环境空气自动监测质量控制要点
作者：余琼珍
来源：《中国科技纵横》2013年第08期
【摘要】近年来，随着人们环境保护意识的增强，社会各界对于环境质量的关注度也逐年提高。

为此，作为环境监测重要组成部分的空气自动监测，对其监测质量也有了较高的要求。

本文就环境空气自动监测工作中的各个环节的质量控制要点进行了研究，旨在确保环境空气监测的数据质量，可供有关人员参考。

【关键词】质量控制传递追踪校准数据处理
进入21世纪，环境空气监测已逐步向自动化、电子化、网络化发展，环境空气自动监测系统完全取代了人工手动监测，环境空气自动监测系统提供的数据更具有代表性、连续性、准确性和可比性，能够及时反映环境空气质量的动态变化并预测其发展趋势。

然而，由于人工介入步骤的逐渐减少，因此，对空气自动监测的质量也提出了更加严格的要求。

因此，为了确保空气自动监测的质量，我们要建立一套包涵各个环节的质量控制的程序，进而对各个环节进行有效的控制。

1 质量控制的组成
在不断的研究和探索中，我们结合我市空气自动监测系统的监测工作，逐渐建立了一套实用的质量控制程序，目前针对已建成的空气自动监测系统的全过程的质量控制主要包括以下几个方面：
（1）标准量值的传递和可追踪性；
（2）监测仪器流量的质量控制；
（3）监测子站总采样流量的控制；
（4）监测仪器的多点校准和线性检查；
（5）子站内监测仪器的单点校准、日常校准检查和调节；
（6）监测仪器零、跨漂移控制限和校准频次；
（7）数据处理方法及数据有效性的鉴别。

2 质量控制要点
2.1 标准量值的传递与追踪
2.1.1 浓度标气的量值追踪
质量的传递与追踪过程是在质控室内严格的温度、湿度条件下，通过使用一套做传递用的氮氧化物、二氧化硫和一氧化碳监测仪器，把国家一级标准物质（渗透管或钢瓶气）传递到待鉴定的工作标准物质（渗透管或钢瓶气）上，以建立其对一级标准的追踪，经传递后可做为系统子站监测仪器校准用的一级标准）。

质量的传递与追踪过程见示意图1。

因为臭氧没有国家一级标准物质（渗透管或钢瓶气），因此臭氧的测试气体浓度可溯源到国际一级标准的标准参考光度计（SRP）上。

2.1.2 流量测定装置的传递与追踪
校准用标准流量计需定期向国家一级标准的流量计进行追踪或传递（俗称校准或检定）。

在我们的实际工作中要求动态校准仪以及各监测仪器（氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、臭氧）等每年均用标准流量计校准一次，流量计偏差应在±3%以内。

追踪和传递过程是在严格的质控条件下进行的。

2.2 监测仪器流量的质量控制
所有的自动监测仪器都有稳定的采样流量，当采样流量发生变化时，会造成的仪器响应滞后、数据漂移，所以应定期检查仪器的气路流量。

根据我们的长期经验应将流量漂移控制在±10%以内。

在对仪器进行校准前应首先检查校准流量，否则校准数据是非法和无效的。

2.3 监测子站总采样管流量的控制
根据多年的监测实践与观察得出，样气在采样总管的滞留时间会影响仪器的监测结果，样气从进入采样口开始到到达监测仪器的滞留时间大于30s时监测仪器特别是臭氧监测仪会有明显的响应损失。

因此，在设计安装采样总管、监测仪器多岐管和采样风机时，应保证总采样管具备足够的流量以降低样气的滞留时间，保证样气滞留时间小于20s。

滞留时间的计算公式为：
T=（Cv+Mv+Lv）/Vtol≤20s（1）
其中：Cv总管容积；Mv支管容积；Lv仪器管线容积；
Vtol总采样流速=采样风机流速+各监测仪器采样流速。

式（1）可转化为：Vtol≥（Cv+Mv+Lv）/20s
故采样风机流量≥（Cv+Mv+Lv）/20s-各监测仪器采样流速；
对于长4m、内径40mm，带有3条岐管（每条长1m，内径3mm）的采样管，采样风机流量应大于14L/min为宜。

2.4 监测仪器的多点校准和线性检查
动态多点校准是指用已知浓度的国家一级标准气体（或可追踪到一级标准的标准物质）配比成至少不同浓度的标气输入监测仪内，进行校准。

