环境空气质量自动监测技术探讨

摘要：目前国内开展环境监测的技术和方法逐渐丰富，同时手工监测技术逐渐被空气自动监测系统替代，自动化空气质量监测已经成为了主要的监测方法，但自动化监测技术还存在很多弊端，如部分仪器受外界环境因素影响较大，监测值不稳定等。因此，为获取更加稳定、精确度高的监测技术和设备，还需要从仪器性能、经济性等角度进行完善。

关键词：环境;空气质量;自动监测;技术

中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.100

Discussion on automatic monitoring technology of ambient air quality

Zhan Cheng

（Guangxi Academy of Communications Sciences Limited，Nanning Guangxi 530007，China）

Abstract：At present， the technology and methods of environmental monitoring are gradually enriched in China. Meanwhile， manual monitoring technology is gradually replaced by automatic air monitoring system. Automatic air quality monitoring has become the main monitoring method. However， there are still many disadvantages in automatic monitoring technology， such as some instruments are greatly affected by external environmental factors and monitoring values are unstable. Therefore， in order to obtain more stable and accurate monitoring technology and equipment， it is necessary to improve the performance and economy of the instrument.

Key words：Environment;Air quality;Automatic monitoring;Technology

当前环境空气质量监测方法可分为手工监测以及自动监测，手工监测是利用大气采样器完成大气样品的采集，然后将其送至实验室完成实验分析获得结果，但手工监测无法实现连续性监测，而且工作量大;而空气连续监测是一种自动化的监测系统，设备进行日常维护进而可以确保设备完成实时准确运行。利用自动监测设备，具有灵敏度高、易于操作、准确性强等特点，目前已经被广泛应用于很多一线城市环境空气质量自动监测中。

1 气体物质监测

对城市环境中的气体污染物进行监测，目前有长光程空气监测和点式空气监测系统两种方法，其中前者是采用光学差分吸收的方法，将气体分子按照各自特点，完成波长的吸收，能够从发射端发射光收集环境到达接收端，测定这种光束光程过程中的空气污染程度[1];而后者是在固定的位置采用系统通过将空气纳入并完成污染物浓度监测。利用这两种监测方法与手工气体污染物监测方法进行比较：从采样空间范围来看，手动以及点式监测能对采样口狭小范围中的空气检测，而长光程自动检测是对某一光程且其长度为100m的气体，将其作为采集样品。相比手动以及点式监测来说，其采用线测量，监测覆盖面积大，运行费用低，耗材用量少，维护简便，是集光学遥感技术、光谱学、电子技术和计算机技术于一体的设备，相对来说其更具有优势。因此，相对来看利用长光程的检测所获取的样本更能够具有代表性。

从采样时间上来看，采取手工监测的方法能够对吸收液气体实现24h连续采样，每天完成一个样本的采集，但只能检测到当日的平均值;而采用长光程的自动监测能够分时段对不同气体进行实时采集，观察到各时间段的浓度值以及日均值，能够反映当时气体浓度的变化情况，但由于对不同气体信息进行轮流采样，每天的采样总时间较短，因而无法准确反映日平均值。

从样品分析情况上来看，采用手工监测的方法，实际上是利用特定吸收液对某种气体进行特定吸收，利用手工方式进行浓度检测，这种方法会存在吸收液对气体吸收不完全的问题。长光程的自动监测主要是利用光学差分光谱法的原理[2]。由于不同气体有相应的吸收波长特征，通过气体的特征吸收进而确定不同气体的浓度，也能够避免传统采用手工监测过程中，对于特征气体不完全吸收的问题，但采用这种长光程的浓度检测能够对光强变化，能见度的干扰需要进行自动修正。当光度强度被大雨或者沙尘影响后会显出衰减，而无法获得足够的光强信号，因此这种情况下无法能够正常运行仪器。采用点式空气监测仪能够对不同的气体有相应的分析仪以及采样仪，比如采用紫色熒光仪测定二氧化硫，采用化学发光仪器可测定二氧化氮，气体滤波红外吸收也可测定一氧化碳，紫外光度计可进行测定臭氧[3]。采集不同任务时有相应的采样设备，通过采样仪对特定气体进行特定分析，能够从样品分析情况上采用点式空气监测进而能够避免传统手工监测过程中对特定气体出现不完全吸收的问题，同时也能够避免采用长光程自动监测，在不良天气状况下使其无法正常运行仪器的问题。从总体上，利用点式空气监测更具有优势，适用范围广。

2 固体颗粒物的监测

根据不同的固体颗粒物及监测，目前从监测包括射线法以及微量振荡天平法、手工法、重量法，使用不同的自动监测仪，其最终的结果需要与重量法进行比较，只有当结果符合相应要求时才能够投入使用。

