探析环境空气自动监测中的质量保证和控制
摘要：随着社会不断发展，国家越来越重视生态文明建设，为了更加准确地反映环境空气质量状况及变化趋势，各地布设了许多空气自动监测站。为确保发挥其作用，就必须对自动监测的质量做出控制，保证自动监测的质量。环境空气自动监测的质量保证和质量控制与工作人员的技能、仪器设备的性能、日常管理维护等因素有关。只有确保环境空气自动监测的质量，空气监测的结果才会更为可靠。为此，本文就环境空气自动监测中的质量保证和质量控制做出分析。
关键词：环境空气自动监测；质量保证；质量控制
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0128-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.074
Abstract： With the continuous development of society， the state has paid more and more attention to the construction of ecological civilization. In order to more accurately reflect the status and trend of environmental air quality， many air automatic monitoring stations have been set up throughout the country. How to ensure that its role is played， then the quality of automatic monitoring must be controlled to ensure the quality of automatic monitoring. The quality assurance and quality control in the automatic monitoring of the ambient air are related to the staffs capabilities， equipment performance， management and maintenance and other factors. Only by ensuring the quality of the automatic monitoring of the ambient air can the results of air monitoring be reliable and credible. This article analyzes the quality assurance and quality control in the automatic monitoring of ambient air.
Keywords： Ambient air automatic monitoring； Quality assurance； Quality control
质量保证和质量控制是环境空气自动监测中极为重要的组成环节，也是环境空气质量监测的核心内容。环境空气自动监测的质量保证与控制主要是建立落实质量保证制度，站点设备日常巡检维护，量值溯源与标准传递，站房内外环境检查，监测数据的有效性审核，对新监测方法的验证，工作人员的考核培训等等。经过科研人员的不懈研究，现已归纳出一套针对环境空气自动监测系统质量保证和质量控制流程，具体包含了以下内容：
1 站房内外环境保证
首先要确保监测站房内外环境正常，才能更好开展质量保证与控制工作。站房外需要注意采样口周边环境变化，对影响采样或长光程监测光束的树枝等应及时清理，每周检查记录周边相关污染源情况，判断是否影响自动监测数据的有效性。
站房内温湿度也必须控制在合理范围，其中温度25℃范围左右，相对湿度保持80%以下，同时冬夏季注意温差变化，防止采样管路出现冷凝现象。这就需要对站房温湿度进行调整控制，并采取适当的加热措施以确保采样总管正常工作，同时检查相关配套设施及仪器监测参数，确保空气自动监测站连续稳定运行[1]。
2 确保标准和量值的传递性和可追踪性
质量传递和追踪过程实际就是在严格的温度湿度下用传递仪器将国家标准物质或者钢瓶气传递到发生装置或待鉴定的物质上面去，由此来实现对上一级物质的追踪，传递后可以用作自动监测系统子站监测仪器校准所采用的一级标准。在对上級物质进行追踪之外还需要对流量的测定装置进行检测和校准。校准所采用的标准流量计需要按时到计量院向国家的一级标准的流量计进行检测和校准。方便用校准后的流量计对各个监测的仪器进行检查校准[2-3]。
3 严格控制监测子站的总采样流量和监测仪器流量的质量
