環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)中的質(zhì)量分析

張孝寒 王翡

浙江省嘉興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 浙江嘉興 314000

1 環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 氣體物質(zhì)監(jiān)測(cè)

對(duì)城市環(huán)境中的氣體污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，目前有長(zhǎng)光程空氣監(jiān)測(cè)和點(diǎn)式空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩種方法，其中前者是采用光學(xué)差分吸收的方法，將氣體分子按照各自特點(diǎn)，完成波長(zhǎng)的吸收，能夠從發(fā)射端發(fā)射光收集環(huán)境到達(dá)接收端，測(cè)定這種光束光程過程中的空氣污染程度[1]；而后者是在固定的位置采用系統(tǒng)通過將空氣納入并完成污染物濃度監(jiān)測(cè)。利用這兩種監(jiān)測(cè)方法與手工氣體污染物監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行比較：從采樣空間范圍來看，手動(dòng)以及點(diǎn)式監(jiān)測(cè)能對(duì)采樣口狹小范圍中的空氣檢測(cè)，而長(zhǎng)光程自動(dòng)檢測(cè)是對(duì)某一光程且其長(zhǎng)度為100m的氣體，將其作為采集樣品。相比手動(dòng)以及點(diǎn)式監(jiān)測(cè)來說，其采用線測(cè)量，監(jiān)測(cè)覆蓋面積大，運(yùn)行費(fèi)用低，耗材用量少，維護(hù)簡(jiǎn)便，是集光學(xué)遙感技術(shù)、光譜學(xué)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的設(shè)備，相對(duì)來說其更具有優(yōu)勢(shì)。因此，相對(duì)來看利用長(zhǎng)光程的檢測(cè)所獲取的樣本更能夠具有代表性。

1.2 固體顆粒物的監(jiān)測(cè)

具體來看，上述檢測(cè)方法均是對(duì)采樣口附近狹小范圍內(nèi)氣體完成采樣過程。為了能夠減少降溫中揮發(fā)性物質(zhì)的損失，在使用微量振蕩天平法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以配置膜動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，能夠減少揮發(fā)性物質(zhì)的損失。利用射線法主要是利用射線衰減的理論，采用泵將環(huán)境空氣吸入到相應(yīng)的采樣管中，經(jīng)過濾膜排出使顆粒物附著在濾膜上。當(dāng)射線通過沉積的顆粒物濾膜時(shí)其能量會(huì)逐漸衰減，對(duì)衰減量進(jìn)行結(jié)算從而能夠計(jì)算并獲得顆粒物的物質(zhì)濃度，在測(cè)量中為能夠潛燒水器產(chǎn)生的干擾，需要進(jìn)行降溫但也會(huì)同樣出現(xiàn)會(huì)揮發(fā)性物質(zhì)的損失。因此，該射線檢測(cè)儀的采樣管可配置溫度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)裝置，確保測(cè)量氣流濕度處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)中，可以減少揮發(fā)性物質(zhì)的損失。除此之外，利用這種方法還存在標(biāo)準(zhǔn)傳遞問題。因此，其結(jié)果會(huì)存在一定的誤差，比較這兩種自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法來說射線法檢測(cè)成本低，而且后期維護(hù)保養(yǎng)量小，而微量震蕩天平法在維護(hù)保養(yǎng)中的工作量較大，而且在具體檢測(cè)過程中成本高，但由于配置了膜動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置能夠有效降低揮發(fā)性物質(zhì)的損失問題。

1.3 空氣質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)上使用的空氣監(jiān)測(cè)儀器較多，但并不是所有都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資料信息采集，比如早期的常規(guī)五參數(shù)儀，只能夠?qū)崿F(xiàn)模擬信號(hào)的輸出，比如PES38800主要是針對(duì)儀器模擬量進(jìn)行模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，該設(shè)備是基于微處理器的一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠用于輸模擬信號(hào)的采集、加工、儲(chǔ)存，通常是由微處理器以及多個(gè)可編程增益放大器、轉(zhuǎn)換器、記憶體、電源、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電池等構(gòu)成的。EDSA是由軟件通過電話撥號(hào)的方式將數(shù)據(jù)傳送到控制中心。隨著新技術(shù)的發(fā)展，更多的子站逐漸開始進(jìn)行工控機(jī)的配置，開發(fā)了多種個(gè)性化的程序工控機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)通常具有較強(qiáng)的振動(dòng)，存在干擾性強(qiáng)的電磁場(chǎng)等特點(diǎn)，由于通常情況下為連續(xù)作業(yè)。

