基于大氣采樣器在室內(nèi)空氣污染物采樣中流量誤差分析及解決方法探究

張榮發(fā)

（江門市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站廣東江門529000）

基于大氣采樣器在室內(nèi)空氣污染物采樣中流量誤差分析及解決方法探究

張榮發(fā)

（江門市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站廣東江門529000）

室內(nèi)空氣污染物檢測(cè)是環(huán)境檢測(cè)工作的重要組成部分，通常需要進(jìn)行采樣檢測(cè)，采樣器存在一定的流量誤差，可能影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)此就要重視采樣環(huán)節(jié)，注重采樣中流量誤差的控制。本文分析了流量誤差的主要來源，并提出了科學(xué)的誤差控制方法。

大氣采樣器；室內(nèi)空氣污染物；采樣流量誤差；控制方法

通過對(duì)住宅建筑內(nèi)部空氣污染物的檢測(cè)，能夠得知其中污染物的含量，以此為依據(jù)來控制室內(nèi)污染，然而，實(shí)際的污染物采樣過程中，由于受到多種因素的影響，采樣中流量誤差可能變大，對(duì)此需要采取有效的控制措施和方法來控制流量誤差，從而確保檢測(cè)精準(zhǔn)度。

1 采樣方法

根據(jù)相關(guān)的規(guī)程中的要求和規(guī)定，居民建筑內(nèi)部要檢測(cè)污染物主要包括以下幾大類：甲醛、苯、氨與TOVC。現(xiàn)階段通常依靠富集方法對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行采樣，也就是濃縮采樣，具體的采樣流程為：利用采樣泵，其內(nèi)部設(shè)有富集介質(zhì)，空氣污染物在經(jīng)過時(shí)將被充分吸收，再將富集的污染物帶到實(shí)驗(yàn)室，來加以檢測(cè)分析。這其中最主要的是富集介質(zhì)的選擇，具體包括：吸收溶液與固體吸附劑。

1.1 吸收溶液

該溶液具有吸收性能，能夠有效吸收空氣中的有害物質(zhì)、污染物，當(dāng)空氣流經(jīng)此吸收液時(shí)，空氣內(nèi)部的污染物將要同此吸收液之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)溶解在吸收液內(nèi)部。室內(nèi)空氣污染物的檢測(cè)一般借助于此方法來進(jìn)行污染物采集，該采樣方法最為適合甲醛、氨等的采樣，通常對(duì)這兩種污染物的采樣效率較高，達(dá)到0.5L/min,一般只需要10 min～20min時(shí)間就能采樣成功。

1.2 固體吸附劑

準(zhǔn)備一個(gè)采樣管，其直徑在4mm～5mm,長(zhǎng)度在10 mm～17cm為最合適，把0.1g～0.3g的吸附劑添加其中，這樣空氣中的污染物則將被固體吸附劑有效吸收，并存于采樣管內(nèi)，形成樣品。由于空氣內(nèi)部不同污染物吸附程度不同，就會(huì)在吸附管內(nèi)部按照強(qiáng)弱順序排開，形成多個(gè)分層，此時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行熱解析，來測(cè)量該溶液，此吸附劑更為適合空氣中苯、TVOC的采樣，流量能夠達(dá)到0.1 L/min～0.5L/min.

2 采樣體積偏差分析

對(duì)于室內(nèi)空氣污染物的檢測(cè)，采樣體積方面存在一定的偏差，當(dāng)前運(yùn)用最多的就是浮子流量計(jì)采樣器，對(duì)此一般引入不確定理論來進(jìn)行采樣剖析，通常包括兩種情況：（1）采樣負(fù)載小時(shí)，適合選擇吸收溶液采樣法，（2）負(fù)載變大時(shí)，則適合選擇固體吸附劑進(jìn)行采樣。然而，固體吸附劑采樣法可能影響流量測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，引發(fā)采樣誤差。