气体样本在总采样管滞留时间的长短会影响到环境空气自动监测仪器的监测结果，当气体样本从采样口到监测仪器的滞留时间大于30s的时候，监测仪器会产生响应损失的现象。所以在进行总采样管设计和安装的时候，要充分考虑到这个问题，合理的进行结构设计，确保滞留气体样品的滞留时间小于20s。此外，仪器都有稳定的采样流量，在采样流量发生变化之后，会发生仪器响应滞后、数据漂移等现象，严重降低自动监测的数据的可靠性。为了避免这种现象的发生，应该定期对仪器的气路流量进行检查，确保流量漂移在误差允许范围[4]。
4 定期对颗粒物分析仪进行手工比对
颗粒物手工比对就是监测室工作人员严格按照采样规范，在规定时间点对所选取的监测站站点同步手工连续采集颗粒物，与自动监测站点的颗粒物自动采样装置所采集的数据进行比对分析，以便掌握空气自动监测与手工监测上的差异。如误差较大，需要工作人员及时查找原因，确定是否由于仪器误差引起，并对差异进行分析修正，在差异修正后，还需展开数据复查确认工作，确保修正后的仪器参数符合要求。
5 监测仪器的多点校准及线性检查
动态多点校准指的是用已知浓度的标准气体通过气体发生装置配置出不同浓度的标准气体，将这些不同浓度的标准气体输入到各气体分析仪内来进行检查校准。在进行多点校准的时候至少要设置5个以上的浓度点。用这种方法进行校准较为准确可靠，在监测仪器的校准和检查中应用非常的广泛。用这种方法进行校准的时候，在多点响应之后根据每个点响应的内容绘制出仪器的响应曲线。在处理响应曲线的时候常常用最小方差回归法来得到模拟曲线的斜率和截距。
6 空气监测子站内监测仪器的单点校准和日常校准维护
为了确保监测数据的准确可靠，就必须要对子站的仪器进行日常的维护和校准，在进行这项工作的时候一般使用的单点校准的方法。单点校准就是对仪器的零点、精度、跨度进行检查校准。单点校准应该每隔一段时间就进行一次，以此来保证监测仪器的各项性能指标能够符合监测的要求，使监测仪器能够出色的完成任务。如果单点校准出现了偏差，工作人员就要及时的去调节监测子站的监测仪器，确保仪器能够进行正常的工作。在对监测仪器进行检修之前要事先记录好仪器的零值和跨响应值，以便工作人员查阅，寻找故障发生的原因，了解仪器漂移的程度，对问题的数据进行分析和修改。如果仪器漂移过大而且有变化，那么就应该放弃数据重新进行多点校准；如果仪器漂移始终在一个值附近，那么就可以用漂移加上监测仪器的监测值来得到修正值，修正值也同样具有有效性和准确性。
7 对监测数据进行合理的处理并判断数据的有效性
在进行监测的时候由于各种各样的原因常常会出现异常数据，这就需要我们对监测数据进行有效性审核。负值现象就是环境空气自动监测中的一个常见的数据问题。发生这种情况的原因主要有：（1）仪器发生了负的漂移。如果仪器的负漂移过大，就容易出现负值，工作人员可以根据日常校准的响应值来进行判断是否是这种原因，然后再对仪器数据进行修正，抵消负漂移带来的影响；（2）仪器没有进行检出。如果是这种原因的话，工作人员可以对检出限值进行修正；（3）仪器发生故障。如果监测数据是一个确定的负值，不随时间改变，那么就可以判断仪器发生了故障，应该将这些无效的数据删除。另外一种常见的问题就是停电后的数据问题，监测仪器在刚开机之后不能立刻进入工作状态，需要一定时间的预热。如果监测子站发生了停电现象，那么工作人员应该删除监测仪器预热阶段的数据，预热时间的长短与监测仪器本身的性能和停电时间的长短有关。在实际工作中，工作人员可以通过对数据的分析来对停电时间进行判断。如果是短时间的停电，仪器的预热时间绝大部分都在一小时以下，所以工作人员应该删除一小时内的监测数据，如果是长时间的停电，那么就必须对仪器的预热时间进行严格的判断并且检查监测仪器的相关性能，只有当仪器参数正常却不是预热阶段时，才可以认定监测数据有效。
除了负值现象，在监测中有时还会出现一些特殊的监测值，在发生这种情况时应认真排查原因，如果仪器发生故障要对仪器进行及时检修。还有种情况为可吸入颗粒物PM10和细颗粒物PM2.5数据倒挂现象，按照定义，PM2.5属于PM10的一部分，正常监测时后者浓度应大于前者。但在实际监测工作中，偶尔会出现PM2.5浓度大于PM10浓度的“异常现象”，也就是俗称的“倒挂”，该成因主要是温湿度差别过大，这就需要工作人员去判断是由于天气原因还是仪器异常导致，根据实际情况检修仪器或者对相关数值审核时进行修正。
8 结语
环境空气自动监测系统要建立起一套严格的质量保证和质量控制体系，只有这样才可以确保监测数据的准确有效，本文提到的方法是工作人員和科研人员根据自身多年的实际工作经验得到的，具有很大的实际应用价值，相关人员在进行工作时可根据自身仪器的不同选择合适的方法来提高自动监测的质量，以此确保空气监测数据的真实性与有效性。
参考文献
[1]云慧，郭继勇，张大伟等.环境空气质量自动监测系统中动态校准仪臭氧浓度的复现性研究[J].中国环境监测，2015，（6）.
[2]滕曼，姚雅伟，付强.京津冀地区环境空气PM2.5自动监测现场比对研究[J].环境工程学报，2015，（1）：331-334.
[3]郑瑶，邢梦林，申剑等.环境空气质量新标准对郑州和开封空气质量评价的影响[J].中国环境监测，2015，31（2）.
