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低溫高濕環境下,網格化空氣微站會出現誤差嗎?
網格化空氣微站憑借部署靈活、成本可控的優勢,成為城市空氣質量精細化監測的重要力量,廣泛應用于社區、街道、園區等場景。然而,其緊湊的結構與簡化的防護設計,使其在低溫高濕環境(如北方冬季降雪天、南方梅雨季)中,容易受到環境因素干擾,出現不同程度的監測誤差。不過,通過科學的技術防護與規范運維,可將誤差控制在可接受范圍,保障數據的參考價值。
低溫高濕環境對網格化空氣微站的干擾,主要通過硬件性能、采樣過程、數據計算三個維度產生誤差。在硬件層面,微站核心的傳感器對溫濕度極為敏感。當溫度低于 - 10℃時,PM2.5 激光散射傳感器的激光發射器功率會下降,電路電阻增大導致信號傳輸延遲,對細微顆粒物的識別靈敏度降低,可能將實際 PM2.5 濃度低估 18%-25%;相對濕度高于 85% 時,氣態污染物電化學傳感器的電解質溶液易受潮稀釋,電極反應速率變慢,不僅對二氧化硫、二氧化氮的檢測響應滯后,還可能出現 “零漂" 現象,即無污染物時仍顯示非零濃度。某城市冬季監測數據顯示,未做防護的微站 PM2.5 監測值比國控站低近四分之一,正是低溫導致傳感器性能衰減的典型案例。
采樣過程中的冷凝水干擾,是誤差產生的另一重要原因。微站多采用自然吸氣式采樣,低溫高濕環境下,空氣中的水汽進入采樣通道后,極易冷凝成液態水。這些冷凝水會附著在 PM2.5 采樣濾膜或傳感器探測頭上,使部分顆粒物被水吸附,無法參與檢測,導致 PM2.5 濃度監測值偏低;同時,液態水會溶解二氧化硫等氣態污染物,改變其原有濃度,造成檢測結果失真。例如某工業園區微站在梅雨季時,二氧化氮監測值比實際值低 30%,拆解后發現采樣通道內積存了大量冷凝水,正是這一問題的直接體現。
此外,數據計算模型與低溫高濕環境的適配不足,也會引發誤差。多數微站的濃度計算模型基于常溫常濕(20-25℃、40%-60% 相對濕度)環境校準,而低溫環境下空氣密度增大,相同體積內顆粒物數量實際增加,未修正的模型仍按原密度計算,會低估 PM2.5 濃度;高濕環境下顆粒物易團聚成大顆粒,激光散射法基于顆粒粒徑的濃度換算模型,會將團聚后的大顆粒誤判為少量大顆粒,同樣導致計算值偏低。
針對這些問題,主流微站已形成成熟的防誤差技術方案。首先是主動控溫除濕系統,在采樣艙與傳感器艙內加裝微型恒溫除濕模塊,采用 PTC 陶瓷加熱應對低溫、半導體除濕解決高濕問題,將艙內環境穩定在 15-25℃、50%-70% 相對濕度。北方冬季微站可自動啟動加熱功能,當艙溫低于 5℃時,PTC 加熱器以 30W 功率運行;南方梅雨季時,半導體除濕器每小時能降低 15%-20% 濕度,某品牌微站借此在 - 20℃低溫與 95% 高濕環境下,將 PM2.5 監測誤差控制在 ±8% 以內。
其次是采樣通道防冷凝設計,在采樣口加裝旋風式氣水分離器與加熱采樣管。氣水分離器通過離心力分離水汽與顆粒物,加熱采樣管將溫度維持在 35-40℃,確保水汽以氣態進入通道。某社區微站增設 10cm 長加熱采樣管后,冬季雨雪天 PM2.5 監測值與國控站偏差從 22% 降至 9%。同時,動態數據修正模型通過實時采集溫濕度參數,對原始檢測值動態調整,如溫度低于 0℃時,每降 5℃PM2.5 原始值乘以 1.03;濕度高于 80% 時,每升 5% 二氧化氮值乘以 1.02,某城市啟用該模型后,數據與國控站一致性提升 40%。
精細化運維同樣。每 2 周需清理采樣口與氣水分離器的冷凝水和灰塵,每月用標準氣體校準氣態污染物傳感器,每季度用標準顆粒物發生器校準 PM2.5 傳感器;天氣前檢查控溫除濕模塊,加裝防風雪罩,某園區暴雪前更換 3 臺故障加熱器,確保微站正常運行;后臺平臺實時監控數據,發現異常(如 PM2.5 驟降至接近零)時,結合周邊數據與國控站數據比對,標記無效數據并運維。
綜上,低溫高濕環境下網格化空氣微站確實可能出現誤差,但通過 “技術防護 + 精細化運維",可有效控制誤差。目前部分微站已能在 - 30℃至 95% 相對濕度環境下穩定運行,誤差控制在 ±10% 以內。用戶只需選擇防護功能完善的微站并規范運維,就能最大限度規避環境干擾,獲得可靠監測數據。