Dasibi 1000型空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量控制探討
空氣質(zhì)量自動監(jiān)測中的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制在《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）中已有詳細規(guī)定和要求，作者就Dasibi1000型空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的質(zhì)量控制進行探討。
1. Dasibi1000型空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量控制概述
Dasibi1000型空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由采樣系統(tǒng)，監(jiān)測儀器（4108型二氧化硫分析儀、2108型二氧化氮分析儀、7001型顆粒物分析儀）、校準單元（5008型多元氣體校準儀、5011型零氣源）、數(shù)據(jù)存儲通訊（8001型數(shù)據(jù)采集器、COSⅡ多路轉(zhuǎn)換器）環(huán)節(jié)組成。二氧化硫分、二氧化氮分和7001型顆粒物分析儀將空氣中污染物濃度轉(zhuǎn)化成模擬信號輸出給8001型數(shù)據(jù)采集器，經(jīng)COSⅡ多路轉(zhuǎn)換器由電話線傳輸給中心站計算機。 5008型多元氣體校準儀主要是擔負配制標準氣體的功能，用于對4108型二氧化硫分析儀、2108型二氧化氮分析儀進行校零和校標。7001型顆粒物分析儀每小時零標自校一次，采樣流量按技術(shù)規(guī)范定期校準。質(zhì)量控制框圖如圖1所示。
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2. 儀器校準
2.1 4108型二氧化硫分析儀的校準
Dasibi1000型空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)是采用稀釋法多元氣體校準模式來完成對分析儀的校準和性能檢測。二氧化硫分析儀校零時，由零氣源提供零氣及空氣動力，電磁閥控制進入多元氣體校準儀零氣質(zhì)量流量計（MFC1范圍0-10LPM），經(jīng)校準總管進入二氧化硫分析儀；二氧化硫分析儀校標時，由零氣源提供零氣及空氣動力，電磁閥控制進入多元氣體校準儀零氣質(zhì)量流量計（MFC1），并由鋼瓶氣提供二氧化硫標準氣，電磁閥控制進入多元氣體校準儀標氣質(zhì)量流量計（MFC2范圍0-100CCM），零氣和標準氣進入混合室進行混合產(chǎn)生所需濃度的標準氣體，經(jīng)校準總管進入二氧化硫分析儀。
2. 2 2108型二氧化氮分析儀的校準
方法與4108型二氧化硫分析儀的校準類似。
2. 3 7001型顆粒物分析儀的校準
在7001型顆粒物分析儀正常工作情況下，將標準流量計串接到儀器進氣口，按說明書操作規(guī)程校準，使流量穩(wěn)定在16.7LPM。
2.4 問題提出
7001型顆粒物分析儀流量按說明書中操作規(guī)程校準，基本就能達到質(zhì)量控制要求。從4108型二氧化硫分析儀和2108型二氧化氮分析儀的校準可以看出，影響所配標準氣體濃度的因素有三：一是標準氣濃度的準確性，由標準氣生產(chǎn)單位嚴格控制，監(jiān)測人員在試用期內(nèi)使用即可；二是5011型零氣源提供零氣的純度，一般零氣的質(zhì)量按儀器說明書及時更換活性炭和分子篩等吸附劑可以達到指標要求；三是5008型多元氣體校準儀質(zhì)量流量計的準確性。儀器在長時間連續(xù)運行過程中由于電路、氣路的變化會引起流量的誤差，直接影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。所以質(zhì)量流量計的定期校準非常必要。實際中，大多數(shù)監(jiān)測人員在平時質(zhì)量控制、或在上級站盲樣考核中都疏忽了對5008型多元氣體校準儀質(zhì)量流量計的校準。不對5008型多元氣體校準儀質(zhì)量流量計校準是達不到質(zhì)量控制目的的。
3. 試驗檢驗
3.1 檢驗目的
檢驗Dasibi 1000型空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)5008型多元氣體校準儀在配制標準氣體濃度誤差較大時，對通常環(huán)境采樣監(jiān)測結(jié)果和盲樣考核測試結(jié)果的影響。