2 空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理現(xiàn)狀

《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）頒布實(shí)施后，全國(guó)相繼有338個(gè)地級(jí)以上城市建成了1436個(gè)國(guó)家城市環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，逐步構(gòu)建起國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，以及環(huán)境監(jiān)測(cè)站等立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，有效保障了空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作的開展。但在執(zhí)行過程中，也存在管理規(guī)范不統(tǒng)一、考核體系不完善、監(jiān)測(cè)人員審核異常數(shù)據(jù)專業(yè)能力薄弱等問題。

2.1 質(zhì)量管理缺少統(tǒng)一規(guī)范

空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量評(píng)價(jià)離不開完善的規(guī)范性文件作為保障，這里的規(guī)范性文件包括監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)法律法規(guī)等，當(dāng)前，我國(guó)的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量評(píng)價(jià)主要依據(jù)《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJ653-2013）、《環(huán)境空氣氣態(tài)污染物(SO2、NO2、O3、CO)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJ654-2013）、《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)定》（HJ663-2013）《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）等，這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只是針對(duì)某一項(xiàng)或幾項(xiàng)監(jiān)測(cè)物作出的規(guī)定和要求，缺少一部統(tǒng)一的、全國(guó)范圍內(nèi)的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理指導(dǎo)細(xì)則或標(biāo)準(zhǔn)，使得空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量缺少有力的規(guī)范的可操作性強(qiáng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為支撐[2]。

2.2 監(jiān)測(cè)考核體系有待完善

空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量管控需要具體的、完善的考核體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，也是保證空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)是否規(guī)范、合理的重要舉措。目前，《環(huán)境監(jiān)測(cè)人員持證上崗考核實(shí)施細(xì)則》對(duì)從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的人員提出了持證上崗的明確要求，并提出具體的接受考核規(guī)定。但，新的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2012年出臺(tái)，使得原先的考核體系缺少明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。現(xiàn)實(shí)中，大多采用空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的“培訓(xùn)”代替監(jiān)測(cè)人員及工作的“考核”。加之，空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)有環(huán)境監(jiān)測(cè)站負(fù)責(zé)質(zhì)控和運(yùn)維，也有委托第三方運(yùn)維，由監(jiān)測(cè)站負(fù)責(zé)質(zhì)控，環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)模式的不統(tǒng)一也增加了監(jiān)測(cè)考核的執(zhí)行。缺少針對(duì)不同崗位性質(zhì)、不同級(jí)別人員的技能評(píng)估及考核細(xì)則。

2.3 審核異常數(shù)據(jù)能力較弱

空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)在預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布等方面較傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段效率更高、更加便捷，但在自動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)常常也會(huì)遇到異常數(shù)據(jù)，需要環(huán)境監(jiān)測(cè)人員及時(shí)糾正，否則會(huì)影響到空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的客觀、真實(shí)。針對(duì)這些異常數(shù)據(jù)不僅要求廣大監(jiān)測(cè)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正，還需要對(duì)產(chǎn)生這種異常數(shù)據(jù)背后的原因進(jìn)行分析，以防止在后期的自動(dòng)監(jiān)測(cè)中再次出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。現(xiàn)實(shí)中，大多重視異常數(shù)據(jù)處置，對(duì)導(dǎo)致異常數(shù)據(jù)背后的原因（如儀器、氣象及人為操作等因素）分析能力較弱，難以滿足日益增長(zhǎng)的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。

