應用VOCDAT軟件對VOCs監測數據的自動化分析

摘要：本文主要利用美國STi公司開發的用以VOC物種數據質量控制和數據分析的專門VOCDat軟件，以及荷蘭Synspec公司生產的在線 GC監測儀對空氣中揮發性有機物測量數據，初探對多種VOC組分進行自動化分析和處理的方法，這為國內大批在線自動監測測量的VOC數據進行快速化分處理和分析具有重要意義。

關鍵詞：VOCDat;物種源數據庫;VOC監測數據;自動化分析

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）06-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.093

Abstract： This paper mainly uses the special VOCDat software developed by STi Company for data quality control and data analysis of VOC species， and the online GC monitor produced by Synspec of the Netherlands to measure the volatile organic compounds in the air， and explores various VOC groups。 A method of automated analysis and processing。 This is of great significance for the rapid processing and analysis of VOC data of a large number of online automatic monitoring and measurement in China.

Key words： VOCDat;Species source database;VOC monitoring data;Automated analysis

目前，VOCs作為我國空氣污染的主要污染物之一，VOCs在線監測越來越受到各地環保部門的重視，VOCs在線監測儀器也在各環境監測部門廣泛應用起來。 但是隨著VOCs在線監測儀的廣泛使用，VOCs的數據處理成為一個巨大的問題。 VOCs種類繁多，數據量巨大，這無疑為VOCs數據的后續處理和分析帶來巨大的挑戰。目前，各種VOCs的數據處理基本在Excel中實現，手工進行歸類和分析， 這無疑耗時耗力。在國內，VOCs數據的自動分析功能尚未實現。

本文主要借鑒美國STi公司VOCDAT分析軟件，并結合在線VOCs監測儀數據，進行自動化應用，初步建成了一套適合國內VOCs在線數據的自動化分析軟件。

1 VOCDat軟件本地化應用

本文主要利用的是2.64版的VOCDat，其可以通過網站進行免費下載（http：//vocdat.sonomatech.com），同時也可通過網絡或者Email獲得有限的技術支持來對該軟件進行更新。

1.1 VOCDat軟件物種源數據庫的更新

由于VOCDat軟件原有物種源數據庫往往與實際VOC測量物種存在一定的差異，因此，該軟件允許用戶根據自己需求對原有物種源數據庫系統進行更新。更新內容主要包括：AIRS 參數代碼（Code）、物種名縮寫（Name）、物種名全稱（Description）、物種類型（Group）、臭氧最大生成潛勢量（MIR）、單位（Units），是否屬于PAMS物種以及測量方法（Method）。具體的更新步驟詳見Sti公司H.R.Hafner和J.D.Prouty編寫的軟件操作手冊[2]。比如苯，按照該軟件要求，可以編寫以下格式的內容：

Code Name Description Group MIR Units PAMS Method

45201 benz Benzene A 0.22 ppbC TRUE 101

按照以上內容和格式把所有需要的揮發性有機物或其他物種全部編譯好，然后以TXT格式保存，該軟件安裝好之后首次運行導入該物種源數據庫即可。

1.2 VOCDat軟件數據的導入

本文選擇最常用的ASCII碼格式的數據導入軟件（圖1）。由圖1可見，數據文件的第一行、第一列格式的內容可以選擇。一般第一行是各物種IDs（可以是ATRs碼、物種縮寫）;第一列是日期/時間，它們可以在同一列也可以選擇兩列。然后點擊ok，數據導入成功。

1.3 自動化分析應用案例

本節主要應用經以上本地化處理后VOCDat軟件進行自動化分析VOCs監測數據。VOCs監測數據主要使用荷蘭Synspec公司最新研發的在線GC監測儀對空氣中揮發性有機物進行測量，其主要對VOCs中的50多種C2-C12進行自動在線監測。該儀器包括GC955/611和811，分別測量C2-C6和C6C-12，是兩個相對獨立的分析系統。

由于VOCDat軟件對導入的VOC物種主要以ATRs碼、物種縮寫進行識別，因此，對以上Synspec GC955/611和811監測的VOC各組分數據按照物種源數據庫VOC各組分的內容進行更新。打開VOCDat軟件，然后可以預先設置對導入其VOCs組分的數據按一定要求進行篩選，比如環境空氣中甲苯的濃度在一定的范圍之內，可以在軟件中設定若濃度小于最低值或大于設定最高值，自動剔除。然后把以上可導入VOCDat軟件格式的數據導入軟件，不符合質量要求的實現自動剔除。數據導入成功之后，可以利用VOCDat軟件實現很多自動化處理與分析功能。

首先，該軟件能夠通過快速自動化的實現各VOC物種的時間序列變化特征（time series）;其次，該軟件能夠快速的繪制任意兩物種間的散點圖，Scatter圖可以直接得到VOC間任意兩種組分間的相關關系以及對儀器監測異常數據的判斷，這對于測量各個組分之間的關系的判斷、數據質量之間的選擇有很大的意義;再次，該軟件還可以快速識別每個時刻的指紋特征物種（ fingerprint），Fingerprint圖可以直接顯示每個采樣時間的關鍵指示性物種是哪些，從而初步判斷其來源。

用戶可以通過選擇File-Calculate Statistics自動對導入該軟件的數據進行統計計算，具體內容包括該段時間內所有VOC物種的最大值、最大值出現的時間、最小值、最小值出現的時間、平均值、均值、標準偏差以及統計數據量等（見圖2）。

2 結論

在信息化時代的今天，揮發性有機物在線監測以及監測后數據的高效處理是進行高效管理的必然要求。本文基于美國STI公司開發的VOCDat軟件為平臺，通過對軟件原始數據源庫的更新以及監測數據的簡單處理，實現了對VOC多種復雜組分的自動處理和分析，該分析軟件實現了人力投入小、數據分析和處理自動化等顯著特點。

參考文獻

[1]H.R. Hafner and J.D. Prouty.VOCDAT USERS GUIDE.2004. Report prepared for the US Environmental Protection Agency， Research Triangle Park， NC by Sonoma Technology，Inc.，Petaluma， CA， STI-997160-1763-DFR2，July.

[2]Main H.H. and Haste T.L. （1997） Data validation of PAMS auto-GC VOC data： more lessons learned.Paper presented at the Air & Waste Management Association Measurement of Toxic and Related Air Pollutants Symposium Conference，Raleigh-Durham， NC， April 29-May 1， （STI 1718）.

[3]張定忠，黃赟，王新勝.軌道監測數據自動化處理與分析系統的設計[J].工程建設與設計，2018（16）：264-265.

[4]陳琨.邊坡自動化監測數據缺失填補算法研究[D].重慶：重慶交通大學，2018.

收稿日期：2019-02-22

作者簡介：張華（1976-），男，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為環境監測。