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2025年1月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（GB18352.6—2016）修改單（征求意見稿），其中關(guān)于PEMS PN設(shè)備，增加了“檢查顆粒分析儀對于電遷移率粒徑50nm和100nm的單分散氣溶膠的計數(shù)效率”。

01 為什么增加PN設(shè)備量距點檢測？ 

目前，顆粒物仍是我國大氣污染物排放的主要來源。2023年，全國339個地級及以上城市中105個城市細顆粒物（PM2.5）超標。在大型電廠、石油化工等重點行業(yè)為代表的固定污染源被嚴格管控，污染總量大幅度削減的大背景下，移動源污染問題逐漸凸顯出來。特別是北京這些特大城市，移動源污染已經(jīng)成為大氣污染物的首要來源，根據(jù)北京市2021年發(fā)布的最新PM2.5源解析結(jié)果，移動源依然是本地排放源中PM2.5最大的貢獻源，占比達到46%（2017年源解析結(jié)果，移動源占比45%）。

自2020年7月1日，機動車國六a標準實施以來，對機動車排放顆粒物數(shù)濃度（PN）作了明確要求。然而長期運行的PN檢測設(shè)備由于顆粒物沉積等原因，儀器采樣流量、稀釋比、數(shù)濃度測量模塊計數(shù)效率發(fā)生變化，致使顆粒物數(shù)濃度測量結(jié)果偏低。為了保證設(shè)備計數(shù)效率的準確性，設(shè)備僅開展零點測試遠遠不夠，增加PN設(shè)備量距點檢測勢在必行。

02 為什么要進行粒徑點的效率測試而不是相對快速的線性測試？

目前市面上的主流PN檢測設(shè)備主要分為DC方案和CPC方案，其中DC方案通過顆粒物荷電并檢測帶電量實現(xiàn)顆粒物PN測量，而CPC方案則是通過顆粒物在醇或水的蒸汽中冷凝增長后利用光學粒子計數(shù)器（OPC）計數(shù)實現(xiàn)顆粒物PN測量。

在DC方案中，不同粒徑顆粒物的荷電效率不同；在CPC方案中，不同粒徑顆粒物的凝結(jié)增長效率也不同。鑒于此，PN檢測設(shè)備對不同粒徑顆粒物的測量效率不同。此外，隨著待測顆粒物濃度的增加，對于DC方案會出現(xiàn)電荷濃度不夠的情況，對于CPC方案則會出現(xiàn)顆粒物重合通過OPC的情況，從而導致測量結(jié)果的非線性。

因此，對于一款PN檢測設(shè)備，計數(shù)效率和計數(shù)線性是表征其兩個不同維度性能的參數(shù)：效率主要是表征設(shè)備對待測顆粒物粒徑的響應(yīng)情況，線性則是表征設(shè)備對待測顆粒物濃度的響應(yīng)情況。而在實際應(yīng)用中PN檢測設(shè)備通常在線性檢測中更容易達標，但在效率方面則較為敏感。因此，僅僅利用特定的氣溶膠發(fā)生器發(fā)生幾個不同階梯濃度進行計數(shù)線性測試，并不能全面表征PN檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

03 為何選擇50nm和100nm兩個粒徑點？ 

目前市場基于CPC原理的PN檢測儀占比極高，從CPC本身的顆粒物計數(shù)效率曲線來看，在23nm處計數(shù)效率約50%；整個計數(shù)效率曲線在顆粒粒徑<50nm，曲線陡峭，很容易受外界干擾（顆粒物材質(zhì)、采樣流量微小波動等）影響計數(shù)效率；50nm落在PN設(shè)備效率突變向平穩(wěn)的過渡區(qū)域（60%~130%）,100nm則落在PN設(shè)備效率平穩(wěn)區(qū)域（70%~130%）,為了兼顧快速校準與大小不同粒徑顆粒的計數(shù)效率，采用50nm和100nm兩個粒徑點開展計數(shù)效率測試較為妥當。

此外，由于顆粒物通過效率隨著粒徑增大而增大，并最終趨于平緩，因此，小粒徑顆粒的尾氣預(yù)處理裝置的顆粒物衰減系數(shù)（PCRF）值是要大于平均值的，同樣的大粒徑顆粒的PCRF將小于平均值。50nm粒徑點的PCRF更能準確代表尾氣預(yù)處理裝置的平均PCRF。

04 現(xiàn)有的測量方案是什么？

顆粒物數(shù)濃度的測量與校準一直是一個難題，目前尚無一款設(shè)備可以產(chǎn)生某一固定數(shù)量顆粒物并無損傳播。鑒于此，可采用比對法，即將待測儀器與參考儀器（如已校準的CPC或靜電計）并聯(lián)，同時采集同一氣溶膠樣品。

從便攜的角度來看，采用高壓霧化器作為顆粒物發(fā)生模塊，產(chǎn)生多分散NaCl顆粒物，進入基于平板電極的差分電遷移分析器（顆粒物篩分模塊），篩分出相應(yīng)粒徑顆粒物，然后同時接入被測PN檢測儀和法拉第杯氣溶膠靜電計（顆粒物測量模塊）進行比對。其中法拉第杯氣溶膠靜電計所測量的電流值可溯源至SI制，便于后續(xù)量值傳遞和溯源。

當然，也可以采用橫向淬火式碳煙發(fā)生器作為顆粒物發(fā)生模塊，產(chǎn)生準單分散碳煙顆粒，其組分與機動車排放顆粒物更加相似，測量的準確性會更高，但需要攜帶可燃氣瓶和氮氣瓶，適用于實驗室固定安裝。

以高壓霧化器作為顆粒物發(fā)生模塊為例，計數(shù)效率的具體測量方案如下：

計數(shù)效率測試方案如下圖所示，將顆粒物篩分模塊的一個出口與測量模塊相連接，而另外一個出口則與被校便攜式PN檢測儀的入口相連接或與被校臺架式PN檢測儀的測量系統(tǒng)入口連接。

根據(jù)被測設(shè)備的流量，設(shè)置顆粒物篩分模塊的補氣/抽氣流量，同時調(diào)節(jié)顆粒物篩分模塊中平板DMA的篩分電壓從而得到不同粒徑的單分散顆粒物，同時通入顆粒物測量模塊和被測PN檢測儀，并記錄被測PN檢測儀和顆粒物測量模塊一段時間的測量結(jié)果，按照如下公式計算得到對應(yīng)顆粒物計數(shù)效率。

05 有沒有成熟的設(shè)備？ 

2022年，生態(tài)環(huán)境部機動車污染控制與模擬重點實驗室聯(lián)合中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院（安光所）開發(fā)了機動車排放超細顆粒物數(shù)濃度檢測儀校準系統(tǒng)（P4103），用于基于凝結(jié)核粒子計數(shù)（CPC）法的移動源排放顆粒物PN臺架式/便攜式檢測儀的校準。該校準系統(tǒng)滿足《移動源排放顆粒物數(shù)量檢測儀校準規(guī)范》（報批稿）在測試方案、效率測試以及線性測試方面的要求。

近三年來，在中國環(huán)境科學研究院、中國計量科學研究院、江淮汽車、廈門機動車污染控制技術(shù)中心、重慶招商車研、中汽研鹽城試驗場等多家單位開展了數(shù)十次比對、驗證測試，并獲得中國計量科學研究院計量評價證書。隨著用戶需求量的增加，我們將在GB18352.6—2016修改單的要求下，根據(jù)客戶需求，提供更加穩(wěn)定、可靠、好用的標定設(shè)備。