便携式臭氧监测仪比对测量方法的探讨

摘 要: 采取比对测量方法将测量环境空气的紫外光度法臭氧监测仪与便携式电化学法臭氧监测仪进行比对校准。经过比对测量并对结果进行数理统计， 这2种仪器测量结果呈高度相关，无显著性差异。
关键词： 臭氧 监测 比对测量

1 前言

　　随着高档办公楼大量出现及人们环保意识逐步增强，要求对甲醛、氡、氨、臭氧、总挥发性有机物、二氧化碳等室内环境空气指标进行监测。其中某些指标的分析方法虽然有国标，但是实际使用并不理想。如室内空气中臭氧的分析方法国标采用化学分析法，但在实际使用上由于干扰较多，臭氧标准物质具有不稳定性，无法做到现场分析等，影响监测准确性。国外对于环境空气中臭氧的监测采用紫外光度法臭氧监测仪，对于居室内臭氧多采用便携式电化学法臭氧监测仪。目前国内部分单位为监测室内臭氧而购买了该类仪器，但由于国家对臭氧监测仪目前尚无检定规程，计量部门无法受理该种仪器的计量检定。因此，本文采取比对测量方法将测量环境空气的紫外光度法臭氧监测仪与便携式电化学法臭氧监测仪进行比对校准。

2 实验部分

2.1 仪器
2.1.1 多点动态气体校准仪（内含臭氧发生器和臭氧分析装置）： API700 美国API公司；
2.1.2 多点动态气体校准仪（内含臭氧发生器）：TE146t 美国TE公司；
2.1.3 臭氧监测仪： TE49C 美国TE公司；
2.1.4 便携式臭氧监测仪： IQ250-E 美国IST公司；
2.1.5 密封容器：600mL PET材质塑料瓶。

2.2 比对原理

2.2.1 原理
　　用于环境空气监测的臭氧监测仪采用紫外光度法原理，便携式臭氧监测仪器采用电化学法原理。前者的测量量程比后者要宽，分辨率比后者高10倍，无论是测量准确度还是精密度都是前者比后者优越。因此，在计量部门暂时还不受理该种仪器计量检定的情况下，我们考虑采取仪器比对的方法将测量环境空气的紫外光度法臭氧监测仪与电化学法现场式臭氧监测仪进行比对校准。
　　由于IQ250-E臭氧监测仪为一款扩散式臭氧监测仪器，为使监测仪的探头处于稳定的臭氧浓度环境中，我们设计了一个装置。将IQ250-E仪器的测量探头放置于一个PET塑料容器中，将臭氧输送导管置于容器的底部，瓶口用密封膜封口，只留一小孔（用于平衡瓶内外压力）。将臭氧发生器的流量控制在4 L/min，使整个容器内部略呈正压，保证整个容器内部的臭氧浓度均匀。由于臭氧发生器源源不断发出臭氧，因此容器壁对臭氧的吸附在此可以忽略不计。每次改变臭氧浓度需等数分钟，待仪器响应稳定后记录读数。连接装置见图1。


2.2.2 比对示意图
2.2.2.1 线性校准（见图2）

2.2.2.2 比对校准（见图3）


2.3比对过程

2.3.1 线性校准

　　首先使用API700型多点动态气体校准仪对参与比对的TE49C臭氧监测仪在其测量量程范围内进行多点线性校准。校准结果用最小二乘法原理统计得到仪器校准曲线的截距a=-1.4×10-3μmol/mol，斜率b=0.9934, 相关系数r=0.9999。

2.3.2 多点比对测试

　　将TE146t臭氧发生器在比对仪器的测量范围内分别产生7个浓度（包括零点）的臭氧气体，先后通入比对仪器（TE49C臭氧监测仪）和一个插入被比对仪器测量探头的容器中（见图1）。分别记录比对仪器和被比对仪器的响应结果，测量结果见表1。
1)被比对仪器(IQ250-E)校准曲线的截距a=-1.6×10-3μmol/mol，斜率b=1.004, 相关系数r=0.9999。
2.3.3 单点精密度比对测试
　　将TE146t臭氧发生器在比对仪器的测量范围内产生一个浓度的臭氧气体，先后通入比对仪器（TE49C臭氧监测仪）和插入被比对仪器测量探头的容器中。待仪器响应稳定后，每分钟读取1组数据，重复读取5组数据，分别记录比对仪器和被比对仪器的响应结果，测量结果见表2。

2.3.4 2种仪器测量方法的显著性比较
　　为比较这2种仪器之间的显著性差异，我们采用数理统计的t检验方法，给定显著性水平a=0.05，自由度f=6，查t表得t(0.05,6)=2.447，计算统计得：t=1.246。由于t< t(0.05,6)，故这2种仪器测量方法之间无显著性差异。

3 结论

　　经过比对测量并对结果进行数理统计， 这2种仪器测量结果呈高度相关，无显著性差异，具有良好的一致性。美国IST公司IQ250-E臭氧监测仪具有良好的测量准确度和精密度。