大氣自動監測系統動態校準儀臭氧濃度的復現性測試

興安

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，人們的生活水平和質量都得到顯著提升，在近幾年人們的環境保護意識得到進一步提高，在生活和工作中更加重視環境保護。國家政府也開始從多個方面制定和落實相應的措施，加強環境治理，爭取為人們構建更高質量的生活環境。其中，在制定相關制度和策略的時候，需要充分依據當前環境空氣質量的監測結果，進而保證其制度和策略的準確性以及可行性。本文主要是通過實驗操作的方式來測試環境空氣質量自動監測系統中動態校準儀臭氧濃度的復現性。

關鍵詞：環境空氣質量 自動監測系統 動態校準儀 臭氧濃度 復現性

中圖分類號：X84 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（a）-0096-02

臭氧是地球大氣中一種微量氣體，它是由于大氣中氧分子受太陽輻射分解成氧原子后，氧原子又與周圍的氧分子結合而形成的。地球90%的臭氧分布在距離地球表面15～25km的大氣中，形成臭氧層有效阻擋太陽紫外線輻射，少量的臭氧分布在人類生活的地表區域，近些年受人類活動影響其數值在逐漸升高，威脅著人類的生存，因此準確掌握其數值至關重要。和其他污染氣體一樣，臭氧的分析通過先進的分析儀器完成。由于臭氧不穩定，無法制作標準物質，臭氧分析儀的校準通過進行過量值傳遞的動態校準儀發生指定濃度的臭氧氣體來實現。所以動態校準儀輸出濃度的準確性直接決定著臭氧分析儀測量的準確性。本文通過實驗操作測試動態校準儀產生的臭氧濃度的復現性。

1 實驗操作

檢測2017年全年內從大氣自動監測站返回實驗室的動態校準儀的臭氧濃度，從100ppb、200ppb、300ppb、400ppb不同的4個點進行選擇，對漂移情況進行綜合分析。在實驗室內準備充足的備用設備，直接搭建一套系統，用不少于2臺的動態校準儀，將臭氧出氣口連接臭氧傳遞標準的分光光度計，對動態校準儀所產生的臭氧濃度進行定時測量[1]。模擬子站校準狀態，一天進行一次的跨點和零點校準，設置動態校準儀相關程序，然后每兩天啟動一次校準程序，分別產生400ppb、100ppb的氣體，在每次測定的時候都需要持續15min，并將當時得到的測定值記錄到計算機系統當中。跟蹤測試實驗室新校準的動態校準儀在子站的具體運行情況，如臭氧濃度、配氣流量等信息，同時還根據需要審核200ppb、300ppb等不同點的臭氧濃度[2]。

2 結果分析

《環境空氣氣態污染物（SO2、NO2、O3、CO）連續自動監測系統技術要求及檢測方法》中規定，多氣體動態校準儀性能標準滿足流量的誤差需要控制在（±1%）之內，臭氧發生濃度誤差則需要控制在（±2%）之內。根據《環境空氣質量自動監測技術規范》《空氣和廢氣監測分析方法》中相關規定，如果氣體分析儀器跨度漂移不在（±5%）之內的話，就需要對儀器進行檢查和調節，如果超過（±10%）的話，則表示數據無效，需要重新校準和維修儀器[3]。當動態校準儀自己檢測得到的濃度出現漂移現象的話，就會對最終校準結果的準確性產生直接影響，甚至會造成維護人員出現誤判現象。因此，臭氧分析儀校準中最關鍵的就是動態校準儀臭氧發生器和本身流量所發生的臭氧濃度復現性與準確性。

2.1 多點復審動態校準儀臭氧濃度

在本次研究中所使用的動態校準儀是一年的有效期，當到了有效期之后就需要及時地將儀器送回實驗室進行全面檢修，并重新傳遞臭氧發生器和質量流量控制器。在儀器運回到實驗室后，不可以對儀器進行檢修、改動，而是直接與臭氧傳遞標準儀相連接，跟蹤調查過去一年內臭氧的濃度情況[4]。在臭氧監測系統逐漸穩定后，需要借助標準臭氧發生器發生相應濃度的臭氧標準氣體，并用臭氧傳遞標準儀對臭氧濃度進行檢測，做好檢測記錄。實驗需要重復進行3次，將臭氧濃度存在的誤差計算出來。通過分析發現，已經使用一年的動態校準儀臭氧濃度漂移現象已經較為明顯，有60%左右的儀器跨點濃度誤差超出了（±2%）。

