淺談環境空氣自動監測系統中的質量保證和質量控制措施

肖德林

（四川省達州市環境監測站四川達州635000）

淺談環境空氣自動監測系統中的質量保證和質量控制措施

肖德林

（四川省達州市環境監測站四川達州635000）

環境空氣自動監測數據的質量與質量保證和質量控制（QA/QC）措施息息相關，質量保證和質量控制措施的順利開展和工作人員的素質、管理機制的完善程度、監測儀器設備的性能等有直接的關系，只有將質量保證與質量控制始終貫穿于環境空氣自動監測的全過程，才能確保監測數據的準確性、代表性、精密性、可比性和完整性，才能為環境管理提供切實可行的技術支撐和科學決策。

環境空氣自動監測；質量保證；質量控制

質量保證是環境空氣自動監測中致力于提供質量要求會得到滿足的信任，質量控制是環境空氣自動監測所采取的作業技術和活動。環境空氣自動監測中的質量保證與質量控制（QA/QC）均是質量管理體系的重要組成部分，對于環境空氣質量自動監測而言，它是環境空氣質量自動監測的生命線，沒有好的QA/QC制度和措施，就不能產生高質量的監測數據。環境空氣自動監測質量保證工作，主要包括環境空氣自動監測質量保證規程和制度的制定和落實，自動監測系統一級標準的送檢和對工作標準的傳遞；自動監測各子站監測數據準確度審核；新監測方法的比對實驗和方法驗證；質保人員的組織培訓等。環境空氣自動監測質量控制工作，主要包括空氣自動監測子站監測儀器的安裝調試、日常運行過程中的巡檢維護；氣態項目監測儀的零點檢查/校準和跨度檢查/校準、精密度檢查、多點線性檢查；顆粒物監測儀的流量、溫度、壓力、質量傳感器校準，儀器預防性維護和糾正性維修，現場監測人員的組織培訓等。

1 量值溯源

為確保監測數據準確可靠，必須保證全部測量設備均可查詢到其最終的來源。量值溯源是利用單條有明確規定不確定度的連續對比鏈，以促使有關的測量結果亦或是標準值可以和參考規定標準建立起互為聯系的特點。要想能夠實現對測量值的追根溯源，最為核心的手段方式即為校準及驗證。對于測量值溯源的一致性是國際之間互相認可測量值的先決因素，是保障測量結果精準、合格絕對核心。在開展測量值的源頭追溯工作時，需依據有關國家計量檢定標準及方法來進行操作。對于測量值的傳遞工作則是利用計量檢定亦或是校對，促使國家計量基準的復現計量單位值能夠依次傳遞至各下級單位，并最終達到計量器具所開展的一項工作內容。

2 標準傳遞

2.1 儀器設備的傳遞

針對各項傳遞設備應確保每一年度應送檢至國家相關的質量檢驗與標準傳遞部門≥1次。針對標準氣象傳感設備同樣應每一年度要送檢到相關的國家質量檢驗與標準傳遞部門≥1次。針對采用工作標準的質量流量計、氣壓表、壓力計等相關儀器設備需由通過國家管理部門所傳遞過的標準每年最少進行2次的間接傳遞。此外，針對現場儀器設備所采用的溫度顯示和控制設備、氣壓監測與壓力監測設備、流量顯示及控制設備等，每間隔半年需采用工作標準采取標定處理。針對應用在傳遞標準中的臭氧發生器應當每間隔2年時間便要送檢相關的環境保護部門或權威組織所認可的標準傳遞單位采取質量檢驗與標準傳遞。針對環境質量監測現場環境的臭氧發生器1年內便需采用傳遞標準進行一次標準傳遞。

