雾霾来袭!家用PM2.5测试仪靠谱吗?

2015年12月7日,北京市首次启动空气重污染红色预警,朋友圈里纷纷忙着卖空气净化机,买空气净化机,升级空气净化机。估计目前有条件的北京家庭都至少拥有一台以上的净化机,品牌林林种种,可无论是便宜的小米还是昂贵的IQAIR,你都无法知道净化机的净化效能,也不知道家里即时的空气状况,于是市场上出现了各种PM2.5的空气检测仪器,曾经潘石屹拿着的美国TSI的检测仪要5万块,而随着科技的进步,市场上已经出现了几百块钱的检测仪,今天我们来看看这些家用的仪器到底靠谱不靠谱。

北京红色预警_副本

 

为什么要再多买个PM2.5的监测仪器?

1. 大部分空气净化器是不会智能控制启停,即便有所谓的智能控制,其颗粒传感器也不精确,读数基本都是安慰值,由净化器自动控制净化室内的空气非常不靠谱(例如实际测试室内PM2.5在50小米净化器一代不会自己启动,而世卫组织PM2.5的合格数值是10ug/m³)

2. 帮助自己在正确的时间更换空气净化机的HEPA过滤网,每个厂家对HEPA网的使用时间都有个建议,比如三个月,半年甚至一年,但事实上HEPA的损耗情况是跟环境空气质量和使用频率以及风量相关单按照厂家的建议时间更换HEPA网,不科学,不准确,不经济。

3. 国家发布的是室外监测点以及全市平均数据,室内数据需要自己监测,而这些可吸入的颗粒物已经被证实是致癌并且损伤不可逆。

PM2.5检测仪封面 (2)

要想知道真实的PM2.5空气污染情况,需要先得了解专业的检测技术,国家认证的PM2.5专业检测和手持设备检测办法如下:

1.  重量法:原理是分别通过一定切割特征的采样器,以恒速抽取定量体积空气,使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上,根据采样前后滤膜的质量差和采样体积,计算出PM2.5和PM10的浓度。

2.  微量振荡天平法:是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管,在其振荡端安装可更换的滤膜,振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜,其中的颗粒物沉积在滤膜上,滤膜的质量变化导致振荡频率的变化,通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量,再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。

3. BETA射线衰减法:是利用Beta射线衰减的原理,环境空气由采样泵吸入采样管,经过滤膜后排出,颗粒物沉淀在滤膜上,当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时,Beta射线的能量衰减,通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度全球国家级气象环保部门大部分采用此方法和设备检测。(下面这个美国MET ONE出品的BAM-1020,约1.5万欧元一台)

BAM-1020

4. 手持设备最常用的检测办法–“激光散射”法,即利用一束光打在颗粒物上,反射光和颗粒物大小呈一定关系,基于这一原理,手持式设备由一束光打在一团气上,产生的反射光强度,反算颗粒物的多少,这里要注意,激光传感器的仪器都是检测颗粒物的数量而不是质量,这与国家级的直接质量检测方法不同,颗粒数经过一些方法的换算,得出PM2.5的质量浓度。最大的缺陷是空气中的湿度对测试结果有影响,湿度越大误差越大,因为水蒸气也会产生反射光。

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上面国家级的专业设备个人是无能力购买使用的,其余无论是潘石屹使用的50000块的TSI手持检测仪(下图),还是198元的空气堡EMO,技术原理都是相同的。

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下面我们选择了市面上比较有代表性的三款家用级PM2.5检测仪,对比评测一下它们的准确性。

1. 美国Dylos DC1700, 官网425美元 淘宝购买¥2600~3000

1
这个产品在国内非常知名了,不再过多介绍,厂家的产品单一,系列如下:

  • DC1100 标准版,由于采用的传感器精度较低,不能用于测量PM2.5
  • DC1100 PRO版,国内常见的版本,是1100的增强版
  • DC1100 PRO with PC Interface版,增加了并口用于数据导出,需要导出数据进行离线分析的用户可以考虑这个版本
  • DC1100 PRO EMI版,增加了防护电磁辐射的设计,保证电磁辐射的环境中可靠性,比如有臭氧发生或各种有高压电离器的净化器等
  • DC1700,既带RS232接口也带EMI屏蔽,同时内置一组白色三洋Eneloop镍氢电池支持六个小时使用,增大了内置存储器,可以存储超过一周的数据