[4]张琰，卢海燕.环境空气质量新标准对博罗县空气质量评价结果的影响[J].环境科学与管理，2016，41（7）：176-178.
收稿日期：2018-04-11
作者简介：王兴杰（1987-），男，本科，助理工程师，研究方向为环境监测。
关键词：环境空气自动监测；质量保证；质量控制
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0128-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.074
Abstract： With the continuous development of society， the state has paid more and more attention to the construction of ecological civilization. In order to more accurately reflect the status and trend of environmental air quality， many air automatic monitoring stations have been set up throughout the country. How to ensure that its role is played， then the quality of automatic monitoring must be controlled to ensure the quality of automatic monitoring. The quality assurance and quality control in the automatic monitoring of the ambient air are related to the staffs capabilities， equipment performance， management and maintenance and other factors. Only by ensuring the quality of the automatic monitoring of the ambient air can the results of air monitoring be reliable and credible. This article analyzes the quality assurance and quality control in the automatic monitoring of ambient air.
Keywords： Ambient air automatic monitoring； Quality assurance； Quality control
质量保证和质量控制是环境空气自动监测中极为重要的组成环节，也是环境空气质量监测的核心内容。环境空气自动监测的质量保证与控制主要是建立落实质量保证制度，站点设备日常巡检维护，量值溯源与标准传递，站房内外环境检查，监测数据的有效性审核，对新监测方法的验证，工作人员的考核培训等等。经过科研人员的不懈研究，现已归纳出一套针对环境空气自动监测系统质量保证和质量控制流程，具体包含了以下内容：
1 站房内外环境保证
首先要确保监测站房内外环境正常，才能更好开展质量保证与控制工作。站房外需要注意采样口周边环境变化，对影响采样或长光程监测光束的树枝等应及时清理，每周检查记录周边相关污染源情况，判断是否影响自动监测数据的有效性。
站房内温湿度也必须控制在合理范围，其中温度25℃范围左右，相对湿度保持80%以下，同时冬夏季注意温差变化，防止采样管路出现冷凝现象。这就需要对站房温湿度进行调整控制，并采取适当的加热措施以确保采样总管正常工作，同时检查相关配套设施及仪器监测参数，确保空气自动监测站连续稳定运行[1]。
2 确保标准和量值的传递性和可追踪性
质量传递和追踪过程实际就是在严格的温度湿度下用传递仪器将国家标准物质或者钢瓶气传递到发生装置或待鉴定的物质上面去，由此来实现对上一级物质的追踪，传递后可以用作自动监测系统子站监测仪器校准所采用的一级标准。在对上級物质进行追踪之外还需要对流量的测定装置进行检测和校准。校准所采用的标准流量计需要按时到计量院向国家的一级标准的流量计进行检测和校准。方便用校准后的流量计对各个监测的仪器进行检查校准[2-3]。
3 严格控制监测子站的总采样流量和监测仪器流量的质量
气体样本在总采样管滞留时间的长短会影响到环境空气自动监测仪器的监测结果，当气体样本从采样口到监测仪器的滞留时间大于30s的时候，监测仪器会产生响应损失的现象。所以在进行总采样管设计和安装的时候，要充分考虑到这个问题，合理的进行结构设计，确保滞留气体样品的滞留时间小于20s。此外，仪器都有稳定的采样流量，在采样流量发生变化之后，会发生仪器响应滞后、数据漂移等现象，严重降低自动监测的数据的可靠性。为了避免这种现象的发生，应该定期对仪器的气路流量进行检查，确保流量漂移在误差允许范围[4]。