2.2 標準物質的傳遞

在標準物質的傳遞過程中其中重點就涵括了零氣發生器、滲透管與標準鋼瓶氣傳遞。針對這一方面所出現的警報情況，在進行了相應的維修及零部件更換后必須要進行一定標定檢測。需針對零氣發生器所出現的溫度控制及壓力正常與否采取必要的檢查控制，氣路有無泄漏等情況也需予以明確核查。如若出現在發生器當中的空氣壓縮設備不具備自動濾水裝置，便需依據情況將空氣壓縮機儲氣瓶之中的積水及時予以清除。若采用變色干燥劑，則需要就干燥劑的顏色予以密切觀察，并依據現有的經驗來決定是否對其進行更換處理。同時，為使零氣發生器能充分發揮作用，需按廠商提供的使用手冊，對零氣發生器做經常性維護和保養。

以前老的空氣自動監測系統中經常采用SO2、NO2滲透管作為標準氣源，通過動態校準儀對監測儀器進行校準。目前已較少使用滲透管，大多所采用的鋼瓶標準器是采用動態校準設備來就檢測儀器展開校準操作。

在進行空氣的自動監測過程當中，鋼瓶標準氣作為標準氣源得到了極其廣泛性的應用，采用國家計量單位所統一制定的鋼瓶氣標準為傳遞標準。鋼瓶標準壓力完全滿足于有關的標準要求，同時氣體充足。鋼瓶標準氣所應用的減壓閥門與壓力表也應當由相關的計量單位予以質量檢驗與標定，并確保其使用期限處于有效期之內。

3 監測儀器的校準

要想確保所獲取到的環境空氣質量監測結果詳實、可靠，不僅需要始終確保儀器能夠處于較好的監測環境之下，保障優秀的技術性能標準，維持高精度的監測要求。因而，也就必須對監測儀器采取定期的標準校對工作。

3.1 顆粒物監測儀的校準

環境空氣自動監測中的顆粒物監測儀主要為PM10監測儀和PM2.5監測儀。PM10監測儀主要測定環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于10μm的顆粒物，即可吸入顆粒物。PM2.5監測儀主要測定環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5μm的顆粒物，即細顆粒物。測定的時候，都是在站房的實際溫度下進行的，測定出來的顆粒物濃度最后還要轉換成標準狀態（溫度為273K，壓力為101.325kPa）下的濃度才是我們實際需要的濃度，這樣的濃度也才具有可比性。

顆粒物監測儀的校準分為溫度校準、壓力校準、流量校準和標準膜片校準。校準所用的溫度計、壓力計和流量計必須是每年都經過國家相關部門檢定合格的產品。溫度校準和壓力校準每半年至少進行一次，溫度校準的示值誤差必須控制在±2℃范圍內，壓力校準的示值誤差必須控制在±1kPa范圍內。流量校準和標準膜校準要求每季度至少進行一次，流量校準要求測定流量和設定流量控制在±5%范圍內，標準膜片校準要求標準膜重現性控制在±2%標稱值范圍內。

3.2 氣態污染物監測儀的校準

環境空氣自動監測中的氣態污染物監測儀主要為SO2監測儀、NO2監測儀、CO監測儀和O3監測儀。由于運行的監測儀器有一個隨時間而產生漂移的趨勢，因此，必須定期對監測儀器進行校準，校準的目的不僅在于及時修正運行監測儀器的漂移，使正在運行的監測儀器的測量響應值與實際污染物濃度盡可能保持一致，而且還有助于發現他們在日常運行過程中并不明顯的某些缺陷，判斷出現故障的原因并及時排除故障，從而確保監測儀器始終處于良好的運行狀態。

氣態污染物監測儀的校準分為單點校準和多點校準。單點校準通常指只對監測儀器的零點和標點進行的校準。標點通常選擇在儀器滿量程的80%，標點校準通常又稱為跨度校準。在進行零點校準的時候，零點漂移量（零點偏移量占儀器滿量程的百分數）在±2%范圍內不用調節儀器，在±2%至±5%范圍內需要檢查和調節儀器，超出±5%則監測數據無效，儀器應維修或進行重新校準。在進行跨度校準的時候，跨度漂移量（跨度偏移量占通入標氣濃度的百分數）在±5%范圍內不用調節儀器，在±5%至±10%范圍內需要檢查和調節儀器，超出±10%則監測數據無效，儀器應維修或進行重新校準。

