環境空氣自動監測系統異常處理及運行的質控管理研究

陸駿 曹佳初 金雅薇

摘要：環境空氣自動監測系統是環境空氣質量標準監測的核心系統，在其使用過程中，不可避免的會出現運行異常現象，需要做好相應處理工作，為其運行質量提供保障。本文首先對環境空氣自動監測系統的異常處理方法進行分析，包括流量異常處理、顆粒物監測異常處理、氣態污染物分析異常處理等。進而對空氣自動監測系統的質控管理提出幾點建議對策。

關鍵字：環境空氣；自動監測系統；異常處理；運行質控管理

前言：

環境空氣監測是環境空氣治理的前提，根據國家《環境空氣質量標準》（GB3095-2012），各市開展環境空氣監測必須確保結果的可靠性。自2015年以來，新空氣質量標準在所有地級以上城市實施，新增PM2.5、臭氧等指標。各市的環境空氣自動監測站也作出了相應調整。在環境空氣自動監測系統的運行過程，需要做好異常處理和質控管理措施，從而為監測結果的可靠性提供保障。

一、環境空氣自動監測系統的異常處理方法

（一）流量異常處理方法

在環境空氣自動監測系統中，采樣泵是其重要組成部分，24h連續運轉，發生異常的幾率較高。采樣泵出現異常會發出流量警報，在處理過程中，首先要對采樣泵工作狀態進行檢查。目前使用較多的采樣泵主要包括顆粒物監測儀與氣態污染物分析儀，出現流量報警后，應逐個檢查采樣泵是否處于正常運行狀態，然后對其管路氣密性、毛細管潔凈程度等進行檢查。出現泵轉速異常的主要原因是長期磨損導致一些機械粉末增加了軸承轉動阻力，需要對其進行及時清理。流量異常還可能是泵膜損壞導致的，應在流量偏低、尚未發出報警時就更換泵膜，同時控制好換膜時的泵頭安裝方向[1]。

（二）顆粒物監測異常處理

在環境空氣自動監測系統中，主要采用振蕩天平法和β射線法對顆粒物進行監測。比如采用β射線法進行顆粒物監測，出現異常時主要有以下幾種表現：（1）日常審核發現顆粒物濃度的監測數值長時間保持不變，這種情況可能是監測儀紙帶耗盡、斷開或出現故障而停止運行，需要根據具體原因進行處理；（2）監測儀顯示數值不穩定，頻繁出現大幅度的上下波動，峰值超過1000，幅值也能達到100～200。這主要是監測儀參數設置存在問題導致的，應調整監測儀參數，包括β射線脈沖關聯的門坎值等。調整后還要對監測儀進行質量校準，確保問題被有效排除；（3）PM2.5和PM10出現數據倒掛現象，其主要影響因素包括外界環境條件、顆粒物濃度等。目前環境空氣監測系統多數采用熱電C14與5030組合方式對PM2.5和PM10進行監測。兩種類型的采樣管加熱方式不同，C14需要恒溫加熱，5030則采取動態加熱方式。在顆粒物濃度較低情況下，恒溫加熱容易使顆粒物揮發性組分損失，進而出現倒掛現象。采用同一型號監測儀對兩種顆粒物進行監測可解決這一問題[2]。

（三）氣態污染物分析異常處理

氣態污染物分析異常主要是由于氣態污染物分析儀老化、各類型分析儀不同、質控跨度偏離設定值等原因導致的。比如O3分析儀使用規范僅對其支管接頭材質進行要求，容易忽視電磁閥材質問題，比如使用不銹鋼電磁閥，在長期使用后會出現臭氧吸附干擾，導致設定跨度值難以達到。因此，O3監測儀的進出口、電磁閥等關鍵環節都應使用特氟龍材料零部件。NO2分析儀的跨度和響應時間不符合要求主要是由于冷卻系統或反應系統出現異常。其冷卻系統應保持-1℃～5℃的工作環境溫度，否則會導致光電倍增管不能正常工作。在出現異常時可適當調節供電電壓，但不能超過1000V，避免影響光電倍增管使用壽命。若調整或問題仍存在，應清潔反應室或更換老化的光電倍增管。

二、空氣自動監測系統的質控管理對策

（一）質控系統異常及解決措施

空氣自動監測系統質量控制的關鍵設備是監測子站內的多氣體動態校準儀。如果多氣體動態校準儀自身存在運行異常，則難以保證系統監測質量。多氣體動態校準儀容易出現的異常狀況主要包括流量異常、氣態污染物分異異常等，可能經過長時間穩定仍無法達到質控標準。其中，流量異常主要是由于儀器漏氣問題導致的，需要確保多氣體動態校準儀具有較好的氣密性。如果出現異常，應重點檢查儀器內外的管路連接部位，借助真空閥等設備進行檢測。檢測外部漏氣問題時，應沿管路進行檢查，排除管路破損和接頭漏氣等問題。此外還要檢查活性炭和氧化劑儲藏裝置是否出現破裂。注意排除可能的故障問題后，對多氣體動態校準儀質量流量計進行多點校準，保證斜率和結局等相關系數符合質控要求。如果上述檢測未發現故障原因，則可能是零氣不純導致的，應更換零氣發生系統的活性炭與氧化劑。應根據具體的異常現象和排查結果，選擇解決措施，恢復系統正常運行。

（二）監測系統的質控措施

在空氣自動監測系統的質控管理過程中，需要定期對顆粒物監測儀和氣態污染物分析儀等儀器設備進行檢查，包括顆粒物監測儀的質量校準、流量校準等，以及氣態污染物分析儀的精密度檢查、零/跨檢查、多點檢查等。使用NO2分析儀時，應對鉬轉換效率進行檢查，校準動態校準儀的流量。上述質控措施多數都可以通過軟件實現，并制成遠程質控操作，相關技術規范也逐漸完善，可操作性較高。但在鉬爐轉換率檢查方面，以及顆粒物標準膜校準等，仍存在模糊之處，需要在平時的巡檢過程中，檢查鉬爐轉換效率。可將NO作為標氣檢查，通如濃度為NO標氣1/2的臭氧。在顆粒物標準膜校準過程中，熱點C14儀器可以計算跨膜值，5030型號則不計算。在搭配使用兩種監測儀時，應統一采用校準結果出現的新舊放大值對膜校準結果進行判斷。新舊放大值的誤差在±5%范圍內，即判定為符合質量檢查要求。

結束語：

綜上所述，環境空氣自動監測系統在運行過程中容易出現多種異常現象，通過對其進行排查和處理，采用恰當的處理方法，可以使系統恢復正常運行。在此基礎上，按照環境空氣質量監測標準要求，做好日常管理和巡檢工作，及時發現各種檢測儀器的異常問題，并采取相應措施進行排除，確保空氣質量檢測結果的可靠性。

參考文獻：

[1]黃杰.遠程控制系統在環境空氣自動監測系統中的應用分析[J].環境與發展，2018，30（05）：169-170.

[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（06）：141+144.