便攜式臭氧監測儀比對測量方法的探討

摘 要: 采取比對測量方法將測量環境空氣的紫外光度法臭氧監測儀與便攜式電化學法臭氧監測儀進行比對校準。經過比對測量并對結果進行數理統計， 這2種儀器測量結果呈高度相關，無顯著性差異。
關鍵詞： 臭氧 監測 比對測量

1 前言

　　隨著高檔辦公樓大量出現及人們環保意識逐步增強，要求對甲醛、氡、氨、臭氧、總揮發性有機物、二氧化碳等室內環境空氣指標進行監測。其中某些指標的分析方法雖然有國標，但是實際使用并不理想。如室內空氣中臭氧的分析方法國標采用化學分析法，但在實際使用上由于干擾較多，臭氧標準物質具有不穩定性，無法做到現場分析等，影響監測準確性。國外對于環境空氣中臭氧的監測采用紫外光度法臭氧監測儀，對于居室內臭氧多采用便攜式電化學法臭氧監測儀。目前國內部分單位為監測室內臭氧而購買了該類儀器，但由于國家對臭氧監測儀目前尚無檢定規程，計量部門無法受理該種儀器的計量檢定。因此，本文采取比對測量方法將測量環境空氣的紫外光度法臭氧監測儀與便攜式電化學法臭氧監測儀進行比對校準。

2 實驗部分

2.1 儀器
2.1.1 多點動態氣體校準儀（內含臭氧發生器和臭氧分析裝置）： API700 美國API公司；
2.1.2 多點動態氣體校準儀（內含臭氧發生器）：TE146t 美國TE公司；
2.1.3 臭氧監測儀： TE49C 美國TE公司；
2.1.4 便攜式臭氧監測儀： IQ250-E 美國IST公司；
2.1.5 密封容器：600mL PET材質塑料瓶。

2.2 比對原理

2.2.1 原理
　　用于環境空氣監測的臭氧監測儀采用紫外光度法原理，便攜式臭氧監測儀器采用電化學法原理。前者的測量量程比后者要寬，分辨率比后者高10倍，無論是測量準確度還是精密度都是前者比后者優越。因此，在計量部門暫時還不受理該種儀器計量檢定的情況下，我們考慮采取儀器比對的方法將測量環境空氣的紫外光度法臭氧監測儀與電化學法現場式臭氧監測儀進行比對校準。
　　由于IQ250-E臭氧監測儀為一款擴散式臭氧監測儀器，為使監測儀的探頭處于穩定的臭氧濃度環境中，我們設計了一個裝置。將IQ250-E儀器的測量探頭放置于一個PET塑料容器中，將臭氧輸送導管置于容器的底部，瓶口用密封膜封口，只留一小孔（用于平衡瓶內外壓力）。將臭氧發生器的流量控制在4 L/min，使整個容器內部略呈正壓，保證整個容器內部的臭氧濃度均勻。由于臭氧發生器源源不斷發出臭氧，因此容器壁對臭氧的吸附在此可以忽略不計。每次改變臭氧濃度需等數分鐘，待儀器響應穩定后記錄讀數。連接裝置見圖1。


2.2.2 比對示意圖
2.2.2.1 線性校準（見圖2）

2.2.2.2 比對校準（見圖3）


2.3比對過程

2.3.1 線性校準

　　首先使用API700型多點動態氣體校準儀對參與比對的TE49C臭氧監測儀在其測量量程范圍內進行多點線性校準。校準結果用最小二乘法原理統計得到儀器校準曲線的截距a=-1.4×10-3μmol/mol，斜率b=0.9934, 相關系數r=0.9999。

2.3.2 多點比對測試

　　將TE146t臭氧發生器在比對儀器的測量范圍內分別產生7個濃度（包括零點）的臭氧氣體，先后通入比對儀器（TE49C臭氧監測儀）和一個插入被比對儀器測量探頭的容器中（見圖1）。分別記錄比對儀器和被比對儀器的響應結果，測量結果見表1。
1)被比對儀器(IQ250-E)校準曲線的截距a=-1.6×10-3μmol/mol，斜率b=1.004, 相關系數r=0.9999。
2.3.3 單點精密度比對測試
　　將TE146t臭氧發生器在比對儀器的測量范圍內產生一個濃度的臭氧氣體，先后通入比對儀器（TE49C臭氧監測儀）和插入被比對儀器測量探頭的容器中。待儀器響應穩定后，每分鐘讀取1組數據，重復讀取5組數據，分別記錄比對儀器和被比對儀器的響應結果，測量結果見表2。

2.3.4 2種儀器測量方法的顯著性比較
　　為比較這2種儀器之間的顯著性差異，我們采用數理統計的t檢驗方法，給定顯著性水平a=0.05，自由度f=6，查t表得t(0.05,6)=2.447，計算統計得：t=1.246。由于t< t(0.05,6)，故這2種儀器測量方法之間無顯著性差異。

3 結論

　　經過比對測量并對結果進行數理統計， 這2種儀器測量結果呈高度相關，無顯著性差異，具有良好的一致性。美國IST公司IQ250-E臭氧監測儀具有良好的測量準確度和精密度。