1、 ICS 13.040.20 CCS Z 10 15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 42892026 基于单颗粒气溶胶质谱的 PM2.5在线源 解析技术规范 Technical specification for online PM2.5 source apportionment system based on single particle aerosol mass spectrometry 2026-01-30 发布2026-03-01 实施内蒙古自治区市场监督管理局发 布 DB15/T 42892026 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1
2、 4 PM2.5在线源解析方法原理及系统构成.2 5 系统性能要求与测试方法.3 6 源解析流程.4 7 系统日常运行维护要求.6 8 质量保证与质量控制.7 附录 A（规范性）在线单颗粒气溶胶质谱仪运维质控记录.8 附录 B（资料性）在线单颗粒气溶胶质谱粒径校准方法.10 DB15/T 42892026 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由内蒙古自治区生态环境厅提出并归口。本文件起草单位：内蒙古自治区环境监测总站、暨南大学。本文件主要起草人：郝峰、李梅、黄渤、谷雨、白雪椿、徐曼、周兴军、成春雷、周振、邓起发、李
3、亮、刘芳芳、程宇飞、陈鑫、王鹏、吴晟、吕杨超、廉秀峰、刘明、常鸣。DB15/T 42892026 1 基于单颗粒质谱的 PM2.5在线源解析技术规范 1 范围 本文件规定了基于在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱的环境空气细颗粒物（PM2.5）在线源解析的方法原理、系统构成、性能要求与测试方法、源解析流程、日常运行与维护要求、质量保证与质量控制要求等内容。本文件适用于采用基于在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱的环境空气细颗粒物（PM2.5）在线监测源解析工作。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的
4、引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。HJ 653 环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法 HJ 655 环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统安装和验收技术规范 HJ 817 环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统运行和质控技术规范 HJ 1351 环境空气 颗粒物来源解析 基于手工监测的受体模型法技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。细颗粒物（粒径小于等于 2.5m）particulate matter(PM2.5)环境空气中空气动力学当量直径2.5 m 的颗粒物，也称细颗粒物。在线单颗
5、粒气溶胶质谱仪 online single particle aerosol mass spectrometer 能够实时在线检测单颗粒气溶胶粒径大小和质谱特征的高时间分辨率的质谱仪。单颗粒质谱特征 aerosol single particle characteristics 单颗粒气溶胶质谱仪检测到的气溶胶单颗粒的粒径大小、正负质谱谱图等特征，针对污染源测得的PM2.5单颗粒质谱特征的集合即为对应污染源的PM2.5单颗粒质谱特征谱库。测径颗粒数 sized particle number DB15/T 42892026 2 单颗粒气溶胶质谱仪通过测径激光测定气溶胶颗粒的飞行时间，再基于飞行