多点校准包括至少三个或更多的测试浓度点，包含零气、在校准仪器满量程的80%～90%浓度之间的浓度标气，以及一个或多个均匀分布其间的浓度标气。

它是较精确、可靠的仪器自校准方法，可用来对监测仪器进行全面的质量检查和调整。

整个校准过程示意图见图2。

获得多点的校准响应值后可绘制出仪器响应曲线。

用最小方差回归分析确定拟和校准曲线的斜率和截距。

即：y=bx+a，其中y代表仪器的响应值，x代表测试因子浓度，b是斜率，a是校准曲线在x轴的截距。

2.5 子站在运行的监测仪器的日常检查和调节
为保证监测数据的准确性和可靠性，需要对各监测子站中在运行的仪器进行在线的日常检查，一般日常检查不通过的则进行调节（校准）。

一般采用单点检查/校准的方法进行。

单点检查/校准是指对监测仪进行零点和标准跨度的检查/校准。

这种检查/校准须定期进行一次，以保证仪器处于良好的工作状态。

监测系统的日常检查/校准可以在自动监测子站由电脑工控机自动控制选择每日或每周定时进行，也可由工作人员定期到子站现场手动进行。

当单点检查出现偏差时需要尽快对监测仪器进行调节（校准）。

调整时应注意记录校准前后的零、跨响应值，以了解仪器漂移情况并作为判断数据有效性和数据修约的标准。

除此，我市空气自动监测系统的质控手段还有进行监测仪器的精度检查。

精度检查就是根据各监测仪器的测量量程，按照实际情况，选择一个低浓度点作为测试点。

进行精度检查可以使监测仪器的监测数据更有可信性和精确性。

我市空气自动监测系统日常质控是每十四天进行一次气体监测仪器的精度检查/校准。

2.6 监测仪器零跨漂移警告限、控制限和校准频次
监测仪器在一定范围内的漂移是被允许的。

这个范围根据监测仪器的不同而有所变化。

针对现在应用的气体监测仪器，我们将跨度漂移的不同范围分别定在：
跨度警告限：跨度控制限：
氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳（80%满量程）±10% （80%满量程）±15%
我国相关技术规范要求是气体监测仪器的零、跨度检查至少每周进行一次，而我市空气自动监测系统多年来的日常质控则是执行每两天进行一次。

监测子站每天自动进行的校准检查，同时将检查结果存于计算机系统，以便工作人员在中心控制室查看检查/校准结果。

2.7 数据处理方法及数据有效性的鉴别
由于绝大部分的自动监测子站都有定期自动检查/校准功能，每天我们可参考其自动检查/校准结果对数据进行电脑工控机采集回来的数据进行处理。

（1）负值问题。

由于监测仪器可采用数字信号和模拟信号两种不同的信号将其监测所得数据发送到电脑工控机，所以不可避免会出现负值的情况。

1）仪器负漂，可根据当日检查/校准响应值判断并加以修正；2）仪器未检出，修正为检出限值；3）如数据持续负值，并不随时间而变化时可判断为仪器故障，应视为无效并加以标识，使其不参与相关数据统计。

（2）停电问题。

因仪器开机后需要一段时间的预热才能进行正常工作，子站停电复电后的预热时间内的数据应视为无效，必须删除。

复电后多少时间内的数据视为无效，应根据不同仪器，停电时间长短，仪器性能等因素确定。

停电时间的判断可通过查看数据报告的状态符号确定，一般短时间停电复电后1小时内的数据视为无效，将其删除。

而较长时间的停电如1周，应在供电来电开机后进行规定时间的预热并检查仪器参数（必要时应进行校准），正常后方可认为数据有效。

（3）特殊值问题。

当连续监测数据出现特殊值，如突然降至零、负值，升至满量程浓度值或停留在某一固定值上较长时间，这时则应认真分析并查找原因，必要时立即巡检及时解决，若发现是仪器故障所致，应删除这些数据，及时更换备用仪器和维修仪器。

3 结语
综上所述，我们可知环境空气自动监测的环节较多，无论哪个环节出现问题都将影响整个系统的正常运行。

因此，我们必须要建立一套切实合用的保障空气自动监测质量的程序并使之真正得以落实，这样才能确保监测数据的可信、准确和可靠，为环境管理提供科学的依据。

参考文献：
[1]兰国栋.环境空气质量自动监测系统质量保证工作的探索[J].干旱环境监测，2007年01期.
[2]梁庆炜，周振，胡荣光.环境空气自动监测质量控制的探讨[J].科技与企业，2011年07期.。