大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度的復(fù)現(xiàn)性測(cè)試

興安

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平和質(zhì)量都得到顯著提升，在近幾年人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)得到進(jìn)一步提高，在生活和工作中更加重視環(huán)境保護(hù)。國(guó)家政府也開(kāi)始從多個(gè)方面制定和落實(shí)相應(yīng)的措施，加強(qiáng)環(huán)境治理，爭(zhēng)取為人們構(gòu)建更高質(zhì)量的生活環(huán)境。其中，在制定相關(guān)制度和策略的時(shí)候，需要充分依據(jù)當(dāng)前環(huán)境空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)結(jié)果，進(jìn)而保證其制度和策略的準(zhǔn)確性以及可行性。本文主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作的方式來(lái)測(cè)試環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度的復(fù)現(xiàn)性。

關(guān)鍵詞：環(huán)境空氣質(zhì)量 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀 臭氧濃度 復(fù)現(xiàn)性

中圖分類(lèi)號(hào)：X84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）01（a）-0096-02

臭氧是地球大氣中一種微量氣體，它是由于大氣中氧分子受太陽(yáng)輻射分解成氧原子后，氧原子又與周?chē)难醴肿咏Y(jié)合而形成的。地球90%的臭氧分布在距離地球表面15～25km的大氣中，形成臭氧層有效阻擋太陽(yáng)紫外線輻射，少量的臭氧分布在人類(lèi)生活的地表區(qū)域，近些年受人類(lèi)活動(dòng)影響其數(shù)值在逐漸升高，威脅著人類(lèi)的生存，因此準(zhǔn)確掌握其數(shù)值至關(guān)重要。和其他污染氣體一樣，臭氧的分析通過(guò)先進(jìn)的分析儀器完成。由于臭氧不穩(wěn)定，無(wú)法制作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，臭氧分析儀的校準(zhǔn)通過(guò)進(jìn)行過(guò)量值傳遞的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀發(fā)生指定濃度的臭氧氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀輸出濃度的準(zhǔn)確性直接決定著臭氧分析儀測(cè)量的準(zhǔn)確性。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作測(cè)試動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀產(chǎn)生的臭氧濃度的復(fù)現(xiàn)性。

1 實(shí)驗(yàn)操作

檢測(cè)2017年全年內(nèi)從大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站返回實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀的臭氧濃度，從100ppb、200ppb、300ppb、400ppb不同的4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行選擇，對(duì)漂移情況進(jìn)行綜合分析。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)準(zhǔn)備充足的備用設(shè)備，直接搭建一套系統(tǒng)，用不少于2臺(tái)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀，將臭氧出氣口連接臭氧傳遞標(biāo)準(zhǔn)的分光光度計(jì)，對(duì)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀所產(chǎn)生的臭氧濃度進(jìn)行定時(shí)測(cè)量[1]。模擬子站校準(zhǔn)狀態(tài)，一天進(jìn)行一次的跨點(diǎn)和零點(diǎn)校準(zhǔn)，設(shè)置動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀相關(guān)程序，然后每?jī)商靻?dòng)一次校準(zhǔn)程序，分別產(chǎn)生400ppb、100ppb的氣體，在每次測(cè)定的時(shí)候都需要持續(xù)15min，并將當(dāng)時(shí)得到的測(cè)定值記錄到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。跟蹤測(cè)試實(shí)驗(yàn)室新校準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀在子站的具體運(yùn)行情況，如臭氧濃度、配氣流量等信息，同時(shí)還根據(jù)需要審核200ppb、300ppb等不同點(diǎn)的臭氧濃度[2]。

2 結(jié)果分析

《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》中規(guī)定，多氣體動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀性能標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足流量的誤差需要控制在（±1%）之內(nèi)，臭氧發(fā)生濃度誤差則需要控制在（±2%）之內(nèi)。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》中相關(guān)規(guī)定，如果氣體分析儀器跨度漂移不在（±5%）之內(nèi)的話，就需要對(duì)儀器進(jìn)行檢查和調(diào)節(jié)，如果超過(guò)（±10%）的話，則表示數(shù)據(jù)無(wú)效，需要重新校準(zhǔn)和維修儀器[3]。當(dāng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀自己檢測(cè)得到的濃度出現(xiàn)漂移現(xiàn)象的話，就會(huì)對(duì)最終校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生直接影響，甚至?xí)斐删S護(hù)人員出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。因此，臭氧分析儀校準(zhǔn)中最關(guān)鍵的就是動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧發(fā)生器和本身流量所發(fā)生的臭氧濃度復(fù)現(xiàn)性與準(zhǔn)確性。