6、时间与颗粒物粒径之间的校准曲线换算得到颗粒物粒径大小。测径颗粒数指统计时段内，被测径激光检测得到空气动力学直径的气溶胶颗粒数量。有效电离颗粒数 effectively ionized particle number 气溶胶颗粒物被测径激光测径后，会同时触发一束电离激光，对该被测径颗粒进行准确电离。绝大多数颗粒物会同时获得正负质谱图，极少数颗粒物会丢失正谱图或负谱图信息从而无法被用于下一步的解析应用。被电离激光电离同时获得正负质谱图的气溶胶颗粒数，称之为有效电离颗粒数。有效打击率 hitrate 有效电离颗粒数与测径颗粒数的比例。PM2.5在线源解析系统 online source apport
7、ionment system for PM2.5 可实现至少1 h时间分辨率的PM2.5来源解析的监测系统。4 PM2.5在线源解析方法原理及系统构成 方法原理 环境空气中的 PM2.5 通过切割器以恒定的流量进入在线单颗粒气溶胶质谱仪，聚焦成准直线颗粒束后进入测径系统，由激光测定颗粒的空气动力学直径，同时触发电离激光对被测径颗粒进行电离，产生的正负离子由双极飞行时间质量分析器同时检测，从而同步获取气溶胶单颗粒粒径和质谱特征信息。在线监测过程中，实时监测获取的环境 PM2.5 单颗粒质谱数据与预先构建的各类污染源特征谱库进行实时比对，根据环境空气颗粒物与源谱颗粒特征一致性进行归类，从而实现 P
8、M2.5的在线源解析。系统构成 基于单颗粒气溶胶质谱的 PM2.5在线源解析系统可对环境空气中PM2.5的质谱特征进行连续自动监测，采集、处理和存储监测数据，按照 HJ 653 执行，在线源解析系统主要由样品采集单元、样品测量单元、数据采集与解析单元及辅助校准设备组成。样品采集单元由采样头、采样管、采样泵、干燥器组成。监测过程中，环境空气中的 PM2.5经过切割头通过采样管以恒定流量（切割流量）抽取进入样品测量单元。样品测量单元采用单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，仪器由进样系统、测径系统、真空电离系统及质量分析系统组成，对大气中 PM2.5单颗粒进行实时在线检测分析。数据采集与解析单元主要包括工控
9、机及相关软件，用于数据的采集、处理和存储。为保证设备数据准确性，应配置相应的辅助校准设备。校准设备主要包括气溶胶发生器、减压阀、高压无缝钢瓶等。相应设备耗材配置清单见表1。DB15/T 42892026 3 表1 PM2.5在线源解析系统运行辅助校准设备配置清单 编号 仪器名称 技术要求 数量 用途 1 气溶胶发生器 运行压力 34.5 kPa379 kPa 1 个 单颗粒粒径校准 及质量校准 2 扩散硅胶干燥管 最大流量不小于 8 L/min 1 个 气溶胶除湿 3 减压阀 压力范围 0 MPa16 MPa 1 个 气溶胶发生压力控制 4 高压无缝钢瓶 工作压力 15 MPa 1 个 气溶胶
10、发生供气 5 聚苯乙烯乳胶微球（PSL 小球）涵盖 200 nm，300 nm，500 nm，700 nm，1000 nm，1400 nm，2000 nm，2500 nm 八个粒径段 1 套 用于粒径校准 6 DFU 过滤器 接口 1/4 Tube_过滤效率 99.99%_流速 2.7 CFM6 CFM 若干 用于过滤空气中颗粒物 5 系统性能要求与测试方法 系统性能要求 用于PM2.5在线源解析的系统应满足表2中所列性能指标要求。表2 系统性能指标与要求 序号 指标 要求 1 粒径检测范围/nm 2002500 2 粒径偏离度/%5%3 最快颗粒检测速度/个s-1 14 4 最大分辨率/FW
11、HM 650 5 质量检测范围/amu 1653 6 质量检测精度/amu 优于0.5 系统性能测试 5.2.1 测试方法 方法 1:使用干燥空气或高纯氮气作为载气，用气溶胶发生器产生气溶胶样品颗粒，先经过硅胶扩散干燥器降低样品颗粒的相对湿度，经硅胶管引至仪器真空采样口。同时，在采样口处并联一零空气过滤器，去除空气中干扰颗粒并保证进样流量稳定。方法 2：大气直接采样，经硅胶管引至仪器真空采样口。同时，在采样口处并联一个零空气过滤器，去除空气中干扰颗粒并保证进样流量稳定。5.2.2 性能测试 5.2.2.1 粒径检测范围测试 采用 5.2.1 中的方法 1，依次产生粒径规格为 200 nm、30
