浅谈环境空气自动监测系统中的质量保证和质量控制措施

肖德林

（四川省达州市环境监测站四川达州635000）

浅谈环境空气自动监测系统中的质量保证和质量控制措施

肖德林

（四川省达州市环境监测站四川达州635000）

环境空气自动监测数据的质量与质量保证和质量控制（QA/QC）措施息息相关，质量保证和质量控制措施的顺利开展和工作人员的素质、管理机制的完善程度、监测仪器设备的性能等有直接的关系，只有将质量保证与质量控制始终贯穿于环境空气自动监测的全过程，才能确保监测数据的准确性、代表性、精密性、可比性和完整性，才能为环境管理提供切实可行的技术支撑和科学决策。

环境空气自动监测；质量保证；质量控制

质量保证是环境空气自动监测中致力于提供质量要求会得到满足的信任，质量控制是环境空气自动监测所采取的作业技术和活动。环境空气自动监测中的质量保证与质量控制（QA/QC）均是质量管理体系的重要组成部分，对于环境空气质量自动监测而言，它是环境空气质量自动监测的生命线，没有好的QA/QC制度和措施，就不能产生高质量的监测数据。环境空气自动监测质量保证工作，主要包括环境空气自动监测质量保证规程和制度的制定和落实，自动监测系统一级标准的送检和对工作标准的传递；自动监测各子站监测数据准确度审核；新监测方法的比对实验和方法验证；质保人员的组织培训等。环境空气自动监测质量控制工作，主要包括空气自动监测子站监测仪器的安装调试、日常运行过程中的巡检维护；气态项目监测仪的零点检查/校准和跨度检查/校准、精密度检查、多点线性检查；颗粒物监测仪的流量、温度、压力、质量传感器校准，仪器预防性维护和纠正性维修，现场监测人员的组织培训等。

1 量值溯源

为确保监测数据准确可靠，必须保证全部测量设备均可查询到其最终的来源。量值溯源是利用单条有明确规定不确定度的连续对比链，以促使有关的测量结果亦或是标准值可以和参考规定标准建立起互为联系的特点。要想能够实现对测量值的追根溯源，最为核心的手段方式即为校准及验证。对于测量值溯源的一致性是国际之间互相认可测量值的先决因素，是保障测量结果精准、合格绝对核心。在开展测量值的源头追溯工作时，需依据有关国家计量检定标准及方法来进行操作。对于测量值的传递工作则是利用计量检定亦或是校对，促使国家计量基准的复现计量单位值能够依次传递至各下级单位，并最终达到计量器具所开展的一项工作内容。

2 标准传递

2.1 仪器设备的传递

针对各项传递设备应确保每一年度应送检至国家相关的质量检验与标准传递部门≥1次。针对标准气象传感设备同样应每一年度要送检到相关的国家质量检验与标准传递部门≥1次。针对采用工作标准的质量流量计、气压表、压力计等相关仪器设备需由通过国家管理部门所传递过的标准每年最少进行2次的间接传递。此外，针对现场仪器设备所采用的温度显示和控制设备、气压监测与压力监测设备、流量显示及控制设备等，每间隔半年需采用工作标准采取标定处理。针对应用在传递标准中的臭氧发生器应当每间隔2年时间便要送检相关的环境保护部门或权威组织所认可的标准传递单位采取质量检验与标准传递。针对环境质量监测现场环境的臭氧发生器1年内便需采用传递标准进行一次标准传递。

2.2 标准物质的传递

在标准物质的传递过程中其中重点就涵括了零气发生器、渗透管与标准钢瓶气传递。针对这一方面所出现的警报情况，在进行了相应的维修及零部件更换后必须要进行一定标定检测。需针对零气发生器所出现的温度控制及压力正常与否采取必要的检查控制，气路有无泄漏等情况也需予以明确核查。如若出现在发生器当中的空气压缩设备不具备自动滤水装置，便需依据情况将空气压缩机储气瓶之中的积水及时予以清除。若采用变色干燥剂，则需要就干燥剂的颜色予以密切观察，并依据现有的经验来决定是否对其进行更换处理。同时，为使零气发生器能充分发挥作用，需按厂商提供的使用手册，对零气发生器做经常性维护和保养。

以前老的空气自动监测系统中经常采用SO2、NO2渗透管作为标准气源，通过动态校准仪对监测仪器进行校准。目前已较少使用渗透管，大多所采用的钢瓶标准器是采用动态校准设备来就检测仪器展开校准操作。

在进行空气的自动监测过程当中，钢瓶标准气作为标准气源得到了极其广泛性的应用，采用国家计量单位所统一制定的钢瓶气标准为传递标准。钢瓶标准压力完全满足于有关的标准要求，同时气体充足。钢瓶标准气所应用的减压阀门与压力表也应当由相关的计量单位予以质量检验与标定，并确保其使用期限处于有效期之内。

3 监测仪器的校准

要想确保所获取到的环境空气质量监测结果详实、可靠，不仅需要始终确保仪器能够处于较好的监测环境之下，保障优秀的技术性能标准，维持高精度的监测要求。因而，也就必须对监测仪器采取定期的标准校对工作。

3.1 颗粒物监测仪的校准

环境空气自动监测中的颗粒物监测仪主要为PM10监测仪和PM2.5监测仪。PM10监测仪主要测定环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物，即可吸入颗粒物。PM2.5监测仪主要测定环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，即细颗粒物。测定的时候，都是在站房的实际温度下进行的，测定出来的颗粒物浓度最后还要转换成标准状态（温度为273K，压力为101.325kPa）下的浓度才是我们实际需要的浓度，这样的浓度也才具有可比性。