Dylos是一家美国的小公司,致力于廉价高效的空气粒子测试仪器的研发,DC1700是Dylos的旗舰型号,可以测量两个等级,2.5微米和10微米的微粒子在单位体积空气里的数量,用以评估空气质量的优劣。DC1700测量的是单位体积空气里微粒子的数量而非质量,根据Dylos公司的实验,根据中国大城市空气微粒子的分部特性,用DC1700上的小颗粒读数除以250大致等同于国内环保机构发布的PM2.5,于是用DC1700测量PM2.5就成为了可能。关于仪器的精度,Dylos公司跟售价高于其几十倍的专业仪器做对比,测试结果非常接近,因此这款设备的精度是可以信赖的。(下图是Dylos与三里屯MET ONE BAM国家监测点数据对比)

DylosBAMDylos DC1700直接在机器后面贴出了容易识别的空气污染颗粒物数量的指标,这个指标是基于美国空气质量标准计算出来的(如果按照此标准,基本上我们的办公室是365天POOR,并且经过房间持续打开净化器后的数值也是在2000~4000徘徊)
Air Quality Chart .5um– Small Count Reading
3000 +        = VERY POOR 非常差
1050-3000  = POOR 差
300-1050    = FAIR 常态
150-300      = GOOD 好
75-150        = VERY GOOD 很好
0-75            = EXCELLENT 非常好

 

2. 北京攀藤科技的空气锤子,国内统一售价430元, 淘宝购买¥398元

空气锤子外观

从内部来看,它使用了自家的PMS1003传感器,这款传感器的型号是比较旧的一款,主板及TFT液晶屏等的做工都还不错,使用一块锂聚合物电池。

空气锤子内部最好的是这款产品同时提供了两个屏幕的切换,第一个屏幕是经过参照中国标准换算过的PM2.5,PM1.0以及PM10的ug/m3的值,而第二屏不但有美国标准的各个直径微颗粒的值,还有从03.um(微米)到10um的6个不同直径微颗粒的数量值。

锤子屏幕

攀藤(Plantower)是北京一家创业公司的产品,其PM2.5传感器已经出道第三代产品,并且广泛用于国内的各个品牌PM2.5检测仪中,官方称这是6个通道的传感器,可以测量多种直径的微颗粒数据,当然了,这个传感器也是激光散射技术的。目前攀藤的PM2.5模块已经应用于三个爸爸、豹米、小蛋等互联网净化器产品中。同时是政府空气检测项目大唐、小云科技的供应商,最新一代传感器G5淘宝的零售价格在150元左右,空气锤子PM2.5检测仪,是他们唯一一款家用检测仪,功能简单直接,主要是PM2.5检测,暂时没有APP和远程交互。

攀藤1003.2003_副本1

经过测试,空气锤子稳定后(开机1分钟)的数值与美国Dylos DC1700非常的接近,我们假设Dylos是基准的情况下,空气锤子相对准确。

锤子dylos

 

 

3. 北京爱空气科技出品的Airburg EMO, 官方价格¥198元

EMO外观

emo空气PM2.5检测仪外形线条简单明快、触感细腻,工业设计不错。四种清新扑面的颜色晴空蓝、甜橙橘、暮光金、象牙白,除了金色和白色其他的颜色塑料感十足。官方给出的数据看起来不错,它没有屏幕,没有按键,只有MicroUSB充电口和死机复位孔,通过蓝牙自动与手机连接,连接后就开机,关闭手机APP约1分钟就休眠。

EMO官方

厂家标称灵敏度与准确度堪比专业TSI检测值,但经过测试,与假设基准Dylos比较,空气锤子和EMO数值基本接近,但EMO的数值跳跃性比较大,使用比较后发现,EMO的PM2.5污染值计算可能是参照美国的标准转换的,相同环境比空气锤子的国标指数高不少, 在一个封闭约160平米建筑面积的室内, 各个房间分别设置2台夏普1台小米净化机, 全部中档风量, 一小时后使用EMO监控室内的实时数据, 持续平均值80左右, 偶尔会到50~60左右的结果让人感到很糟心。(近期我们会再做进一步研究如何处置室内空气可达到世卫组织的合格标准)