2.2 實驗室跟蹤動態校準儀臭氧濃度

借助1臺49i型臭氧分析儀和2臺T700動態校準儀，在實驗室中對子站氣體分析儀校準過程進行模擬，利用臭氧分析儀每隔兩天對氣體進行一次校準，分別通入零氣、400ppb跨度氣、100ppb低濃度氣，其中不需要校準臭氧分析儀，只需要對臭氧發生器發生的臭氧濃度進行監測。分析發現，2臺動態校準儀臭氧發生器所發生的臭氧濃度已經出現了顯著漂移現象，總體上零點濃度向下漂移；而在400ppb點上，其中1臺儀器呈現出向上漂移，并隨著時間的推移，向上漂移現象越來越明顯；另外1臺儀器先出現短暫向下漂移，然后又逐漸向上漂移；100ppb和400ppb兩點的漂移情況較為相似。導致這一漂移現象出現的原因可能是臭氧分析儀本身，或者是動態校準儀造成的。最終得出的結論是，如果儀器使用的周期超過6個月，動態校準儀中所產生的臭氧濃度就很難保證其能夠滿足《環境空氣氣態污染物（SO2、NO2、O3、CO）連續自動監測系統技術要求及檢測方法》當中的相關規范要求[5]。

2.3 子站跟蹤動態校準臭氧濃度

分別跟蹤調查了兩臺T700動態校準儀中200ppb、300ppb兩點的臭氧濃度，其中200ppb的最小值為191ppb，最大值為212ppb，相對誤差和平均相對誤差分別為-4.5%～6.0%、2.6%，誤差超過（±2%）的共有6次；300ppb的最小值為288ppb，最大值為316ppb，相對誤差和平均相對誤差分別為-4.0%～5.3%、2.8%，誤差超過（±2%）的共有7次。由此可以看出，在使用2個月后，動態校準儀臭氧濃度產生的漂移就會較為明顯，而且不同儀器波動特點也存在一定差異，同時存在正、負漂移現象。

3 結論與建議

一是動態校準儀臭氧發生器發生的臭氧濃度復現性比較差，出現明顯漂移現象，這與臭氧組建穩定性之間存在一定的關聯性。如果子站臭氧分析儀傳遞的標準是動態校準儀的話，可以通過增加動態校準儀校準審查頻次，并且標準傳遞最好是在子站完成，進而有效避免在再次開關機或運輸過程中導致動態校準儀臭氧濃度出現較大漂移。二是建議只是把動態校準儀臭氧濃度看作子站臭氧分析儀自動跨點和零點審查的依據，臭氧分析儀類型將多點校準作為其傳遞標準。具體操作就是針對性制定相應的傳遞標準，并且定期將監測用臭氧分析儀和動態標準儀帶到子站進行標準傳遞。三是目前國內進行的零空氣質量確認和驗收工作的地區相對較少，而且動態校準儀臭氧濃度的復現性也不會對零空氣質量產生影響，但是干擾到其他氣態污染物的校準濃度，因此各個地區都需要加強對這一方面的深入研究。只有這樣，才能夠在空氣環境治理中采取有效的措施，真正做到環境治理，實現人類的可持續發展。

參考文獻

[1] 王劍敏，梅紅兵，劉軍，等.環境空氣質量臭氧自動監測儀校準方法探討[J].環境科學導刊，2017，36（5）：91-94.

[2] 李鍔彬.環境空氣自動監測系統運行管理的策略與質量控制的信息化研究[J].資源節約與環保，2016（6）：141，144.

[3] 高斌.淺析環境空氣質量自動監測系統的管理與維護[J].黑龍江科技信息，2015（8）：21.

[4] 夏新，元潔，吳曉鳳，等.環境空氣自動監測系統質量管理體系框架[J].中國環境管理，2013，5（4）：48-52.

[5] 黎莫清，周小武.環境空氣質量自動監測系統過電壓保護設計[J].貴州氣象，2013，37（S1）：92-95.

[6] 曾立武，黃曉鋒，蘭紫娟，等.基于VB6.0串口通信的環境空氣質量自動監測系統[J].現代電子技術，2012，35（20）：155-158.