12、0 nm、500 nm、700 nm、1000 nm、1400 nm、2000 nm、2500 nm 八种不同粒径的 PSL 小球颗粒，通过一定时间累加并检出不同粒径的标准样品颗粒，采集 5 min，统计各粒径的颗粒触发频率，根据各粒径段颗粒物是否检出判断仪器的粒径监测范围。5.2.2.2 粒径偏离度测试 取 50 mL 纯净水，滴入 1 滴 700 nm 的 PSL 小球，摇匀。采用 5.2.1 中的方法 1，用气溶胶发生器DB15/T 42892026 4 产生粒径规格为 700 nm PSL 小球颗粒，经过硅胶干燥后经导电硅胶管进样。采样 5 min，记录实际监测粒径，计算粒径偏离度。5
13、2.2.3 最快粒径检测速度测试 采用 5.2.1 中方法 1，产生粒径规格为 700 nm 的 PSL 小球颗粒，逐渐提高气溶胶发生工作气压，提高气溶胶颗粒产生速度，使仪器触发频率达到最大，且仪器仍正常工作的情况下，记录最快检测速度。5.2.2.4 最大分辨率测试 采用 5.2.1 中的方法 2，采集大气气溶胶颗粒物，查看铅峰（206Pb+，207Pb+，208Pb+），选取峰形最好及分离度最大的谱图，按照以下公式计算，记录仪器最佳分辨率。计算公式（1）如下：R=2(1)式中：R分辨率；M为相邻离子峰的理论平均质量数；M为相邻质量数差值；T为离子峰中心的飞行时间，单位为微秒（s）；T为离子
14、峰的半峰宽，单位为微秒（s）。5.2.2.5 质量检测范围测试 采用 5.2.1 中的方法 1，配置 CsI 溶液，在校正质量谱后，使用干燥氮气作为载气，用气溶胶发生器产生 CsI 样品颗粒，经过硅胶干燥器干燥后经导电硅胶管进样，记录正负离子最大质荷比。采用 5.2.1 中的方法 2，采集室内空气颗粒，记录得到最小质荷比。5.2.2.6 质量精度测试 采用 5.2.1 中的方法 2，通过大气直接采样，质量校正后查看正模式 10 张谱图的208Pb+离子的质量数及负模式 10 张谱图的97HSO4-离子的质量数，计算质量偏差。计算方法如下：将每一次的测量结果与理论值比较，取最大偏差值作为仪器的质
15、量精度结果。6 源解析流程 前期准备 6.1.1 源成分谱库构建 按照 HJ 1351 的要求，开展源解析区域的基本情况调查、污染源和环境空气质量调查，结合调查结果确定与本地颗粒物来源相关的主要污染源类别，选取代表性污染源进行污染源样品采集和分析，构建基于单颗粒质谱的污染源谱数据库。6.1.2 源成分谱库更新 按照 HJ 1351 的相关要求进行污染源调查、识别和分类，根据现场条件选择离线或在线方式对污染源颗粒物样品进行采集和测试，获取不同污染源单颗粒质谱特征。根据产业结构变化、主要污染源类别变化情况，对污染源特征质谱库进行动态更新，确保源谱数据具备代表性。点位布设 DB15/T 428920
16、26 5 基于在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱法的环境空气颗粒物（PM2.5）源解析，若进行固定站点长期监测，应依托当地的空气质量自动监测站点，选择相近高度及距离的点位进行监测，保证有质控良好的自动监测数据（包括空气质量数据及气象数据）以辅助数据分析和来源解析，点位选择宜符合HJ 655的相关要求；若为短期车载移动监测，则需尽量选择自动监测站点附近开阔、周边遮挡较小的点位进行监测，或配备六参数监测设备及车载气象监测设备。监测周期 根据源解析的目的确定监测周期：a)针对污染过程成因分析的监测，可根据污染过程持续时间，监测时段需尽可能涵盖污染发生、持续、消散的全过程；b)针对关注点位颗粒物特征及来源进
17、行初步的快速摸底，每个点位监测时间不少于一周；c)针对特定季节的来源解析，单个季节监测时间不少于一个月，天数不少于 27 天；d)针对关注点位的全年来源解析，监测周期应涵盖一年四季，每个季节不少于一个月，天数不少于 27 天；e)针对核心点位的长期来源解析，按照 6.1 的要求尽可能保证数据连续。结果有效性评估 6.4.1 源贡献率与当地污染源结构一致性评估 将颗粒物来源解析结果与解析区域的能源消费情况、大气污染源排放量和排放分担率、颗粒物及气态污染物的时空变化特征等调查结果进行综合分析，从宏观上评估颗粒物来源解析结果的合理性。6.4.2 源贡献与污染源时空变化规律一致性评估 不同污染源对颗粒