3.2試驗儀器與標氣
美國Dasibi1000系統(tǒng)4108型二氧化硫分析儀、5008型多元氣體校準儀、5011型零氣源；美國Bios公司生產(chǎn)的DC-2M型流量校準儀；國家環(huán)境保護部標準樣品研究所生產(chǎn)的二氧化硫標準氣兩瓶（1號鋼瓶氣濃度52.3ppm、2號鋼瓶氣濃度51.7ppm）。
3. 3試驗方法
模擬113個全國環(huán)境保護重點城市監(jiān)測站空氣自動監(jiān)測二氧化硫考核，采用標準氣量值追蹤法。試驗是在2008型多元氣體校準儀標氣質(zhì)量流量計MFC2 流量保持不變，零氣質(zhì)量流量計MFC1流量分別在三種狀態(tài)下（狀態(tài)Ⅰ準確校準；狀態(tài)Ⅱ調(diào)高約20%；狀態(tài)Ⅲ調(diào)低約20%）測定模擬考核樣。首先對多元氣體校準儀標氣質(zhì)量流量計校準，標氣質(zhì)量流量計MFC2通常是根據(jù)標準鋼瓶氣濃度的不同使用有一定范圍，所以采用多點校準。校準參數(shù)見表1。零氣質(zhì)量流量計 MFC1通常使用在量程的50%處，所以采用單點校準。校準參數(shù)見表2。零氣質(zhì)量流量計MFC1校準流量在三種狀態(tài)下配置標準氣濃度由以下公式計算。配制標準氣標稱濃度按標稱流量計算，配制標準氣實際濃度按校準流量計算，結(jié)果見表3。C(gas)=C(CYL)×FG/(FZ+FG)
C(gas)-配制標準氣濃度，ppb；
C(CYL)-1號鋼瓶氣標牌濃度，ppm；
FG-鋼瓶氣流量，CCM；
FZ-零氣流量，LPM。
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表1 多元氣體校準儀標氣質(zhì)量流量計MFC2校準參數(shù)
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表2 多元氣體校準儀零氣質(zhì)量流量計MFC1校準參數(shù)
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表3 1號鋼瓶氣在三種狀態(tài)下配制標準氣濃度
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3.3.1 MFC1 狀態(tài)Ⅰ
準確校準多元氣體校準儀標氣質(zhì)量流量計MFC2流量和零氣質(zhì)量流量計MFC1流量，檢查儀器各項參數(shù)在指標范圍。二氧化硫分析儀零點校準后，把1號鋼瓶氣作為工作標準，將標牌濃度值C(CYL)1輸入多元氣體校準儀，配制濃度400ppb的標準氣體，二氧化硫分析儀校標，調(diào)整二氧化硫分析儀Spna數(shù)值，反復校零、校標，使其顯示值V1穩(wěn)定在400ppb。多元氣體校準儀狀態(tài)不變，把2號鋼瓶氣作為模擬考核樣測試三次，記錄二氧化硫分析儀顯示值分別為V21、V22、V23，通過比值計算模擬考核樣2號鋼瓶氣濃度值C2，計算公式如下：
C2(1,2,3)=（V2(1,2,3)/ V1）×C(CYL)1
C2=（C21+C22+C23 ）/3
相對誤差（%）=((C2－C(CYL)2)/ C(CYL)2)×100%
式中C(CYL)1：配制400ppb標準氣體時1號鋼瓶氣標牌濃度，ppm；
V1：配制400ppb標準氣體時二氧化硫分析儀顯示值，ppb；
V21、V22、V23：三次測試模擬考核樣二氧化硫分析儀顯示值，ppm；
C21、C22、C23：三次模擬考核樣2號鋼瓶氣測試濃度，ppm；
C2：模擬考核樣2號鋼瓶氣測試平均濃度，ppm；
C(CYL)2：模擬考核樣2號鋼瓶氣標牌濃度。
3.3.2 MFC1 狀態(tài)Ⅱ
多元氣體校準儀標氣質(zhì)量流量計MFC2流量不變，將零氣質(zhì)量流量計MFC1流量調(diào)高20%（滿量程的50%處：校準值為5.975LPM）,其它同3.3.1。
3.3.3 MFC1 狀態(tài)Ⅲ
多元氣體校準儀標氣質(zhì)量流量計MFC2流量不變，將零氣質(zhì)量流量計MFC1流量調(diào)低20%（滿量程的50%處：校準值為4.008LPM）,其它同3.3.1。
3.4.結(jié)果與分析
3.4.1試驗結(jié)果
試驗結(jié)果見表4。零氣質(zhì)量流量計MFC1流量在誤差約±20%的狀況下，多元氣體校準儀所配400ppb標準氣體濃度誤差在-16.8%—24.8%之間（見表3），對模擬考核樣2號鋼瓶氣測試結(jié)果與其標牌值相對誤差較。ň±2%以內(nèi)），對二氧化硫分析儀Span讀數(shù)（356—513）影響較大。