具体来看，上述检测方法均是对采样口附近狭小范围内气体完成采样过程。为了能够减少降温中挥发性物质的损失，在使用微量振荡天平法进行检测时可以配置膜动态测量装置，能够减少挥发性物质的损失。利用射线法主要是利用射线衰减的理论，采用泵将环境空气吸入到相应的采样管中，经过滤膜排出使颗粒物附着在滤膜上。当射线通过沉积的颗粒物滤膜时其能量会逐渐衰减，对衰减量进行结算从而能够计算并获得颗粒物的物质浓度，在测量中为能够潜烧水器产生的干扰，需要进行降温但也会同样出现会挥发性物质的损失。因此，该射线检测仪的采样管可配置温度的动态调节装置，确保测量气流湿度处于相对稳定的状态中，可以减少挥发性物质的损失。除此之外，利用这种方法还存在标准传递问题。因此，其结果会存在一定的误差，比较这两种自动监测方法来说射线法检测成本低，而且后期维护保养量小，而微量震荡天平法在维护保养中的工作量较大，而且在具体检测过程中成本高，但由于配置了膜动态检测装置能够有效降低挥发性物質的损失问题。

3 空气质量自动检测技术

数据采集技术。传统上使用的空气监测仪器较多，但并不是所有都能够实现数据资料信息采集，比如早期的常规五参数仪，只能够实现模拟信号的输出，比如PES38800主要是针对仪器模拟量进行模拟信号的数据采集，该设备是基于微处理器的一种数据采集系统，能够用于输模拟信号的采集、加工、储存，通常是由微处理器以及多个可编程增益放大器、转换器、记忆体、电源、数据储存电池等构成的。EDSA是由软件通过电话拨号的方式将数据传送到控制中心。随着新技术的发展，更多的子站逐渐开始进行工控机的配置，开发了多种个性化的程序工控机[4]。现场操作时通常具有较强的振动，存在干扰性强的电磁场等特点，由于通常情况下为连续作业，因此相比普通计算机（比如常规五参数仪中利用普通计算机，主要用于数据分析和显示）来说，工控机需要具备以下特点：首先，具有较强的防尘，抗干扰能力，采用钢结构，箱体内部有专用底板，有专用的电源，能够实现持续性工作，便于安装。空气自动站数据采集可分为三种形式：首先ESC880仪器可以进行模拟信号的数据采集，由中心平台通过电话拨号的方式进行数据的收集;其次，利用工控机的软件能够借助仪器，比如RS232进行仪器通讯协议发送并获取数据，然后可以利用无线网或者宽带加所涉及的数据发送到控制中心;最后，可以利用工控机将ESC880所建造的模拟信号利用无线网和宽带方式发送到控制中心。

自动化质控。从空气质量监测市场来看，针对空气质量自动监测来说，日常质量控制设备包括仪器的运行维护，以及建立有效的数据审核机制，然而对于环境监测仪器来说在日常运行维护中发生的故障以及波动是导致出现数据异常的主要原因，因此作为维修人员来说，需要定期对设备进行巡检，需要负责设备的密度校准以及故障排除。由于目前一周一次检测频率低，因此需要通过自动化完成检测细化，为实现自动化校准首先需要打开阀门，完成设备的检测，确定设备不漏气再完成后续的检测。

4 结语

目前针对环境空气质量监测存在自动化检测以及手动监测等多种方法，而相对来说自动化监测设备更能实现自动化技术，能针对不同时段的环境数据进行监测一天内的气体浓度变化，但目前国内环境自动监测还存在一些弊端，比如具体检测过程中，在设备方面，精确度低，数据稳定性差，无法准确反映日平均值等，在经济性方面，检测成本高，后期维护量大，需要相关工作人员继续深入研究。

参考文献

[1]刘永建.物联网技术支持下的环境空气质量自动监测站智能化建设研究分析[J].中国战略新兴产业，2018，176（44）：96.

[2]杨会珠，徐曼，王建国.城市环境空气质量自动监测优化布点研究[J].价值工程，2017，36（23）：9-10.

[3]王剑敏，梅红兵，刘军.环境空气质量臭氧自动监测仪校准方法探讨[J].环境科学导刊，2017（5）.

[4]贾国山，晏祖恩.刍议环境空气质量自动监测的发展及优势分析[J].资源节约与环保，2018，197（04）：92.

收稿日期：2019-05-04

作者简介：詹诚（1984-），男，汉族，硕士，工程师，研究方向为环境监测和环境影响评价。