淺談環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)中的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制措施

肖德林

（四川省達州市環(huán)境監(jiān)測站四川達州635000）

淺談環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)中的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制措施

肖德林

（四川省達州市環(huán)境監(jiān)測站四川達州635000）

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

環(huán)境空氣自動監(jiān)測；質(zhì)量保證；質(zhì)量控制

質(zhì)量保證是環(huán)境空氣自動監(jiān)測中致力于提供質(zhì)量要求會得到滿足的信任，質(zhì)量控制是環(huán)境空氣自動監(jiān)測所采取的作業(yè)技術(shù)和活動。環(huán)境空氣自動監(jiān)測中的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制（QA/QC）均是質(zhì)量管理體系的重要組成部分，對于環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測而言，它是環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測的生命線，沒有好的QA/QC制度和措施，就不能產(chǎn)生高質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。環(huán)境空氣自動監(jiān)測質(zhì)量保證工作，主要包括環(huán)境空氣自動監(jiān)測質(zhì)量保證規(guī)程和制度的制定和落實，自動監(jiān)測系統(tǒng)一級標準的送檢和對工作標準的傳遞；自動監(jiān)測各子站監(jiān)測數(shù)據(jù)準確度審核；新監(jiān)測方法的比對實驗和方法驗證；質(zhì)保人員的組織培訓(xùn)等。環(huán)境空氣自動監(jiān)測質(zhì)量控制工作，主要包括空氣自動監(jiān)測子站監(jiān)測儀器的安裝調(diào)試、日常運行過程中的巡檢維護；氣態(tài)項目監(jiān)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(jiān)測儀的流量、溫度、壓力、質(zhì)量傳感器校準，儀器預(yù)防性維護和糾正性維修，現(xiàn)場監(jiān)測人員的組織培訓(xùn)等。

1 量值溯源

為確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準確可靠，必須保證全部測量設(shè)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(guī)定不確定度的連續(xù)對比鏈，以促使有關(guān)的測量結(jié)果亦或是標準值可以和參考規(guī)定標準建立起互為聯(lián)系的特點。要想能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)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(jù)有關(guān)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(fù)現(xiàn)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(nèi)容。

2 標準傳遞

2.1 儀器設(shè)備的傳遞

針對各項傳遞設(shè)備應(yīng)確保每一年度應(yīng)送檢至國家相關(guān)的質(zhì)量檢驗與標準傳遞部門≥1次。針對標準氣象傳感設(shè)備同樣應(yīng)每一年度要送檢到相關(guān)的國家質(zhì)量檢驗與標準傳遞部門≥1次。針對采用工作標準的質(zhì)量流量計、氣壓表、壓力計等相關(guān)儀器設(shè)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(xiàn)場儀器設(shè)備所采用的溫度顯示和控制設(shè)備、氣壓監(jiān)測與壓力監(jiān)測設(shè)備、流量顯示及控制設(shè)備等，每間隔半年需采用工作標準采取標定處理。針對應(yīng)用在傳遞標準中的臭氧發(fā)生器應(yīng)當每間隔2年時間便要送檢相關(guān)的環(huán)境保護部門或權(quán)威組織所認可的標準傳遞單位采取質(zhì)量檢驗與標準傳遞。針對環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境的臭氧發(fā)生器1年內(nèi)便需采用傳遞標準進行一次標準傳遞。

2.2 標準物質(zhì)的傳遞

在標準物質(zhì)的傳遞過程中其中重點就涵括了零氣發(fā)生器、滲透管與標準鋼瓶氣傳遞。針對這一方面所出現(xiàn)的警報情況，在進行了相應(yīng)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(fā)生器所出現(xiàn)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(xiàn)在發(fā)生器當中的空氣壓縮設(shè)備不具備自動濾水裝置，便需依據(jù)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(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗來決定是否對其進行更換處理。同時，為使零氣發(fā)生器能充分發(fā)揮作用，需按廠商提供的使用手冊，對零氣發(fā)生器做經(jīng)常性維護和保養(yǎng)。

以前老的空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)中經(jīng)常采用SO2、NO2滲透管作為標準氣源，通過動態(tài)校準儀對監(jiān)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(tài)校準設(shè)備來就檢測儀器展開校準操作。

在進行空氣的自動監(jiān)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(yīng)用，采用國家計量單位所統(tǒng)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(guān)的標準要求，同時氣體充足。鋼瓶標準氣所應(yīng)用的減壓閥門與壓力表也應(yīng)當由相關(guān)的計量單位予以質(zhì)量檢驗與標定，并確保其使用期限處于有效期之內(nèi)。