2.1 多點(diǎn)復(fù)審動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度

在本次研究中所使用的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀是一年的有效期，當(dāng)?shù)搅擞行谥缶托枰皶r(shí)地將儀器送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面檢修，并重新傳遞臭氧發(fā)生器和質(zhì)量流量控制器。在儀器運(yùn)回到實(shí)驗(yàn)室后，不可以對(duì)儀器進(jìn)行檢修、改動(dòng)，而是直接與臭氧傳遞標(biāo)準(zhǔn)儀相連接，跟蹤調(diào)查過(guò)去一年內(nèi)臭氧的濃度情況[4]。在臭氧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定后，需要借助標(biāo)準(zhǔn)臭氧發(fā)生器發(fā)生相應(yīng)濃度的臭氧標(biāo)準(zhǔn)氣體，并用臭氧傳遞標(biāo)準(zhǔn)儀對(duì)臭氧濃度進(jìn)行檢測(cè)，做好檢測(cè)記錄。實(shí)驗(yàn)需要重復(fù)進(jìn)行3次，將臭氧濃度存在的誤差計(jì)算出來(lái)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)使用一年的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度漂移現(xiàn)象已經(jīng)較為明顯，有60%左右的儀器跨點(diǎn)濃度誤差超出了（±2%）。

2.2 實(shí)驗(yàn)室跟蹤動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度

借助1臺(tái)49i型臭氧分析儀和2臺(tái)T700動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀，在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)子站氣體分析儀校準(zhǔn)過(guò)程進(jìn)行模擬，利用臭氧分析儀每隔兩天對(duì)氣體進(jìn)行一次校準(zhǔn)，分別通入零氣、400ppb跨度氣、100ppb低濃度氣，其中不需要校準(zhǔn)臭氧分析儀，只需要對(duì)臭氧發(fā)生器發(fā)生的臭氧濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。分析發(fā)現(xiàn)，2臺(tái)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧發(fā)生器所發(fā)生的臭氧濃度已經(jīng)出現(xiàn)了顯著漂移現(xiàn)象，總體上零點(diǎn)濃度向下漂移；而在400ppb點(diǎn)上，其中1臺(tái)儀器呈現(xiàn)出向上漂移，并隨著時(shí)間的推移，向上漂移現(xiàn)象越來(lái)越明顯；另外1臺(tái)儀器先出現(xiàn)短暫向下漂移，然后又逐漸向上漂移；100ppb和400ppb兩點(diǎn)的漂移情況較為相似。導(dǎo)致這一漂移現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能是臭氧分析儀本身，或者是動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀造成的。最終得出的結(jié)論是，如果儀器使用的周期超過(guò)6個(gè)月，動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀中所產(chǎn)生的臭氧濃度就很難保證其能夠滿(mǎn)足《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》當(dāng)中的相關(guān)規(guī)范要求[5]。

2.3 子站跟蹤動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)臭氧濃度

分別跟蹤調(diào)查了兩臺(tái)T700動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀中200ppb、300ppb兩點(diǎn)的臭氧濃度，其中200ppb的最小值為191ppb，最大值為212ppb，相對(duì)誤差和平均相對(duì)誤差分別為-4.5%～6.0%、2.6%，誤差超過(guò)（±2%）的共有6次；300ppb的最小值為288ppb，最大值為316ppb，相對(duì)誤差和平均相對(duì)誤差分別為-4.0%～5.3%、2.8%，誤差超過(guò)（±2%）的共有7次。由此可以看出，在使用2個(gè)月后，動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度產(chǎn)生的漂移就會(huì)較為明顯，而且不同儀器波動(dòng)特點(diǎn)也存在一定差異，同時(shí)存在正、負(fù)漂移現(xiàn)象。

3 結(jié)論與建議

一是動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧發(fā)生器發(fā)生的臭氧濃度復(fù)現(xiàn)性比較差，出現(xiàn)明顯漂移現(xiàn)象，這與臭氧組建穩(wěn)定性之間存在一定的關(guān)聯(lián)性。如果子站臭氧分析儀傳遞的標(biāo)準(zhǔn)是動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀的話，可以通過(guò)增加動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)審查頻次，并且標(biāo)準(zhǔn)傳遞最好是在子站完成，進(jìn)而有效避免在再次開(kāi)關(guān)機(jī)或運(yùn)輸過(guò)程中導(dǎo)致動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度出現(xiàn)較大漂移。二是建議只是把動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度看作子站臭氧分析儀自動(dòng)跨點(diǎn)和零點(diǎn)審查的依據(jù)，臭氧分析儀類(lèi)型將多點(diǎn)校準(zhǔn)作為其傳遞標(biāo)準(zhǔn)。具體操作就是針對(duì)性制定相應(yīng)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，并且定期將監(jiān)測(cè)用臭氧分析儀和動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)儀帶到子站進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)傳遞。三是目前國(guó)內(nèi)進(jìn)行的零空氣質(zhì)量確認(rèn)和驗(yàn)收工作的地區(qū)相對(duì)較少，而且動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀臭氧濃度的復(fù)現(xiàn)性也不會(huì)對(duì)零空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，但是干擾到其他氣態(tài)污染物的校準(zhǔn)濃度，因此各個(gè)地區(qū)都需要加強(qiáng)對(duì)這一方面的深入研究。只有這樣，才能夠在空氣環(huán)境治理中采取有效的措施，真正做到環(huán)境治理，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展。

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