18、物的贡献具有不同的周期和规律，可基于源解析结果的季节变化规律、日变化规律等，评估与特定污染源周期性时间变化规律的一致性。同时，基于不同方位的源解析结果，结合监测点位周边主要污染源分布情况，可评估源解析结果与对应污染源分布方位的一致性，必要时可结合实地巡查进行结果验证。结果统计 统计全年源解析结果时，因沙尘天气导致的 PM2.5浓度异常升高时，参考受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定，可将对应 PM2.5剔除时段的源解析结果予以剔除。此外，若遇到森林火灾、火山爆发等自然源事件，PM2.5主要源自不可控自然因素，评价时可备注说明或单独分析。结果应用 在线源解析监测工作完成，数据应用可参考大气
19、颗粒物来源解析解析技术指南（试行）中受体模型法结果应用的相关要求，后续可根据实际需求编制数据分析报告，报告可从以下角度开展分析：a)整体源解析结果：分析监测时段细颗粒物整体来源；b)细颗粒物来源随时间变化趋势：分析不同时段细颗粒物来源变化情况，分析不同污染程度、不同气象条件下细颗粒物来源的差异；c)污染源风玫瑰图：分析不同风向下细颗粒物主要来源的构成情况，提供污染源控制方位；d)特殊事件源变化分析：如重污染过程、沙尘天气、烟花爆竹燃放、重金属污染、大型管控措施实施过程中细颗粒物来源的变化情况，评估污染影响及管控措施效果；e)长时间序列的源解析结果分析过程中，可进行逐月、逐季度、逐年的对比分析；
20、DB15/T 42892026 6 f)其他管理部门或研究单位认为有意义的分析。7 系统日常运行维护要求 基本要求 PM2.5在线源解析系统的日常运行维护，需满足以下要求：a)固定站点长期监测时，应尽可能保证 PM2.5 在线源解析系统连续运行，连续运行期间有效数据率75%，数据缺失时，应尽快解决问题并恢复正常运行，重大活动保障期间不应无故停机。车载移动监测时，根据监测目的规划监测时段，具体要求参照 6.3。b)建立在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪系统运维手册，包括操作规范、日常运行维护与质量控制规范、维修表格、校准记录等。运维工作记录按照附录 A 执行，要求参照附录 B 执行。c)每次巡检维护
21、均要有记录，并定期存档。每日维护内容 每日对系统软件、硬件主要参数进行监控：a)查看气溶胶单颗粒质谱软件有无异常、硬件有无报警、数据存储及传输是否正常；b)查看单颗粒气溶胶质谱仪的进样压力、触发频率、颗粒物有效打击率、电离激光能量、谱图偏移情况等是否正常，必要时进行校准；c)颗粒物重污染预警发布后 24 小时内开展一次所有仪器各项参数的全面检查，必要时进行校准。每周维护内容 每周至少开展一次现场巡查，对系统进行现场检查：a)检查仪器运行状态，清洁进样口；b)检查采样流量，超过切割头要求的流量波动范围（相对偏差应在5%范围内），应及时进行泄露排查、采样泵性能排查及流量校准；c)检查硅胶干燥剂是否
22、需要更换，使用冷却液的激光电离冷却系统液位是否正常，采样管路是否需清洗。每月维护内容 每月需对采样装置进行维护，并进行数据备份：a)按照 HJ 817 规定，每月至少清洁一次采样头；若遇到重污染过程或沙尘天气，还应在污染过程结束后及时清洁采样头，在受到植物飞絮、飞虫影响的季节，应增加采样头的检查和清洁频次。清洁时，应完全拆开采样头和 PM2.5切割器，用蒸馏水或者无水乙醇清洁，完全晾干或用风机吹干后重新组装，组装时应检查密封圈的密封情况；b)使用额外的硬盘对数据进行备份，备份内容包括原始数据、粒径校准文件、源解析结果等。每季度维护内容 进行1次粒径校准、质量校正。每半年维护内容 至少停机一次清