4 定期对颗粒物分析仪进行手工比对
颗粒物手工比对就是监测室工作人员严格按照采样规范，在规定时间点对所选取的监测站站点同步手工连续采集颗粒物，与自动监测站点的颗粒物自动采样装置所采集的数据进行比对分析，以便掌握空气自动监测与手工监测上的差异。如误差较大，需要工作人员及时查找原因，确定是否由于仪器误差引起，并对差异进行分析修正，在差异修正后，还需展开数据复查确认工作，确保修正后的仪器参数符合要求。
5 监测仪器的多点校准及线性检查
动态多点校准指的是用已知浓度的标准气体通过气体发生装置配置出不同浓度的标准气体，将这些不同浓度的标准气体输入到各气体分析仪内来进行检查校准。在进行多点校准的时候至少要设置5个以上的浓度点。用这种方法进行校准较为准确可靠，在监测仪器的校准和检查中应用非常的广泛。用这种方法进行校准的时候，在多点响应之后根据每个点响应的内容绘制出仪器的响应曲线。在处理响应曲线的时候常常用最小方差回归法来得到模拟曲线的斜率和截距。
6 空气监测子站内监测仪器的单点校准和日常校准维护
为了确保监测数据的准确可靠，就必须要对子站的仪器进行日常的维护和校准，在进行这项工作的时候一般使用的单点校准的方法。单点校准就是对仪器的零点、精度、跨度进行检查校准。单点校准应该每隔一段时间就进行一次，以此来保证监测仪器的各项性能指标能够符合监测的要求，使监测仪器能够出色的完成任务。如果单点校准出现了偏差，工作人员就要及时的去调节监测子站的监测仪器，确保仪器能够进行正常的工作。在对监测仪器进行检修之前要事先记录好仪器的零值和跨响应值，以便工作人员查阅，寻找故障发生的原因，了解仪器漂移的程度，对问题的数据进行分析和修改。如果仪器漂移过大而且有变化，那么就应该放弃数据重新进行多点校准；如果仪器漂移始终在一个值附近，那么就可以用漂移加上监测仪器的监测值来得到修正值，修正值也同样具有有效性和准确性。
7 对监测数据进行合理的处理并判断数据的有效性
在进行监测的时候由于各种各样的原因常常会出现异常数据，这就需要我们对监测数据进行有效性审核。负值现象就是环境空气自动监测中的一个常见的数据问题。发生这种情况的原因主要有：（1）仪器发生了负的漂移。如果仪器的负漂移过大，就容易出现负值，工作人员可以根据日常校准的响应值来进行判断是否是这种原因，然后再对仪器数据进行修正，抵消负漂移带来的影响；（2）仪器没有进行检出。如果是这种原因的话，工作人员可以对检出限值进行修正；（3）仪器发生故障。如果监测数据是一个确定的负值，不随时间改变，那么就可以判断仪器发生了故障，应该将这些无效的数据删除。另外一种常见的问题就是停电后的数据问题，监测仪器在刚开机之后不能立刻进入工作状态，需要一定时间的预热。如果监测子站发生了停电现象，那么工作人员应该删除监测仪器预热阶段的数据，预热时间的长短与监测仪器本身的性能和停电时间的长短有关。在实际工作中，工作人员可以通过对数据的分析来对停电时间进行判断。如果是短时间的停电，仪器的预热时间绝大部分都在一小时以下，所以工作人员应该删除一小时内的监测数据，如果是长时间的停电，那么就必须对仪器的预热时间进行严格的判断并且检查监测仪器的相关性能，只有当仪器参数正常却不是预热阶段时，才可以认定监测数据有效。
除了负值现象，在监测中有时还会出现一些特殊的监测值，在发生这种情况时应认真排查原因，如果仪器发生故障要对仪器进行及时检修。还有种情况为可吸入颗粒物PM10和细颗粒物PM2.5数据倒挂现象，按照定义，PM2.5属于PM10的一部分，正常监测时后者浓度应大于前者。但在实际监测工作中，偶尔会出现PM2.5浓度大于PM10浓度的“异常现象”，也就是俗称的“倒挂”，该成因主要是温湿度差别过大，这就需要工作人员去判断是由于天气原因还是仪器异常导致，根据实际情况检修仪器或者对相关数值审核时进行修正。
8 结语
环境空气自动监测系统要建立起一套严格的质量保证和质量控制体系，只有这样才可以确保监测数据的准确有效，本文提到的方法是工作人員和科研人员根据自身多年的实际工作经验得到的，具有很大的实际应用价值，相关人员在进行工作时可根据自身仪器的不同选择合适的方法来提高自动监测的质量，以此确保空气监测数据的真实性与有效性。
参考文献
[1]云慧，郭继勇，张大伟等.环境空气质量自动监测系统中动态校准仪臭氧浓度的复现性研究[J].中国环境监测，2015，（6）.
[2]滕曼，姚雅伟，付强.京津冀地区环境空气PM2.5自动监测现场比对研究[J].环境工程学报，2015，（1）：331-334.
[3]郑瑶，邢梦林，申剑等.环境空气质量新标准对郑州和开封空气质量评价的影响[J].中国环境监测，2015，31（2）.
[4]张琰，卢海燕.环境空气质量新标准对博罗县空气质量评价结果的影响[J].环境科学与管理，2016，41（7）：176-178.
收稿日期：2018-04-11
作者简介：王兴杰（1987-），男，本科，助理工程师，研究方向为环境监测。