針對儀器設備采取多點校對的主要目的意義即為明確儀器線性使用情況，在具體的污染濃度與儀器報警反映間構建起較為完備的定量關系，多點線性校對周期通常每年要進行2次，在對儀器的一些核心零部件進行更換之時常常需要儀器停機一段時間，在此之后開機便需再次予以多點線性校準操作。為了保障校準的精確性，必須要保障儀器能夠得以充分性的預熱處理，在經過校準的氣流通路要能夠確保和具體的監測通路完全一致。在開展多點校準工作之時，采用最小二乘法測定并繪制出儀器的校準曲線，針對所獲得的校準曲線監測指標必須要滿足于下列幾點要求：各有關系數（r）＞0.99；0.99≤斜率（b）≤1.01；截距（a）＜滿量程± 1%。若在此當中任一項未能夠達到相關的指標條件，便需針對檢測分析儀器予以再次調整，之后再采取多點校準，直到最終得到滿意的結果。

4 監測儀器的性能審核

4.1 精密度審核

精密度是指一組平行測量值之間相互接近的程度，精密度描述的是測量數據的分散程度，一般用標準偏差表示精密度。環境空氣中氣態污染物精密度審核通常采用向每臺分析儀反復通入一定體積分數的標氣，觀察和計算儀器讀數的分散程度，來確定儀器的精密度。氣態污染物精密度審核通常采用20%量程精密度和80%量程精密度進行審核，對SO2、NO2和O3分析儀，要求20%量程精密度≤5ppb,80%量程精密度≤10ppb；對于CO分析儀，要求20%和80%量程精密度均≤0.5ppm。

針對顆粒物監測設備，緊密度審核需采取標準規定的流量計對于監測儀器工作流量進行多次測定，并就儀器的讀數分散情況予以密切的觀察與計算，從而確定出儀器的精確性。

在就精密度進行審核前，切忌對監測儀器的相關參數進行調整，如果精密度審核和儀器零/跨調節同步進行之時，便需要精密度審核應當在零/跨調節前便開展。每年最少要進行4次對監測儀器精密度的審核處理。

4.2 準確度審核

精確度即為測量值和具體數值間的吻合程度，通常采取相對誤差抑或是示值誤差來就是否準確予以明確的顯示。在環境空氣之中氣態污染物質的準確性審核利用向單臺分析設備加入一定量的體積分數標氣，從而對儀器讀書以及標氣的具體體積分數進行對此，從而來明確出儀器的精確程度。針對顆粒物監測設備，準確性的審核工作可應用標準濾膜予以檢定，亦或采用經典重量法來進行對比調節。在對準確度予以審核處理前，嚴禁對監測儀器的任何一項參數進行調整，若準確度審核會同儀器零/跨調節同時進行之時，便需要準確度審核應當在零/跨調節前便開展。通常需要對每臺監測設備每一年度進行4次準確度審核處理。

5 數據審核、確認和上報

為了保證最終上傳數據準確無誤，數據審核人員每天都需要對前一天獲取的空氣質量自動監測數據進行審核，剔除異常值后再進行確認和上報。數據審核人員通過監控平臺既可以判定自動監測儀器聯網狀態，也可以通過觀察監測值初步判斷儀器運行狀態的好壞，同時可對環境污染狀況進行實時跟蹤。

6 結語

近年來，我國大部分地區出現了嚴重的霧霾天氣，都被全國范圍內建立的環境空氣質量自動監測系統準確預警，這為廣大人民群眾的生活和出行提供了極大的參考，而準確的空氣質量預警又是建立在準確的環境空氣自動監測數據基礎上的。只有掌握這些基本內容，才能更好地使用、維護好環境空氣自動監測儀器，才能更好地為環境管理服務。

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