环境空气自动监测系统异常处理及运行的质控管理研究

陆骏 曹佳初 金雅薇

摘要：环境空气自动监测系统是环境空气质量标准监测的核心系统，在其使用过程中，不可避免的会出现运行异常现象，需要做好相应处理工作，为其运行质量提供保障。本文首先对环境空气自动监测系统的异常处理方法进行分析，包括流量异常处理、颗粒物监测异常处理、气态污染物分析异常处理等。进而对空气自动监测系统的质控管理提出几点建议对策。

关键字：环境空气；自动监测系统；异常处理；运行质控管理

前言：

环境空气监测是环境空气治理的前提，根据国家《环境空气质量标准》（GB3095-2012），各市开展环境空气监测必须确保结果的可靠性。自2015年以来，新空气质量标准在所有地级以上城市实施，新增PM2.5、臭氧等指标。各市的环境空气自动监测站也作出了相应调整。在环境空气自动监测系统的运行过程，需要做好异常处理和质控管理措施，从而为监测结果的可靠性提供保障。

一、环境空气自动监测系统的异常处理方法

（一）流量异常处理方法

在环境空气自动监测系统中，采样泵是其重要组成部分，24h连续运转，发生异常的几率较高。采样泵出现异常会发出流量警报，在处理过程中，首先要对采样泵工作状态进行检查。目前使用较多的采样泵主要包括颗粒物監测仪与气态污染物分析仪，出现流量报警后，应逐个检查采样泵是否处于正常运行状态，然后对其管路气密性、毛细管洁净程度等进行检查。出现泵转速异常的主要原因是长期磨损导致一些机械粉末增加了轴承转动阻力，需要对其进行及时清理。流量异常还可能是泵膜损坏导致的，应在流量偏低、尚未发出报警时就更换泵膜，同时控制好换膜时的泵头安装方向[1]。

（二）颗粒物监测异常处理

在环境空气自动监测系统中，主要采用振荡天平法和β射线法对颗粒物进行监测。比如采用β射线法进行颗粒物监测，出现异常时主要有以下几种表现：（1）日常审核发现颗粒物浓度的监测数值长时间保持不变，这种情况可能是监测仪纸带耗尽、断开或出现故障而停止运行，需要根据具体原因进行处理；（2）监测仪显示数值不稳定，频繁出现大幅度的上下波动，峰值超过1000，幅值也能达到100～200。这主要是监测仪参数设置存在问题导致的，应调整监测仪参数，包括β射线脉冲关联的门坎值等。调整后还要对监测仪进行质量校准，确保问题被有效排除；（3）PM2.5和PM10出现数据倒挂现象，其主要影响因素包括外界环境条件、颗粒物浓度等。目前环境空气监测系统多数采用热电C14与5030组合方式对PM2.5和PM10进行监测。两种类型的采样管加热方式不同，C14需要恒温加热，5030则采取动态加热方式。在颗粒物浓度较低情况下，恒温加热容易使颗粒物挥发性组分损失，进而出现倒挂现象。采用同一型号监测仪对两种颗粒物进行监测可解决这一问题[2]。

（三）气态污染物分析异常处理

气态污染物分析异常主要是由于气态污染物分析仪老化、各类型分析仪不同、质控跨度偏离设定值等原因导致的。比如O3分析仪使用规范仅对其支管接头材质进行要求，容易忽视电磁阀材质问题，比如使用不锈钢电磁阀，在长期使用后会出现臭氧吸附干扰，导致设定跨度值难以达到。因此，O3监测仪的进出口、电磁阀等关键环节都应使用特氟龙材料零部件。NO2分析仪的跨度和响应时间不符合要求主要是由于冷却系统或反应系统出现异常。其冷却系统应保持-1℃～5℃的工作环境温度，否则会导致光电倍增管不能正常工作。在出现异常时可适当调节供电电压，但不能超过1000V，避免影响光电倍增管使用寿命。若调整或问题仍存在，应清洁反应室或更换老化的光电倍增管。

二、空气自动监测系统的质控管理对策

（一）质控系统异常及解决措施

空气自动监测系统质量控制的关键设备是监测子站内的多气体动态校准仪。如果多气体动态校准仪自身存在运行异常，则难以保证系统监测质量。多气体动态校准仪容易出现的异常状况主要包括流量异常、气态污染物分异异常等，可能经过长时间稳定仍无法达到质控标准。其中，流量异常主要是由于仪器漏气问题导致的，需要确保多气体动态校准仪具有较好的气密性。如果出现异常，应重点检查仪器内外的管路连接部位，借助真空阀等设备进行检测。检测外部漏气问题时，应沿管路进行检查，排除管路破损和接头漏气等问题。此外还要检查活性炭和氧化剂储藏装置是否出现破裂。注意排除可能的故障问题后，对多气体动态校准仪质量流量计进行多点校准，保证斜率和结局等相关系数符合质控要求。如果上述检测未发现故障原因，则可能是零气不纯导致的，应更换零气发生系统的活性炭与氧化剂。应根据具体的异常现象和排查结果，选择解决措施，恢复系统正常运行。

（二）监测系统的质控措施

在空气自动监测系统的质控管理过程中，需要定期对颗粒物监测仪和气态污染物分析仪等仪器设备进行检查，包括颗粒物监测仪的质量校准、流量校准等，以及气态污染物分析仪的精密度检查、零/跨检查、多点检查等。使用NO2分析仪时，应对钼转换效率进行检查，校准动态校准仪的流量。上述质控措施多数都可以通过软件实现，并制成远程质控操作，相关技术规范也逐渐完善，可操作性较高。但在钼炉转换率检查方面，以及颗粒物标准膜校准等，仍存在模糊之处，需要在平时的巡检过程中，检查钼炉转换效率。可将NO作为标气检查，通如浓度为NO标气1/2的臭氧。在颗粒物标准膜校准过程中，热点C14仪器可以计算跨膜值，5030型号则不计算。在搭配使用两种监测仪时，应统一采用校准结果出现的新旧放大值对膜校准结果进行判断。新旧放大值的误差在±5%范围内，即判定为符合质量检查要求。

结束语：

综上所述，环境空气自动监测系统在运行过程中容易出现多种异常现象，通过对其进行排查和处理，采用恰当的处理方法，可以使系统恢复正常运行。在此基础上，按照环境空气质量监测标准要求，做好日常管理和巡检工作，及时发现各种检测仪器的异常问题，并采取相应措施进行排除，确保空气质量检测结果的可靠性。

参考文献：

[1]黄杰.远程控制系统在环境空气自动监测系统中的应用分析[J].环境与发展，2018，30（05）：169-170.

[2]李锷彬.环境空气自动监测系统运行管理的策略与质量控制的信息化研究[J].资源节约与环保，2016（06）：141+144.