Dasibi 1000型空气质量自动监测系统质量控制探讨
空气质量自动监测中的质量保证和质量控制在《空气和废气监测分析方法》（第四版）中已有详细规定和要求，作者就Dasibi1000型空气自动监测系统的质量控制进行探讨。
1. Dasibi1000型空气自动监测系统质量控制概述
Dasibi1000型空气质量自动监测系统主要由采样系统，监测仪器（4108型二氧化硫分析仪、2108型二氧化氮分析仪、7001型颗粒物分析仪）、校准单元（5008型多元气体校准仪、5011型零气源）、数据存储通讯（8001型数据采集器、COSⅡ多路转换器）环节组成。二氧化硫分、二氧化氮分和7001型颗粒物分析仪将空气中污染物浓度转化成模拟信号输出给8001型数据采集器，经COSⅡ多路转换器由电话线传输给中心站计算机。 5008型多元气体校准仪主要是担负配制标准气体的功能，用于对4108型二氧化硫分析仪、2108型二氧化氮分析仪进行校零和校标。7001型颗粒物分析仪每小时零标自校一次，采样流量按技术规范定期校准。质量控制框图如图1所示。
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2. 仪器校准
2.1 4108型二氧化硫分析仪的校准
Dasibi1000型空气自动监测系统是采用稀释法多元气体校准模式来完成对分析仪的校准和性能检测。二氧化硫分析仪校零时，由零气源提供零气及空气动力，电磁阀控制进入多元气体校准仪零气质量流量计（MFC1范围0-10LPM），经校准总管进入二氧化硫分析仪；二氧化硫分析仪校标时，由零气源提供零气及空气动力，电磁阀控制进入多元气体校准仪零气质量流量计（MFC1），并由钢瓶气提供二氧化硫标准气，电磁阀控制进入多元气体校准仪标气质量流量计（MFC2范围0-100CCM），零气和标准气进入混合室进行混合产生所需浓度的标准气体，经校准总管进入二氧化硫分析仪。
2. 2 2108型二氧化氮分析仪的校准
方法与4108型二氧化硫分析仪的校准类似。
2. 3 7001型颗粒物分析仪的校准
在7001型颗粒物分析仪正常工作情况下，将标准流量计串接到仪器进气口，按说明书操作规程校准，使流量稳定在16.7LPM。
2.4 问题提出
7001型颗粒物分析仪流量按说明书中操作规程校准，基本就能达到质量控制要求。从4108型二氧化硫分析仪和2108型二氧化氮分析仪的校准可以看出，影响所配标准气体浓度的因素有三：一是标准气浓度的准确性，由标准气生产单位严格控制，监测人员在试用期内使用即可；二是5011型零气源提供零气的纯度，一般零气的质量按仪器说明书及时更换活性炭和分子筛等吸附剂可以达到指标要求；三是5008型多元气体校准仪质量流量计的准确性。仪器在长时间连续运行过程中由于电路、气路的变化会引起流量的误差，直接影响监测数据的准确性。所以质量流量计的定期校准非常必要。实际中，大多数监测人员在平时质量控制、或在上级站盲样考核中都疏忽了对5008型多元气体校准仪质量流量计的校准。不对5008型多元气体校准仪质量流量计校准是达不到质量控制目的的。
3. 试验检验
3.1 检验目的
检验Dasibi 1000型空气自动监测系统5008型多元气体校准仪在配制标准气体浓度误差较大时，对通常环境采样监测结果和盲样考核测试结果的影响。
3.2试验仪器与标气
美国Dasibi1000系统4108型二氧化硫分析仪、5008型多元气体校准仪、5011型零气源；美国Bios公司生产的DC-2M型流量校准仪；国家环境保护部标准样品研究所生产的二氧化硫标准气两瓶（1号钢瓶气浓度52.3ppm、2号钢瓶气浓度51.7ppm）。
3. 3试验方法
模拟113个全国环境保护重点城市监测站空气自动监测二氧化硫考核，采用标准气量值追踪法。试验是在2008型多元气体校准仪标气质量流量计MFC2 流量保持不变，零气质量流量计MFC1流量分别在三种状态下（状态Ⅰ准确校准；状态Ⅱ调高约20%；状态Ⅲ调低约20%）测定模拟考核样。首先对多元气体校准仪标气质量流量计校准，标气质量流量计MFC2通常是根据标准钢瓶气浓度的不同使用有一定范围，所以采用多点校准。校准参数见表1。零气质量流量计 MFC1通常使用在量程的50%处，所以采用单点校准。校准参数见表2。零气质量流量计MFC1校准流量在三种状态下配置标准气浓度由以下公式计算。配制标准气标称浓度按标称流量计算，配制标准气实际浓度按校准流量计算，结果见表3。C(gas)=C(CYL)×FG/(FZ+FG)
C(gas)-配制标准气浓度，ppb；
C(CYL)-1号钢瓶气标牌浓度，ppm；
FG-钢瓶气流量，CCM；
FZ-零气流量，LPM。
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表1 多元气体校准仪标气质量流量计MFC2校准参数
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表2 多元气体校准仪零气质量流量计MFC1校准参数
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表3 1号钢瓶气在三种状态下配制标准气浓度
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3.3.1 MFC1 状态Ⅰ