3 監(jiān)測儀器的校準

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

3.1 顆粒物監(jiān)測儀的校準

環(huán)境空氣自動監(jiān)測中的顆粒物監(jiān)測儀主要為PM10監(jiān)測儀和PM2.5監(jiān)測儀。PM10監(jiān)測儀主要測定環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當量直徑小于等于10μm的顆粒物，即可吸入顆粒物。PM2.5監(jiān)測儀主要測定環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)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(zhuǎn)換成標準狀態(tài)（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(jiān)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(jīng)過國家相關(guān)部門檢定合格的產(chǎn)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(nèi)，壓力校準的示值誤差必須控制在±1kPa范圍內(nèi)。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(shè)定流量控制在±5%范圍內(nèi)，標準膜片校準要求標準膜重現(xiàn)性控制在±2%標稱值范圍內(nèi)。

3.2 氣態(tài)污染物監(jiān)測儀的校準

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

氣態(tài)污染物監(jiān)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(jiān)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(shù)）在±2%范圍內(nèi)不用調(diào)節(jié)儀器，在±2%至±5%范圍內(nèi)需要檢查和調(diào)節(jié)儀器，超出±5%則監(jiān)測數(shù)據(jù)無效，儀器應(yīng)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(shù)）在±5%范圍內(nèi)不用調(diào)節(jié)儀器，在±5%至±10%范圍內(nèi)需要檢查和調(diào)節(jié)儀器，超出±10%則監(jiān)測數(shù)據(jù)無效，儀器應(yīng)維修或進行重新校準。

針對儀器設(shè)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(gòu)建起較為完備的定量關(guān)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(yù)熱處理，在經(jīng)過校準的氣流通路要能夠確保和具體的監(jiān)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(jiān)測指標必須要滿足于下列幾點要求：各有關(guān)系數(shù)（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(guān)的指標條件，便需針對檢測分析儀器予以再次調(diào)整，之后再采取多點校準，直到最終得到滿意的結(jié)果。

4 監(jiān)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(shù)據(jù)的分散程度，一般用標準偏差表示精密度。環(huán)境空氣中氣態(tài)污染物精密度審核通常采用向每臺分析儀反復(fù)通入一定體積分數(shù)的標氣，觀察和計算儀器讀數(shù)的分散程度，來確定儀器的精密度。氣態(tài)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(jiān)測設(shè)備，緊密度審核需采取標準規(guī)定的流量計對于監(jiān)測儀器工作流量進行多次測定，并就儀器的讀數(shù)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(jiān)測儀器的相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，如果精密度審核和儀器零/跨調(diào)節(jié)同步進行之時，便需要精密度審核應(yīng)當在零/跨調(diào)節(jié)前便開展。每年最少要進行4次對監(jiān)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(shù)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(huán)境空氣之中氣態(tài)污染物質(zhì)的準確性審核利用向單臺分析設(shè)備加入一定量的體積分數(shù)標氣，從而對儀器讀書以及標氣的具體體積分數(shù)進行對此，從而來明確出儀器的精確程度。針對顆粒物監(jiān)測設(shè)備，準確性的審核工作可應(yīng)用標準濾膜予以檢定，亦或采用經(jīng)典重量法來進行對比調(diào)節(jié)。在對準確度予以審核處理前，嚴禁對監(jiān)測儀器的任何一項參數(shù)進行調(diào)整，若準確度審核會同儀器零/跨調(diào)節(jié)同時進行之時，便需要準確度審核應(yīng)當在零/跨調(diào)節(jié)前便開展。通常需要對每臺監(jiān)測設(shè)備每一年度進行4次準確度審核處理。

5 數(shù)據(jù)審核、確認和上報

為了保證最終上傳數(shù)據(jù)準確無誤，數(shù)據(jù)審核人員每天都需要對前一天獲取的空氣質(zhì)量自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行審核，剔除異常值后再進行確認和上報。數(shù)據(jù)審核人員通過監(jiān)控平臺既可以判定自動監(jiān)測儀器聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，也可以通過觀察監(jiān)測值初步判斷儀器運行狀態(tài)的好壞，同時可對環(huán)境污染狀況進行實時跟蹤。

6 結(jié)語

近年來，我國大部分地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的霧霾天氣，都被全國范圍內(nèi)建立的環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)準確預(yù)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(zhì)量預(yù)警又是建立在準確的環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的。只有掌握這些基本內(nèi)容，才能更好地使用、維護好環(huán)境空氣自動監(jiān)測儀器，才能更好地為環(huán)境管理服務(wù)。

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