23、洁分子涡轮泵散热风扇，检查分子涡轮泵工作状态。每年维护内容 DB15/T 42892026 7 每年对仪器进行一次预防性维护，对采样系统、测量系统进行检查与清洁，更换必要的耗材与配件，建议使用水冷的激光器每年更换 1 次激光器冷却水滤芯。保养后，应对仪器进行全面校准与检查，包括流量校准、粒径校准、质量校准、重复性、稳定性，以确保仪器在维护前后数据的准确性和可比性。此外，当出现以下情况时，也需进行粒径校准：a)停机较长一段时间或仪器发生较大位置移动，再投入使用前；b)影响线性的维护后，如测径激光光路调节后；c)进样口压力变化超过初始压力的10%，且清洗进样口不能改善的情况下。8 质量保证与质量控
24、制 基本要求 按照 HJ 1351 的相关要求对颗粒物来源解析工作进行全过程的质量保证与质量控制，由专门质控人员对工作主要环节进行监督检查和质量审核，核实相关运维、质控记录是否完善以及符合质控要求，确保基本情况调查、污染源和环境空气质量调查数据来源于官方公开发布数据。进样口压力 查看仪器进样口压力，进样口压力变化不应小于初始真空度的10%。触发频率 颗粒物触发频率与激光光路、环境空气颗粒物浓度等都有关联，相近 PM2.5浓度下，触发频率显著下降表明仪器状态可能异常。打击率 颗粒物有效打击率与污染物浓度、颗粒物不同化学组分、不同环境湿度条件等都有关联，打击率持续低于 5%需要重点关注。电离激光能
25、量 查看仪器激光能量，激光能量保持在设定范围内的10%，持续偏离需进行调整或核查。数据有效性判断 8.6.1 分析单颗粒质谱采集的测径颗粒数与 PM2.5 质量浓度的趋势一致性，核实 PM2.5 数据有效的情况下，明显的离群值应予以剔除。8.6.2 对照仪器运维记录，仪器调试、质控参数异常及出现故障时段，采集的数据视为无效数据，应予以剔除。DB15/T 42892026 8 A A 附录A （规范性）在线单颗粒气溶胶质谱仪运维质控记录 A.1 在线单颗粒气溶胶质谱每日运维质控记录见表 A.1。表A.1 在线单颗粒气溶胶质谱每日运维质控记录表 站点信息 仪器型号 检查时间 设备状况 检查项 检查
26、结果 备注说明 仪器采集软件是否正常工作 仪器硬件是否有异常或者报警 数据存储和传输是否正常 进样口压力 触发频率 有效打击率 电离激光能量 谱图偏移情况 备注 记录人：审核人：A.2 在线单颗粒气溶胶质谱每周运维质控记录见表 A.2。表A.2 在线单颗粒气溶胶质谱每周运维质控记录表 站点信息 仪器型号 检查日期 清洁进样口 是 否 仪器报警信息 更换硅胶干燥管(2/3 变色更换)蓝色 红/白色 更换 采样头及采样管路清洗 清洗 不需清洗 激光冷却水 在限值范围上 低于限值范围 更换 备注 记录人：审核人：DB15/T 42892026 9 A.3 在线单颗粒气溶胶质谱每月运维质控记录见表 A
27、3。表A.3 在线单颗粒气溶胶质谱每月运维质控记录表 站点信息 仪器型号 检查日期 清洗采样头 是 否 数据备份 是 否 流量核查/校准结果 单位：L/min mL/min 仪器显示值 参考流量计测值 偏差%校准与否 校准前 效准后 备注 记录人：审核人：DB15/T 42892026 10 B B 附录B （资料性）在线单颗粒气溶胶质谱粒径校准方法 利用标准PSL小球进行粒径校准，推荐在0.2 m2.5 m范围内选择不少于5组标准小球进行粒径标定。操作步骤为：a)样品配制：加入 12 滴的 PSL 小球溶液到气溶胶发生器中，加入 50 mL 蒸馏水，混匀。PSL小球颗粒物数浓度不需精确配制
28、当颗粒触发频率达到 2 个/s8 个/s 即可满足实验要求。b)进样系统连接：利用干燥空气或高纯氮气作为气溶胶发生气体，气瓶减压阀调节到 0.1 MPa，发生器减压至 34.5 kPa，发生出的气溶胶经过硅胶扩散干燥器后，进入仪器。测试不同粒径的 PSL 小球穿越两束测径激光的飞行时间，如图 B.1 所示。图B.1 进样系统连接图 c)飞行时间的确定及校正曲线的绘制：通过数据采集与分析软件的粒径参数计算功能，得到不同粒径的 PSL 小球穿越两束测径激光的飞行时间，绘制校正曲线。d)粒径校准信息记录参照表 B.1 要求。粒径校准信息记录见表 B.1。表B.1 粒径校准信息记录表 站点信息 仪器型号 校准日期 序号 粒径(m)飞行速度记录(m/s)拟合方程 结果 1 Y=c1+c2*x+c3*x2+c4*x3 2 3 4 c1=c2=5 c3=c4=6 相关系数R2=7 参考范围 记录人：审核人：