准确校准多元气体校准仪标气质量流量计MFC2流量和零气质量流量计MFC1流量，检查仪器各项参数在指标范围。二氧化硫分析仪零点校准后，把1号钢瓶气作为工作标准，将标牌浓度值C(CYL)1输入多元气体校准仪，配制浓度400ppb的标准气体，二氧化硫分析仪校标，调整二氧化硫分析仪Spna数值，反复校零、校标，使其显示值V1稳定在400ppb。多元气体校准仪状态不变，把2号钢瓶气作为模拟考核样测试三次，记录二氧化硫分析仪显示值分别为V21、V22、V23，通过比值计算模拟考核样2号钢瓶气浓度值C2，计算公式如下：
C2(1,2,3)=（V2(1,2,3)/ V1）×C(CYL)1
C2=（C21+C22+C23 ）/3
相对误差（%）=((C2－C(CYL)2)/ C(CYL)2)×100%
式中C(CYL)1：配制400ppb标准气体时1号钢瓶气标牌浓度，ppm；
V1：配制400ppb标准气体时二氧化硫分析仪显示值，ppb；
V21、V22、V23：三次测试模拟考核样二氧化硫分析仪显示值，ppm；
C21、C22、C23：三次模拟考核样2号钢瓶气测试浓度，ppm；
C2：模拟考核样2号钢瓶气测试平均浓度，ppm；
C(CYL)2：模拟考核样2号钢瓶气标牌浓度。
3.3.2 MFC1 状态Ⅱ
多元气体校准仪标气质量流量计MFC2流量不变，将零气质量流量计MFC1流量调高20%（满量程的50%处：校准值为5.975LPM）,其它同3.3.1。
3.3.3 MFC1 状态Ⅲ
多元气体校准仪标气质量流量计MFC2流量不变，将零气质量流量计MFC1流量调低20%（满量程的50%处：校准值为4.008LPM）,其它同3.3.1。
3.4.结果与分析
3.4.1试验结果
试验结果见表4。零气质量流量计MFC1流量在误差约±20%的状况下，多元气体校准仪所配400ppb标准气体浓度误差在-16.8%—24.8%之间（见表3），对模拟考核样2号钢瓶气测试结果与其标牌值相对误差较小（均在±2%以内），对二氧化硫分析仪Span读数（356—513）影响较大。
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表4 MFC1在不同流量状况下对模拟考核样的测定结果
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3.4.2结果分析
零气质量流量计MFC1在状态Ⅱ时（标称流量5LPM，校准流量6LPM），用1号钢瓶气配制400ppb标准气体，多元气体校准仪按标称流量配气，所配气体浓度就偏低，调高二氧化硫分析仪Span读数，使其二氧化硫分析仪显示值为400ppb。测试模拟考核样2号钢瓶气时，多元气体校准仪仍按标称流量配气，配气浓度同样偏低，所以测试结果与零气质量流量计MFC1在状态Ⅰ时的测试结果比较误差较小。由于Span读数从426调到513，所以对通常环境采样监测结果有正的较大的影响。零气质量流量计MFC1在状态Ⅲ时（标称流量5LPM，校准流量4LPM），测试有类似规律。用1号钢瓶气配制 400ppb标准气体，多元气体校准仪按标称流量配气，所配气体浓度就偏高，调低二氧化硫分析仪Span读数，使其二氧化硫分析仪显示值为400ppb。测试模拟考核样2号钢瓶气时，多元气体校准仪仍按标称流量配气，配气浓度同样偏高，所以测试结果与零气质量流量计MFC1在状态Ⅰ时的测试结果比较误差仍较小，由于Span读数从426调到356，所以对通常环境采样监测结果有负的较大的影响。
3.4.3 结论：
Dasibi 1000型空气自动监测系统5008型多元气体校准仪在配制标准气体浓度误差较大时，模拟考核样稀释倍数及进入监测仪器的路径与标准气体相同，对模拟考核样测试结果影响较小，但对通常环境采样监测结果影响较大。所以上级监测部门对4108型二氧化硫分析仪盲样考核时，不对5008型多元气体校准仪质量流量计（MFC）校准是不够准确的。
4. 质控措施探讨
4.1常规监测质量控制
采用Dasibi 1000型空气自动监测系统的城市，必须拥有一台应经国家计量部门检验标定，并在有效使用期内的流量校准仪，定期对5008型多元气体校准仪质量流量计（MFC1和MFC2）进行校准。上一级环境监测部门也要进行随机监督校准检查。
4.2 盲样考核质量控制
上级监测部门的考核盲样应采用低浓度（50-400ppb）标准气体，考核时气体进入监测仪器的路径要保持和通常环境采样时环境空气进入监测仪器的路径一致；或上级监测部门用统一给定的、经国家计量部门检验标定的、并在有效使用期内的稀释装置，对考核盲样浓度稀释后，考核时气体进入监测仪器的路径要保持和通常环境采样时环境空气进入监测仪器的路径一致。
4.3 7001型颗粒物分析仪流量准确
7001型颗粒物分析仪流量的准确直接影响监测结果的准确性。采样流量应定期校准，对采样流量达不到要求时应及时更换采样泵维修套件，早期原装美国Dasibi 1000型系统应更换采样泵。
主要参考文献
1.《空气和废气监测分析方法》（第四版）．中国环境科学出版社
2．徐双庆等．全国重点城市空气自动监测系统质量考核中质量控制的探讨．《中国环境监测》2006年第5期
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