜）的β射線量，之后在濾帶（膜）上放置標稱值為實際面積質(zhì)量的標

準膜，再次測定通過濾帶（膜）和標準膜的β射線量，依據(jù)兩次β射線量測定值按照公式（1）

確定校準系數(shù)k。

3

當使用零膜片和標準膜校準時，先剪斷并抽出濾帶，插入零膜片，測定通過零膜片的β

射線量，移去零膜片，插入標稱值為膜片實際面積質(zhì)量減去零膜片面積質(zhì)量差值的標準膜再

次測定，依據(jù)兩次β射線量測定值按照公式（1）確定校準系數(shù)k。

7.4.3.2實際樣品稱重法

按HJ618、HJ656的要求，稱量5個空白濾帶（膜）重量，測定5個空白濾帶（膜）β

射線量。使用上述5個空白濾帶（膜）采集樣品，可通過控制采樣時間獲得不同顆粒物質(zhì)量

濃度的樣品，5個樣品的顆粒物質(zhì)量濃度應涵蓋當?shù)仡w粒物濃度水平范圍，測定采樣后濾帶

（膜）β射線量。對5個濾帶（膜）采樣前后β射線衰減量ln（N1/N2）與顆粒物質(zhì)量進行線

性回歸，斜率即為校準系數(shù)k。

注1：采用實際樣品稱重法時，如果用于校準的濾膜材質(zhì)與測定實際樣品的濾帶材質(zhì)不一樣，可能對

測量結(jié)果有一定影響，因此應使用與濾帶同一材質(zhì)的校準用濾膜，避免由于材質(zhì)不同引起的校

準因子差別。

注2：以上兩種質(zhì)量校準方法可以任選一種進行。

7.5樣品的測定

儀器穩(wěn)定后開始測定。

8結(jié)果計算與表示

8.1結(jié)果計算

實際狀態(tài)下的顆粒物濃度按照公式（2）進行計算：

ΔmS

ρ106

tQ（2）

式中：ρ——實際狀態(tài)下環(huán)境空氣中顆粒物的濃度，g/m3；

Δm——截留在濾帶上顆粒物的單位面積質(zhì)量，mg/cm2；

S——截留在濾帶上顆粒物的面積，cm2；

t——采樣時間，min；

Q——實際狀況下的采樣流量，L/min。

8.2結(jié)果表示

測定結(jié)果保留整數(shù)位。用于空氣質(zhì)量評價的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法按照HJ663執(zhí)行，數(shù)據(jù)