颗粒物监测仪的校准分为温度校准、压力校准、流量校准和标准膜片校准。校准所用的温度计、压力计和流量计必须是每年都经过国家相关部门检定合格的产品。温度校准和压力校准每半年至少进行一次，温度校准的示值误差必须控制在±2℃范围内，压力校准的示值误差必须控制在±1kPa范围内。流量校准和标准膜校准要求每季度至少进行一次，流量校准要求测定流量和设定流量控制在±5%范围内，标准膜片校准要求标准膜重现性控制在±2%标称值范围内。

3.2 气态污染物监测仪的校准

环境空气自动监测中的气态污染物监测仪主要为SO2监测仪、NO2监测仪、CO监测仪和O3监测仪。由于运行的监测仪器有一个随时间而产生漂移的趋势，因此，必须定期对监测仪器进行校准，校准的目的不仅在于及时修正运行监测仪器的漂移，使正在运行的监测仪器的测量响应值与实际污染物浓度尽可能保持一致，而且还有助于发现他们在日常运行过程中并不明显的某些缺陷，判断出现故障的原因并及时排除故障，从而确保监测仪器始终处于良好的运行状态。

气态污染物监测仪的校准分为单点校准和多点校准。单点校准通常指只对监测仪器的零点和标点进行的校准。标点通常选择在仪器满量程的80%，标点校准通常又称为跨度校准。在进行零点校准的时候，零点漂移量（零点偏移量占仪器满量程的百分数）在±2%范围内不用调节仪器，在±2%至±5%范围内需要检查和调节仪器，超出±5%则监测数据无效，仪器应维修或进行重新校准。在进行跨度校准的时候，跨度漂移量（跨度偏移量占通入标气浓度的百分数）在±5%范围内不用调节仪器，在±5%至±10%范围内需要检查和调节仪器，超出±10%则监测数据无效，仪器应维修或进行重新校准。

针对仪器设备采取多点校对的主要目的意义即为明确仪器线性使用情况，在具体的污染浓度与仪器报警反映间构建起较为完备的定量关系，多点线性校对周期通常每年要进行2次，在对仪器的一些核心零部件进行更换之时常常需要仪器停机一段时间，在此之后开机便需再次予以多点线性校准操作。为了保障校准的精确性，必须要保障仪器能够得以充分性的预热处理，在经过校准的气流通路要能够确保和具体的监测通路完全一致。在开展多点校准工作之时，采用最小二乘法测定并绘制出仪器的校准曲线，针对所获得的校准曲线监测指标必须要满足于下列几点要求：各有关系数（r）＞0.99；0.99≤斜率（b）≤1.01；截距（a）＜满量程± 1%。若在此当中任一项未能够达到相关的指标条件，便需针对检测分析仪器予以再次调整，之后再采取多点校准，直到最终得到满意的结果。

4 监测仪器的性能审核

4.1 精密度审核

精密度是指一组平行测量值之间相互接近的程度，精密度描述的是测量数据的分散程度，一般用标准偏差表示精密度。环境空气中气态污染物精密度审核通常采用向每台分析仪反复通入一定体积分数的标气，观察和计算仪器读数的分散程度，来确定仪器的精密度。气态污染物精密度审核通常采用20%量程精密度和80%量程精密度进行审核，对SO2、NO2和O3分析仪，要求20%量程精密度≤5ppb,80%量程精密度≤10ppb；对于CO分析仪，要求20%和80%量程精密度均≤0.5ppm。

针对颗粒物监测设备，紧密度审核需采取标准规定的流量计对于监测仪器工作流量进行多次测定，并就仪器的读数分散情况予以密切的观察与计算，从而确定出仪器的精确性。

在就精密度进行审核前，切忌对监测仪器的相关参数进行调整，如果精密度审核和仪器零/跨调节同步进行之时，便需要精密度审核应当在零/跨调节前便开展。每年最少要进行4次对监测仪器精密度的审核处理。

4.2 准确度审核

精确度即为测量值和具体数值间的吻合程度，通常采取相对误差抑或是示值误差来就是否准确予以明确的显示。在环境空气之中气态污染物质的准确性审核利用向单台分析设备加入一定量的体积分数标气，从而对仪器读书以及标气的具体体积分数进行对此，从而来明确出仪器的精确程度。针对颗粒物监测设备，准确性的审核工作可应用标准滤膜予以检定，亦或采用经典重量法来进行对比调节。在对准确度予以审核处理前，严禁对监测仪器的任何一项参数进行调整，若准确度审核会同仪器零/跨调节同时进行之时，便需要准确度审核应当在零/跨调节前便开展。通常需要对每台监测设备每一年度进行4次准确度审核处理。

5 数据审核、确认和上报

为了保证最终上传数据准确无误，数据审核人员每天都需要对前一天获取的空气质量自动监测数据进行审核，剔除异常值后再进行确认和上报。数据审核人员通过监控平台既可以判定自动监测仪器联网状态，也可以通过观察监测值初步判断仪器运行状态的好坏，同时可对环境污染状况进行实时跟踪。

6 结语

近年来，我国大部分地区出现了严重的雾霾天气，都被全国范围内建立的环境空气质量自动监测系统准确预警，这为广大人民群众的生活和出行提供了极大的参考，而准确的空气质量预警又是建立在准确的环境空气自动监测数据基础上的。只有掌握这些基本内容，才能更好地使用、维护好环境空气自动监测仪器，才能更好地为环境管理服务。

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