肖德林

（四川省達(dá)州市環(huán)境監(jiān)測站四川達(dá)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(dá)州市環(huán)境監(jiān)測站四川達(dá)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(jī)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(zhǔn)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(shí)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(shí)，自動監(jiān)測系統(tǒng)一級標(biāo)準(zhǔn)的送檢和對工作標(biāo)準(zhǔn)的傳遞；自動監(jiān)測各子站監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度審核；新監(jiān)測方法的比對實(shí)驗(yàn)和方法驗(yàn)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(yùn)行過程中的巡檢維護(hù)；氣態(tài)項(xiàng)目監(jiān)測儀的零點(diǎn)檢查/校準(zhǔn)和跨度檢查/校準(zhǔn)、精密度檢查、多點(diǎn)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(zhǔn)，儀器預(yù)防性維護(hù)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值可以和參考規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)建立起互為聯(lián)系的特點(diǎn)。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(zhǔn)及驗(yàn)證。對于測量值溯源的一致性是國際之間互相認(rèn)可測量值的先決因素，是保障測量結(jié)果精準(zhǔn)、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(jì)量檢定標(biāo)準(zhǔn)及方法來進(jìn)行操作。對于測量值的傳遞工作則是利用計(jì)量檢定亦或是校對，促使國家計(jì)量基準(zhǔn)的復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位值能夠依次傳遞至各下級單位，并最終達(dá)到計(jì)量器具所開展的一項(xiàng)工作內(nèi)容。

2 標(biāo)準(zhǔn)傳遞

2.1 儀器設(shè)備的傳遞

針對各項(xiàng)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(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)傳遞部門≥1次。針對標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)傳遞部門≥1次。針對采用工作標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量流量計(jì)、氣壓表、壓力計(jì)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(biāo)準(zhǔn)每年最少進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)采取標(biāo)定處理。針對應(yīng)用在傳遞標(biāo)準(zhǔn)中的臭氧發(fā)生器應(yīng)當(dāng)每間隔2年時間便要送檢相關(guān)的環(huán)境保護(hù)部門或權(quán)威組織所認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)傳遞單位采取質(zhì)量檢驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)傳遞。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的傳遞

在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的傳遞過程中其中重點(diǎn)就涵括了零氣發(fā)生器、滲透管與標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶氣傳遞。針對這一方面所出現(xiàn)的警報情況，在進(jìn)行了相應(yīng)的維修及零部件更換后必須要進(jìn)行一定標(biāo)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(dāng)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(jī)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(yàn)來決定是否對其進(jìn)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)氣源，通過動態(tài)校準(zhǔn)儀對監(jiān)測儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。目前已較少使用滲透管，大多所采用的鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)器是采用動態(tài)校準(zhǔn)設(shè)備來就檢測儀器展開校準(zhǔn)操作。

在進(jìn)行空氣的自動監(jiān)測過程當(dāng)中，鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣作為標(biāo)準(zhǔn)氣源得到了極其廣泛性的應(yīng)用，采用國家計(jì)量單位所統(tǒng)一制定的鋼瓶氣標(biāo)準(zhǔn)為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)壓力完全滿足于有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時氣體充足。鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)氣所應(yīng)用的減壓閥門與壓力表也應(yīng)當(dāng)由相關(guān)的計(jì)量單位予以質(zhì)量檢驗(yàn)與標(biāo)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(zhǔn)

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(shí)、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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)校對工作。

3.1 顆粒物監(jiān)測儀的校準(zhǔn)

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(dāng)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(dāng)量直徑小于等于2.5μm的顆粒物，即細(xì)顆粒物。測定的時候，都是在站房的實(shí)際溫度下進(jìn)行的，測定出來的顆粒物濃度最后還要轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度為273K，壓力為101.325kPa）下的濃度才是我們實(shí)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(zhǔn)分為溫度校準(zhǔn)、壓力校準(zhǔn)、流量校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)膜片校準(zhǔn)。校準(zhǔn)所用的溫度計(jì)、壓力計(jì)和流量計(jì)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(zhǔn)和壓力校準(zhǔn)每半年至少進(jìn)行一次，溫度校準(zhǔn)的示值誤差必須控制在±2℃范圍內(nèi)，壓力校準(zhǔn)的示值誤差必須控制在±1kPa范圍內(nèi)。流量校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)膜校準(zhǔn)要求每季度至少進(jìn)行一次，流量校準(zhǔn)要求測定流量和設(shè)定流量控制在±5%范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)膜片校準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)膜重現(xiàn)性控制在±2%標(biāo)稱值范圍內(nèi)。