EMOcompapre

EMO的塑料壳是上下插入的,没有螺丝,设计的比较精巧,同时也对模具的精确度要求很高。

EMO内部1

经过拆解后发现,这也是一款基于北京攀藤出品的激光传感器,与空气锤子使用的传感器一样是PMS1003。

EMO内部2

 

测试数据结果和几个不争的事实:

1. PM2.5真非常非常小,小到下图所示,在头发上也是人身上的跳蚤一般,要想居住室内空气质量优秀,新风系统+空气净化机+门窗密封是王道,缺一不可,经过24Ker测试,可吸入细颗粒物的渗透性极强,门窗你感觉不到的缝隙都能大量渗入, 我们用密封条和透明胶带给门窗做了密封后效果明显,外部污染特别严重的时候可以适当加大室内新风系统的风量(如果有新风系统),形成室内正压以抵抗外部细颗粒物渗透,(如果污染时开油烟机和室内排气扇结果可能就更糟糕)建议北京污染重的时候,开车也带上口罩,汽车的空调滤芯对付PM2.5效果非常有限,并且汽车密封没有那么好。

PM25大小

2. 吸一支烟房间空气质量会迅速下降十几倍甚至几十倍,厨房炒菜时,PM2.5一定爆表,空气质量相当恶劣,除了配备一台优质烟机,赶快给在厨房为你做菜的人多一点的关爱,这些可吸入颗粒物都是致癌并且损伤不可逆。

油烟

3. 百元的家用PM2.5检测仪精确度越来越高,是可以用做室内空气污染指标定性的,好点的品牌型号可以达到90%的准确度,目前大多采用以下的传感器,购买前与销售者确认一下是否是你想要的激光散射传感器,实在不行就拆开看看,激光散射方式的传感器只能测量空气中污染物颗粒数量,而不是质量,那么要折算国标数据结果,各家的算法也非常重要。

PM25传感器对比

4.目前市场上手持的设备,无论是MET ONE工业出品的还是小微企业自己DIY的,那么都不能是定量的依据,定量只能通过国家级的设备完成,但作为定性的标准,大部分手持产品是富富有余了。对 于个人而言,检查家里的空气状况和空气净化器的工作情况才是买这个测试仪的意义,如果你真按照厂家的建议一年更换一次HEPA滤芯,按照北京目前的情况, 空气净化器早已经是灰尘发生器了,不要相信机器上那些所谓空气质量的显示,那都是安慰值,这也就是为何颗粒激光传感器的大厂SHARP也只在自己的净化机 上显示有PM2.5污染和一个可变化的颜色,而不会给你具体的数值。所以不用纠结这些相对准确的激光测量仪的读数是如何将体积转换成重量的,弄个霾表不是 为了监督环保局有没有骗人,只是用来检查自己家的空净是否在工作, 看相对数据就好了。

 

5. 有人抱怨美领馆发布的空气质量指数总比官方的高,怀疑官方数据有水分,其实不然,美领馆发布的AQI是用的美国算法,而官方发布的AQI是用的中国算法,其实对应PM2.5的ug/m³是一样的,PM2.5污染指数国家发布单位是ug/m³,这不是空气的污染指数AQI(Air Quality Index)的值,AQI指数与很多污染颗粒物有关,这个指数有美标和国标之分,国标的优秀在美标下只是良好,同时国标的AQI指数包含了更多的污染物颗粒,关于空气污染AQI指数美国和中国的如下:

AQI中美对比

而PM2.5的超标标准世界卫生组织标准如下

世卫组织数据

本文部分资料引用自下列索引网站,你可能也会感兴趣:
美国AQI在线计算器 http://www.airnow.gov/index.cfm?action=resources.conc_aqi_calc

一个很不错的中文空气污染知识及PM2.5发布站 http://aqicn.org/
查询中国官方各个城市监测点数据的站,优良空气质量排名 http://www.cnpm25.cn
美国休斯顿清洁空气网 http://houstoncleanairnetwork.com/
WIKI百科关于AQI的解释 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A9%BA%E6%B0%94%E8%B4%A8%E9%87%8F%E6%8C%87%E6%95%B0

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