有效性判斷按照HJ817執(zhí)行。

4

9精密度和準確度

9.1精密度

六家實驗室對各自實驗室兩種不同濃度標準膜片分別進行了6次重復測定，相對標準偏

差為0.1%～2.1%。

9.2準確度

六家實驗室對各自實驗室不同濃度標準膜片分別進行了6次重復測定，相對誤差為

0.2%～1.4%。

10質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

10.1每月進行一次氣路檢漏和流量檢查，每季度進行一次氣溫和氣壓測量結(jié)果檢查，每半

年用標準濕度計進行一次氣體濕度傳感器檢查，每半年進行一次數(shù)據(jù)采集儀記錄數(shù)據(jù)和儀器

顯示或儲存監(jiān)測結(jié)果一致性檢查。檢查結(jié)果不符合HJ817的合格指標時，需進行校準。

10.2每年進行一次流量、氣溫、氣壓、濕度和儀器準確度審核，審核的指標和方法按照

HJ817執(zhí)行。如果當?shù)貪穸然驌]發(fā)性組分隨季節(jié)變化較大時，可以縮短儀器準確度審核周

期。

11注意事項

使用的β射線源應符合放射性安全標準，儀器報廢后應按照有關(guān)規(guī)定處置放射源。

5

附錄A

（資料性附錄）

不同類型顆粒物儀器系統(tǒng)組成示意圖

1-切割器；2-進樣管；3-β射線放射源；4-β射線檢測器；5-濾帶；6-泵。

圖A.1同時采樣和測量單源β射線儀

1-切割器；2-進樣管；3-β射線放射源；4-β射線檢測器；5-濾帶；6-泵。

圖A.2采樣測量分開式雙源β射線儀

6

1-切割器；2-進樣管；3-β射線放射源；4-β射線檢測器；5-濾帶；6-泵。

圖A.3采樣測量分開式單源β射線儀

1-切割器；2-進樣管；3-β射線放射源；4-β射線檢測器；5-空白濾膜；6-泵；7-采樣過程中的濾膜；8-

采樣后濾膜。

圖A.4單獨濾膜采樣測量分開式單源β射線儀

7

附錄B

（資料性附錄）

檢出限的確定方法

取下顆粒物切割器，安裝高效空氣過濾器。儀器運行穩(wěn)定后，以1小時間隔讀取25個

小時平均值數(shù)據(jù)，計算標準偏差，以標準偏差的2倍，作為方法檢出限。

注：高效空氣過濾器性能指標應符合《高效空氣過濾器》（GB/T13554）要求。

8

目次

前言...............................................................................................................................................ii

1適用范圍.......................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件...........................................................................................................................1

3方法原理.......................................................................................................................................1

4干擾和消除...................................................................................................................................2

5試劑和材料...................................................................................................................................2

6儀器和設(shè)備...................................................................................................................................2

7分析步驟.......................................................................................................................................2

8結(jié)果計算與表示...........................................................................................................................4

9精密度和準確度...........................................................................................................................5

10質(zhì)量保證和質(zhì)量控制.................................................................................................................5

11注意事項.....................................................................................................................................5

附錄A（資料性附錄）不同類型顆粒物儀器系統(tǒng)組成示意圖.................................................6

附錄B（資料性附錄）檢出限的確定方法.................................................................................8

i

HJ633—2012

表3空氣質(zhì)量指數(shù)日報數(shù)據(jù)格式

時間：20□□年□□月□□日

污染物濃度及空氣質(zhì)量分指數(shù)（IAQI）空氣質(zhì)量

顆粒物顆粒物指數(shù)類別

二氧化硫二氧化氮一氧化碳

監(jiān)測（粒徑小于等于臭氧（O）臭氧（O）（粒徑小于等于空氣質(zhì)首要空氣質(zhì)

城市（SO）（NO）（CO）33

點位2210μm）最大1小時平均最大8小時滑動平均2.5μm）量指數(shù)污染量指數(shù)

名稱24小時平均24小時平均24小時平均

名稱24小時平均24小時平均（AQI）物級別類別顏色

濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/

分指數(shù)分指數(shù)分指數(shù)分指數(shù)分指數(shù)分指數(shù)分指數(shù)

（μg/m3）（μg/m3）（μg/m3）（mg/m3）（μg/m3）（μg/m3）（μg/m3）

注：缺測指標的濃度及分指數(shù)均使用NA標識。

表4空氣質(zhì)量指數(shù)實時報數(shù)據(jù)格式

時間：20□□年□□月□□日□□時

污染物濃度及空氣質(zhì)量分指數(shù)（IAQI）空氣質(zhì)量

顆粒物（粒顆粒物顆粒物（粒顆粒物指數(shù)類別

二氧化硫二氧化氮一氧化碳

監(jiān)測徑小于等（粒徑小于等于臭氧（O）臭氧（O）徑小于等（粒徑小于等于空氣

（SO）（NO）（CO）33空氣質(zhì)首要

城市點位22于10μm）10μm）1小時平均8小時滑動平均于2.5μm）2.5μm）質(zhì)量

1小時平均1小時平均1小時平均量指數(shù)污染

名稱名稱1小時平均24小時滑動平均1小時平均24小時滑動平均指數(shù)

（AQI）物類別顏色

分分分分分分分級別

濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/濃度/

指指