3.2 氣態(tài)污染物監(jiān)測儀的校準(zhǔn)

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(yùn)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(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的目的不僅在于及時修正運(yùn)行監(jiān)測儀器的漂移，使正在運(yùn)行的監(jiān)測儀器的測量響應(yīng)值與實(shí)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(yùn)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(yùn)行狀態(tài)。

氣態(tài)污染物監(jiān)測儀的校準(zhǔn)分為單點(diǎn)校準(zhǔn)和多點(diǎn)校準(zhǔn)。單點(diǎn)校準(zhǔn)通常指只對監(jiān)測儀器的零點(diǎn)和標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行的校準(zhǔn)。標(biāo)點(diǎn)通常選擇在儀器滿量程的80%，標(biāo)點(diǎn)校準(zhǔn)通常又稱為跨度校準(zhǔn)。在進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)的時候，零點(diǎn)漂移量（零點(diǎn)偏移量占儀器滿量程的百分?jǐn)?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(jìn)行重新校準(zhǔn)。在進(jìn)行跨度校準(zhǔn)的時候，跨度漂移量（跨度偏移量占通入標(biāo)氣濃度的百分?jǐn)?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(jìn)行重新校準(zhǔn)。

針對儀器設(shè)備采取多點(diǎn)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(diǎn)線性校對周期通常每年要進(jìn)行2次，在對儀器的一些核心零部件進(jìn)行更換之時常常需要儀器停機(jī)一段時間，在此之后開機(jī)便需再次予以多點(diǎn)線性校準(zhǔn)操作。為了保障校準(zhǔn)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(zhǔn)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(diǎn)校準(zhǔn)工作之時，采用最小二乘法測定并繪制出儀器的校準(zhǔn)曲線，針對所獲得的校準(zhǔn)曲線監(jiān)測指標(biāo)必須要滿足于下列幾點(diǎn)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(dāng)中任一項(xiàng)未能夠達(dá)到相關(guān)的指標(biāo)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(diǎn)校準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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?jǐn)?shù)的標(biāo)氣，觀察和計(jì)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的流量計(jì)對于監(jiān)測儀器工作流量進(jìn)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(jì)算，從而確定出儀器的精確性。

在就精密度進(jìn)行審核前，切忌對監(jiān)測儀器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如果精密度審核和儀器零/跨調(diào)節(jié)同步進(jìn)行之時，便需要精密度審核應(yīng)當(dāng)在零/跨調(diào)節(jié)前便開展。每年最少要進(jìn)行4次對監(jiān)測儀器精密度的審核處理。

4.2 準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確性審核利用向單臺分析設(shè)備加入一定量的體積分?jǐn)?shù)標(biāo)氣，從而對儀器讀書以及標(biāo)氣的具體體積分?jǐn)?shù)進(jìn)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(zhǔn)確性的審核工作可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)濾膜予以檢定，亦或采用經(jīng)典重量法來進(jìn)行對比調(diào)節(jié)。在對準(zhǔn)確度予以審核處理前，嚴(yán)禁對監(jiān)測儀器的任何一項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，若準(zhǔn)確度審核會同儀器零/跨調(diào)節(jié)同時進(jìn)行之時，便需要準(zhǔn)確度審核應(yīng)當(dāng)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(jìn)行4次準(zhǔn)確度審核處理。

5 數(shù)據(jù)審核、確認(rèn)和上報

為了保證最終上傳數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(jìn)行審核，剔除異常值后再進(jìn)行確認(rèn)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(yùn)行狀態(tài)的好壞，同時可對環(huán)境污染狀況進(jìn)行實(shí)時跟蹤。

6 結(jié)語

近年來，我國大部分地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)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(zhǔn)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(zhǔn)確的空氣質(zhì)量預(yù)警又是建立在準(zhǔn)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(hù)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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