采樣體積將受到多重因素的影響，根據(jù)其計(jì)算公式：

其中V—采樣體積，Q—采樣流量，P—采樣時(shí)的大氣壓，T—采樣點(diǎn)溫度，t—采樣時(shí)間。

觀察以上公式能夠看到，采樣流量、時(shí)間以及溫度和周圍的氣壓等是影響采樣的幾大關(guān)鍵因素，具體可以用以下圖1所示形象地展示出來。

圖1 采樣體積影響因素圖示

3 固體吸附劑采樣法

固體吸附劑采樣法通常用于室內(nèi)空氣中的苯、TVOC污染物的采集，在實(shí)際的采樣過程中，采樣管對(duì)流動(dòng)的空氣會(huì)產(chǎn)生某種阻力，特別是當(dāng)其內(nèi)部添加了吸附劑后，這種阻力會(huì)變大，這樣就能夠使得采樣器在流量計(jì)讀數(shù)過程中出現(xiàn)誤差，理論上的讀數(shù)超出現(xiàn)實(shí)的流量數(shù)，從而出現(xiàn)流量虛高問題。

3.1 測(cè)量過程

根據(jù)相關(guān)的居民住宅建筑工程的室內(nèi)污染物檢測(cè)規(guī)程，其中對(duì)室內(nèi)污染物的采樣流量都做出了明確的規(guī)定，例如：空氣中的主體污染物四大類的采樣流量應(yīng)該控制在0.5L/min，不能超出這一數(shù)值，測(cè)量過程中就需要特殊設(shè)置流量刻度，一般在0.5L/min較為適合。如果選擇皂膜流量計(jì)，可以先讓采樣器處于空置狀態(tài)，內(nèi)部不含有任何吸附劑，對(duì)應(yīng)測(cè)出流量值，通常為0.5L/min的流量刻度值，此后則可以加載吸附管，具體的阻力依然從5kPa逐漸過渡到25kPa,再調(diào)整采樣儀中的流量數(shù)值，使其達(dá)到0.5L/min,測(cè)出加載的阻力，再對(duì)應(yīng)得出采樣系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)流量，具體如圖2所示。

圖2 采樣系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)流量過程

3.2 測(cè)量結(jié)果

當(dāng)指示流量顯示為：0.5L/min時(shí)，主要檢測(cè)以下兩種情況下的皂膜流量計(jì)中的流量數(shù)，那就是采樣器空載、以及阻力加載時(shí)的現(xiàn)實(shí)流量數(shù)，單個(gè)流量檢測(cè)3回，并取這三次測(cè)量數(shù)的平均數(shù)。

對(duì)此可以通過對(duì)采樣器進(jìn)行加載，來控制流量誤差，具體的加載量，可以分別嘗試加載5kPa,15kPa,25kPa,經(jīng)過加載后，得出誤差統(tǒng)計(jì)表1。

表1 采樣器加載后的實(shí)驗(yàn)誤差統(tǒng)計(jì)表

從以上所統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠得出，對(duì)采樣器逐次加載阻力，從5kPa到15kPa,再到25kPa,當(dāng)采樣器所顯示的流量為0.5L/ min,將會(huì)有較大的流量偏差在采樣系統(tǒng)中出現(xiàn)，同時(shí)，由于阻力的不斷上升，這一計(jì)量誤差會(huì)逐漸變大，特別是采樣系統(tǒng)的阻力達(dá)到5kPa以上時(shí)，觀察相對(duì)誤差偏差值，大于5%，當(dāng)加載阻力在15kPa時(shí)，誤差急劇上升，甚至已經(jīng)超出了可接受的合理范圍，同時(shí)，固體吸附管處于0.5L/min流量時(shí)，采樣管的阻力也會(huì)隨著增加，達(dá)到40kPa以上，由此可見，不斷增加的阻力必將影響采樣的準(zhǔn)確性。

4 解決對(duì)策

要想妥善解決計(jì)量誤差問題，就必須選擇科學(xué)的方法和途徑，應(yīng)該根據(jù)采樣器的采樣特點(diǎn)來進(jìn)行采樣實(shí)驗(yàn)，具體應(yīng)該從以下方面做起。

4.1 調(diào)整采樣器類型

選擇恒定流量型采樣器，該采樣器的最顯著特征在于當(dāng)負(fù)載阻力施加后，能夠自行調(diào)節(jié)，始終維持初始流量，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在可被接受的阻力范圍最后，誤差能夠被有效控制。