3 環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)的質(zhì)量保證及控制具體策略探究

3.1 進(jìn)一步優(yōu)化空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為了促進(jìn)監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與可靠性的提升，落實(shí)環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化極為關(guān)鍵。通過這樣的方式，能夠加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的管控力度。在這樣的要求下，在環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中引入成熟的檔案機(jī)制是必然選擇。此時(shí)，在利用環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成實(shí)際的空氣監(jiān)測(cè)工作后，需要將系統(tǒng)收集、記錄的信息數(shù)據(jù)形成檔案，并保存在數(shù)據(jù)庫中。為了保證數(shù)據(jù)信息的安全性，需要落實(shí)備份處理。與此同時(shí)，還要結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況與運(yùn)行狀態(tài)，形成監(jiān)測(cè)儀器養(yǎng)護(hù)方案，避免在實(shí)際的使用中發(fā)生故障或失靈。

3.2 落實(shí)零跨檢查以及多點(diǎn)檢查

零跨檢查：在環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的質(zhì)量控制指標(biāo)中，零跨檢查占據(jù)著基礎(chǔ)性的地位，直接反映了相關(guān)監(jiān)測(cè)儀器的精準(zhǔn)程度。因此，在進(jìn)行環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)相關(guān)儀器的檢驗(yàn)中，必須要重點(diǎn)落實(shí)零跨檢查，并結(jié)合相關(guān)結(jié)果報(bào)告判斷儀器運(yùn)行的精準(zhǔn)度。在這一過程中，必須要保證檢查結(jié)果在警告線的范圍內(nèi)，除一氧化碳儀器零點(diǎn)偏移量、跨度漂移量相對(duì)較大外，其余的儀器均在保證零跨偏移量較小的條件下，實(shí)現(xiàn)持續(xù)七天的運(yùn)行。

多點(diǎn)檢查：利用多點(diǎn)檢查，能夠明確監(jiān)測(cè)儀器的線性關(guān)系，幫助相關(guān)工作人員的了解儀器的內(nèi)部性能、實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)等信息。在落實(shí)多點(diǎn)檢查的過程中，必須要在完善的檢查方案、且明確檢查要點(diǎn)的基礎(chǔ)上落實(shí)。由于零跨的變化直接影響著多點(diǎn)檢查的結(jié)果，所以必須要在完成零跨檢查的基礎(chǔ)上展開多點(diǎn)檢查，否則相應(yīng)的檢查結(jié)果不能予以通過。

3.3 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)過程中的技術(shù)保證

在環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)過程中，為了保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量，相關(guān)人員需要重點(diǎn)展開以下幾項(xiàng)工作：第一，落實(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。在相應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，種類也相對(duì)復(fù)雜。因此，必須要對(duì)所述有的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，避免后續(xù)操作中數(shù)據(jù)定位的難度增大。第二，嚴(yán)格控制子站內(nèi)的溫濕度。空氣對(duì)溫濕度的變化更為敏感，會(huì)隨之差生濃度變化，影響實(shí)際的監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確程度。基于這樣的情況，相關(guān)人員必須要嚴(yán)格控制子站內(nèi)的溫濕度，保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量。通常情況下，需要將溫度穩(wěn)定在23-28℃之間；將濕度穩(wěn)定在50%-70%之間。第三，保證質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一般來說，一項(xiàng)質(zhì)控工作的展開需要30-45分鐘，但是在此過程中獲取的任意數(shù)據(jù)均能夠反映實(shí)際的質(zhì)控情況。在質(zhì)控工作中，相應(yīng)的數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)上升或下降的變化，為了保證其質(zhì)量與準(zhǔn)確性，必須要選擇穩(wěn)定5-10分鐘的平均值作為質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)[3]。

總之，環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)能夠幫助人們及時(shí)掌握城市空氣質(zhì)量，也為相關(guān)部門作出相關(guān)決策提供空氣質(zhì)量現(xiàn)實(shí)參考，使決策制定的更加科學(xué)、合理。因此，加強(qiáng)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量管控，切實(shí)提升空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。