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表4 MFC1在不同流量狀況下對模擬考核樣的測定結(jié)果
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3.4.2結(jié)果分析
零氣質(zhì)量流量計MFC1在狀態(tài)Ⅱ時（標稱流量5LPM，校準流量6LPM），用1號鋼瓶氣配制400ppb標準氣體，多元氣體校準儀按標稱流量配氣，所配氣體濃度就偏低，調(diào)高二氧化硫分析儀Span讀數(shù)，使其二氧化硫分析儀顯示值為400ppb。測試模擬考核樣2號鋼瓶氣時，多元氣體校準儀仍按標稱流量配氣，配氣濃度同樣偏低，所以測試結(jié)果與零氣質(zhì)量流量計MFC1在狀態(tài)Ⅰ時的測試結(jié)果比較誤差較小。由于Span讀數(shù)從426調(diào)到513，所以對通常環(huán)境采樣監(jiān)測結(jié)果有正的較大的影響。零氣質(zhì)量流量計MFC1在狀態(tài)Ⅲ時（標稱流量5LPM，校準流量4LPM），測試有類似規(guī)律。用1號鋼瓶氣配制 400ppb標準氣體，多元氣體校準儀按標稱流量配氣，所配氣體濃度就偏高，調(diào)低二氧化硫分析儀Span讀數(shù)，使其二氧化硫分析儀顯示值為400ppb。測試模擬考核樣2號鋼瓶氣時，多元氣體校準儀仍按標稱流量配氣，配氣濃度同樣偏高，所以測試結(jié)果與零氣質(zhì)量流量計MFC1在狀態(tài)Ⅰ時的測試結(jié)果比較誤差仍較小，由于Span讀數(shù)從426調(diào)到356，所以對通常環(huán)境采樣監(jiān)測結(jié)果有負的較大的影響。
3.4.3 結(jié)論：
Dasibi 1000型空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)5008型多元氣體校準儀在配制標準氣體濃度誤差較大時，模擬考核樣稀釋倍數(shù)及進入監(jiān)測儀器的路徑與標準氣體相同，對模擬考核樣測試結(jié)果影響較小，但對通常環(huán)境采樣監(jiān)測結(jié)果影響較大。所以上級監(jiān)測部門對4108型二氧化硫分析儀盲樣考核時，不對5008型多元氣體校準儀質(zhì)量流量計（MFC）校準是不夠準確的。
4. 質(zhì)控措施探討
4.1常規(guī)監(jiān)測質(zhì)量控制
采用Dasibi 1000型空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的城市，必須擁有一臺應經(jīng)國家計量部門檢驗標定，并在有效使用期內(nèi)的流量校準儀，定期對5008型多元氣體校準儀質(zhì)量流量計（MFC1和MFC2）進行校準。上一級環(huán)境監(jiān)測部門也要進行隨機監(jiān)督校準檢查。
4.2 盲樣考核質(zhì)量控制
上級監(jiān)測部門的考核盲樣應采用低濃度（50-400ppb）標準氣體，考核時氣體進入監(jiān)測儀器的路徑要保持和通常環(huán)境采樣時環(huán)境空氣進入監(jiān)測儀器的路徑一致；或上級監(jiān)測部門用統(tǒng)一給定的、經(jīng)國家計量部門檢驗標定的、并在有效使用期內(nèi)的稀釋裝置，對考核盲樣濃度稀釋后，考核時氣體進入監(jiān)測儀器的路徑要保持和通常環(huán)境采樣時環(huán)境空氣進入監(jiān)測儀器的路徑一致。
4.3 7001型顆粒物分析儀流量準確
7001型顆粒物分析儀流量的準確直接影響監(jiān)測結(jié)果的準確性。采樣流量應定期校準，對采樣流量達不到要求時應及時更換采樣泵維修套件，早期原裝美國Dasibi 1000型系統(tǒng)應更換采樣泵。
主要參考文獻
1.《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）．中國環(huán)境科學出版社
2．徐雙慶等．全國重點城市空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量考核中質(zhì)量控制的探討．《中國環(huán)境監(jiān)測》2006年第5期
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