大气自动监测系统校准过程中的问题及解决方法

何玮光（保定市环境保护监测站，071000）

大气自动监测系统校准过程中的问题及解决方法

何玮光（保定市环境保护监测站，071000）

现今国内的大气自动监测系统校准过程中会遇到些许的问题，本文就针对遇到的这些问题展开讨论并提出解决办法。

系统校准；问题；解决方法

引言

现今在我国的大气监测领域采用的监测仪器主要是由国外进口和我国自主生产的两类。主要使用的是美国热电公司、美国API公司、澳大利亚EC公司、莫尼特公司、安普、河北先河公司及北京中晟泰科公司所生产的监测设备和监测系统。这些仪器在监测原理上基本都大同小异，差异比较大的是精度及稳定性方面的问题。为了保证数据的准确真实，这就需要对分析仪进行校准。下文主要浅析大气自动监测系统校准过程中时常可能出现的问题加以描述分析再提出相应的解决方法，希望对大气自动监测领域带来一定的借鉴意义。

1 校准系统中存在的问题

1.1 采样系统通路没有包含进校准系统通路

由于现今我国使用的大气自动监测系统都是大同小异，里面的内部构造及监测原理大致相同。几乎所有的自动监测系统中采样系统通路和校准系统通路都是分开来进行的。正是由于上述情况，就导致了在对仪器进行校准时，样品气通过的路径不能被包含进去，也就不能有效考虑到采样通路对样品气浓度带来的影响。在校准完成并且让分析仪进行采样分析时，由于采样通路对采集的样品具有一定的吸附作用，这就使得在实际的分析过程中监测的数据不能真实的反映出空气中的污染物的浓度。正是由于采集通路对污染物质的吸附，往往监测出的监测出的污染物浓度要比实际的污染物浓度偏低。

解决方案：

现今国内的大部分空气质量自动监测系统其采样系统通路都是与校准系统通路分开进行的，不符合“质量控制是对全过程进行控制”这一基本要求。下面两种方案可以在很大程度上解决上述出现的问题：

（1）进行校准分析仪时，为使采样系统通路和校准系统通路进行统一，可以将动态气体校准仪的气体输出口直接与采样总管的废气排气口进行连接，关闭采样风机，将采样风机管路取下并且把采样总管支撑件的连接口与采样风机管路堵住，这就可以让校准气体直接输送到采样总管以供分析仪进行分析和校准。在使用这种方法对分析仪进行校准后，一方面保证了分析仪日常所监测的数据更加真实的反映环境空气中被测气体的浓度，大大提升了分析数据的准确性，还可以省掉校准用电磁阀。只是增加了标准气的用量。在进行上述改造是有个很重要的前提，必须对采样总管支撑件的内壁进行镶嵌不锈钢的处理或者是在其内壁涂覆聚四氟乙烯。

（2）可以使用新的多支路采样总管对上述的采样总管进行替换，这种新型的多支路采样总管的制作材料是聚四氟乙烯或者是硼硅酸盐玻璃。这种新型的多支路采样总管的工作原理是在系统处于采样检测的状态时，将以刮板容积泵当做抽气的动力，把环境的空气抽进采样总管以供各个分析仪器进行取样分析；在系统处于校准状态时，将会自动关闭刮板泵，动态气体校准仪将需要进行校准的气体直接输送到多支路采样总管供分析仪进行相应的取样分析及数据校准。

1.2 钢瓶减压阀造型缺陷

减压阀在校准系统中的起着很大的作用，其质量的优劣直接关系到校准结果的准确与否。就现今而言，国内很多的监测站所使用的减压阀对校准气体都会产生不小的吸附性，这就直接关系到分析仪器在校准时的响应速度和响应时间，而且对校准的结果会产生比较大的影响导致校准结果的偏差，给质控工作带来不小的问题。在分析仪做全面的系统测试的时候，一开始使用的减压阀都是仪器供应商配套生产的，相关的实验研究分析表明：当控制动态气体校准仪输出一定浓度的SO2气体供气体分析仪分析时，分析仪的响应时间很长，相应速度很缓慢，并且校准仪的输出值和减压阀的持续响应值之间存在着很大的差异。例如：在做零、跨检查时，当动态气体校准仪持续输出十几个小时400ppb的SO2气体，但是通过观察分析仪的数据分析仪的响应值却只有300ppb，误差十分严重，如果这时将分析仪响应值确定为400ppb，那么结果将会存在着很大的误差。通过一系列的分析验证，最后得出的结论是由于减压阀对气体产生了比较大的吸附作用。后续试验中对现今市场上存在的减压阀进行试验以及试验数据的分析处理，找到了满足要求的减压阀，用这种减压阀替换上述存在问题的减压阀之后，仪器的响应值在3min之内就达到了400ppb左右。由此可以看出，减压阀选择的正确与否直接关系到数据的准确与否。

解决办法：

选择适合需求的钢瓶减压阀。首先要进行比较完善的市场调研，选择适合需求的生产厂家的产品及产品型号。对于CO钢气瓶，就可以选择是不锈钢或者是铜制作而成的的减压阀，对于NO或者是SO2钢气瓶，这就要特别注意了，最好是选择216号不锈钢为制作材料制作而成的减压阀，后期还要对减压阀的体内腔进行相应的硅化处理。

1.3 校准时，积聚在减压阀及其连接管路中的气体没排出

在校准的过程中，动态气体校准仪与钢瓶减压阀之间有一段通路，这段通路中往往积聚着用来分析的气体，一般习惯于称之为“死气”。在没有把这股气体排走的情况下对分析仪进行校准的话，很容易对校准结果的准确性产生不小的影响，甚至有可能会污染到整瓶的校准气体。下面几种情况需要对钢瓶气进行放气。周期性的手工检查/校准时；更换新的减压阀后；更换新的钢瓶气后。

解决办法：

为了达到排走积聚于减压阀及其连接管路之中的这股“死气”，一般的做法是将连接动态气体校准仪和钢瓶气减压阀的管路从连接校准仪的那段小心拆下，连同钢瓶气一起拿到空旷的安全的地点进行放气处理，值得注意的是，在每次放气处理的过程中，需要首先关闭掉减压阀的低压一端，在对钢瓶总阀拧松后需要马上拧紧，然后才能打开减压阀的低压端进行放气流程，避免钢瓶气受到外部空气的污染。进行上述步骤3～5次之后，便可以小心将钢瓶气重新连接回动态气体校准仪上了，在连接时，应一边缓慢进行放气一边拧紧连接的螺母，最好的状态是将校准仪处于配跨度气的状态。通过上述的操作之后方能对分析仪进行校准或者例行检查流程了。

2 总结

大气自动监测系统的技术改造是当前“系统”运行中一个待解决的问题，这也关系到我国“系统”是否存亡的问题。因此，应对已建成的“系统”进行一次方向性、技术性的客观回顾和总结，制定出符合我国国情的建设“系统”的措施和政策，拿出出合理的发展规划，以进一步提升我国大气自动监测的水平。这就需要广大的相关行业的从业者发挥孜孜不倦的探索创新精神，制定出更完善的系统规划，面对问题集大家的智慧想出更好的解决办法，才能更好地服务于大众。

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2095-2066（2016）29-0018-02

2016-10-2