4.2 控制采樣流量

如果選擇浮子流量計(jì)采樣器來采集樣本，則要控制采樣流量，這是因?yàn)楦黝愇焦芸赡軐?dǎo)致的流量偏差也有所差異，對(duì)此，可以通過皂膜流量計(jì)來加以調(diào)整、矯正。

從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可以看出，室內(nèi)空氣污染物檢測(cè)過程中，要想確保檢測(cè)精準(zhǔn)度，就要重點(diǎn)把握好空氣采樣環(huán)節(jié)，要控制好采樣體積的偏差，因?yàn)槠钸^大會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度帶來不良干擾，這種干擾已經(jīng)超出了可接受范圍，所以，現(xiàn)實(shí)的檢測(cè)過程中必須重視采樣環(huán)節(jié)，可以說采樣是影響檢測(cè)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素之一，該因素已經(jīng)超出了普通的因素，實(shí)際的空氣污染物監(jiān)測(cè)過程中，必須做好采樣工作，要確保采樣的精準(zhǔn)性、可靠性，通過采取有效的控制措施，來提高采樣的合理性，控制采樣體積和偏差。

5 結(jié)語

建筑室內(nèi)空氣污染物監(jiān)測(cè)過程中，必須掌握好采樣體積的偏差，監(jiān)測(cè)技術(shù)人員要努力提高監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，提高檢測(cè)的精度和準(zhǔn)確度，從而確保監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

[1]民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范GB 50325-2001.2010.

[2]馮勇,王繼紅，蔣銘凱.一種無線室內(nèi)空氣污染物監(jiān)測(cè)裝置的研制[J].河南科學(xué),2016,34(05).

[3]于騰,胡曉微.幾種常見室內(nèi)空氣污染物的來源及防治措施[J].綠色科技,2015(06)：204-205.

[4]魏昊,主編.中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)編.化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南[M].中國(guó)計(jì)量出版社,2012.

圖2 研判業(yè)務(wù)處理圖

3 工作成效

城西配網(wǎng)搶修指揮業(yè)務(wù)模式的創(chuàng)新探索和研究通過以上措施的實(shí)施不僅實(shí)現(xiàn)報(bào)修工單快速響應(yīng)及搶修效率的有效提升，而且通過優(yōu)化配網(wǎng)搶修應(yīng)急處置流程，縮短了業(yè)務(wù)鏈條，節(jié)省了應(yīng)急啟動(dòng)和處置時(shí)間，提高了工作效率，縮短了配網(wǎng)搶修時(shí)間，保障了用戶可靠用電。通過數(shù)據(jù)與去年同期數(shù)據(jù)對(duì)比，研判效率和派單及時(shí)率指標(biāo)分別提升24.6%和0.04%，指標(biāo)明顯提升。

4 結(jié)語

城西配網(wǎng)搶修指揮班組建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)+配網(wǎng)搶修應(yīng)用的模式創(chuàng)新研究，是在把握全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)形勢(shì)任務(wù)背景下，系統(tǒng)總結(jié)班組建設(shè)工作規(guī)律，主動(dòng)運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維下的一次大膽嘗試和創(chuàng)新，主要依托城西配網(wǎng)全過程管理平臺(tái)的信息集成優(yōu)勢(shì)，高效、便捷的開展搶修研判業(yè)務(wù)，發(fā)揮調(diào)控中心電網(wǎng)運(yùn)行、檢修指揮者的優(yōu)勢(shì)，快速掌握電網(wǎng)檢修停電狀況。達(dá)到合理利用搶修資源，搶修服務(wù)快速響應(yīng)的目的。通過優(yōu)化融合調(diào)控專業(yè)與配電搶修指揮專業(yè)間的應(yīng)急處置流程，建立預(yù)警、業(yè)務(wù)規(guī)范、工單質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，形成一個(gè)規(guī)范的、高效的配網(wǎng)調(diào)控及搶修指揮體系。

參考文獻(xiàn)

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任桂田（1982—），男，天津人，本科學(xué)歷，電力工程師，主要從事配網(wǎng)搶修指揮專業(yè)技術(shù)研究。