野外在線式大氣負(fù)氧離子監(jiān)測儀的準(zhǔn)確度問題

空氣負(fù)離子指數(shù)是一項重要空氣質(zhì)量評估參數(shù)，現(xiàn)在很多地方的、已經(jīng)將空氣負(fù)離子指數(shù)做為日常環(huán)境因子納入常規(guī)監(jiān)測，國內(nèi)部分城市已將空氣負(fù)離子指數(shù)加入到日常天氣預(yù)報的一個標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。不過，我們很多人來說，對空氣負(fù)離子指數(shù)接觸最多的應(yīng)該是很多景區(qū)在對外宣傳當(dāng)?shù)丨h(huán)境時安裝的各種空氣質(zhì)量指示牌，而這其中，空氣負(fù)離子指數(shù)往往是宣傳信息中最重要的一個參數(shù)。

常見的各大景區(qū)空氣質(zhì)量指數(shù)公示牌

雖然這些數(shù)據(jù)公示牌可以讓人民更好的了解當(dāng)?shù)氐膶崟r空氣質(zhì)量，但是細(xì)看之下，似乎這些公示牌公布的數(shù)據(jù)都有一點不太對勁，特別是其中的負(fù)氧離子指數(shù)這個，明顯比我們認(rèn)知的要高很多。實際中，包括世衛(wèi)組織建議的標(biāo)準(zhǔn)也就是：負(fù)氧離子濃度高于1500個/立方厘米以上，就算是清新空氣，而我們國家也在2016年發(fā)布了：LY /T 2586-2016 空氣負(fù)（氧）離子濃度觀測技術(shù)規(guī)范，里面也明確定義了空氣負(fù)氧離子指數(shù)與空氣質(zhì)量的對應(yīng)表，里面也明確指出：負(fù)氧離子濃度高于3000個/立方厘米以上就屬于一級空氣。

當(dāng)然，常規(guī)意義上，我們知道對很多指標(biāo)來講，往往是數(shù)值越高越理想，但是既然我們的國家標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)值設(shè)定等級劃分值，也就意味著對于很多場所來講，實際的空氣負(fù)離子指數(shù)應(yīng)該也就居于標(biāo)準(zhǔn)中2級~4級的水平才對，因為標(biāo)準(zhǔn)首先是要能覆蓋大多數(shù)場景才有意義，不然標(biāo)準(zhǔn)就沒必要將數(shù)值定的這么低。這也就是為什么現(xiàn)在很多人看到包括各種景區(qū)、公園公布的空氣質(zhì)量指數(shù)時有很大的疑問，因為它們公布出來的數(shù)據(jù)往往是比國家標(biāo)準(zhǔn)中定義的的一級標(biāo)準(zhǔn)還要高很多倍，那這里可能就有一個問題：到底是這些景區(qū)公布出來的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確？還是它們所安裝的負(fù)氧離子監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)有明顯異常？

廣州科技有限公司是一家致力于環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測的集成供應(yīng)商，特別是在空氣負(fù)離子監(jiān)測領(lǐng)域，我們是日本空氣負(fù)氧離子監(jiān)測設(shè)備制造商：COM SYSTEM公司在國內(nèi)的服務(wù)商，COM SYSTEM公司生產(chǎn)的COM-3200PROII、COM-3600、COM-3800、COM-3400等一系列空氣正&負(fù)離子檢測儀代表了行業(yè)內(nèi)最的性能和精確度，產(chǎn)品也獲得了包括國內(nèi)諸多氣象系統(tǒng)、林業(yè)系統(tǒng)、及相關(guān)大型專業(yè)機構(gòu)的認(rèn)可，在國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域有相當(dāng)多的應(yīng)用。廣州科技有限公司不但致力于空氣負(fù)離子檢測儀設(shè)備的銷售&維護，同時也對諸多客戶提供全面的技術(shù)支持服務(wù)。所以，我們也經(jīng)常碰到許多客戶來問我們關(guān)于空氣負(fù)離子檢測儀數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度問題，對于，我們也做了相關(guān)的驗證。

我們的工程師在某景區(qū)進行的實地檢測對比景區(qū)自己監(jiān)測的數(shù)據(jù)

檢測設(shè)備為：COM-3200PRO II空氣負(fù)離子檢測儀（有第三方CMA機構(gòu)檢測認(rèn)證）

多點采樣檢測，濕度比較大的低洼場所值為3000~4000個/立方厘米

瀑布邊上是測量到的值為：9000個/立方厘米左右

通過對比，我們發(fā)現(xiàn)，我們的檢測設(shè)備測量到的數(shù)據(jù)平均在2000個/立方厘米左右，值為靠近水源的位置：如靠近瀑布邊上，測量數(shù)據(jù)多在3000~4000個/立方厘米左右，值位于瀑布邊上，值可以去到9000~10000個/立方厘米左右。單看測量數(shù)據(jù)，該景區(qū)的空氣質(zhì)量是妥妥的高于一級空氣的標(biāo)準(zhǔn)，空氣質(zhì)量相當(dāng)優(yōu)異。但是景區(qū)自己的公布的監(jiān)測數(shù)據(jù)明顯比我們實地測量的值要高上幾個數(shù)量級，明顯比常理正常值偏高了很多，而恰恰是這些有明顯飄高的數(shù)據(jù)就會讓一些真正專業(yè)的人員看出不對，甚至還有可能認(rèn)為是弄虛作假的問題。但是在我們看來，很可能主要原因就出在設(shè)備的使用不當(dāng)方面，因為對于專業(yè)的監(jiān)測設(shè)備來講，不但要考慮設(shè)備的自身誤差參數(shù)，更重要的還要考慮設(shè)備的安裝地點、使用環(huán)境、日常維護等多種外在的干擾因素，這樣才能全面的制定設(shè)備的日常維護事項，盡可能的消除測量誤差。

對于空氣負(fù)離子檢測儀數(shù)據(jù)飄高的問題，我們也有全面的了解，也一直為不同的客戶提供預(yù)防&解決方案。在這里我們總結(jié)一下原因，希望對大家有幫助：

1.      工作環(huán)境對于測量的影響

空氣負(fù)氧離子的產(chǎn)生源于空氣、陽光、綠植、大地和水分，空氣負(fù)離子不是一種獨立的物質(zhì)，它是空氣中的氧分子和水分子在獲得&丟失自由電子后，變成的帶負(fù)電荷且?guī)а踉拥牟环€(wěn)定離子，自由電子的獲得，主要就是來源于陽光（宇宙射線）、大地（天然放射性物質(zhì)）、綠色植物自身的光合作用等，所以不同的工作環(huán)境，本身對負(fù)氧離子的產(chǎn)生有很大的影響，所以即使是同一片區(qū)域，不同的位置的空氣負(fù)離子濃度本身也會有很大的不同。

2.      設(shè)備自身特點外在因素對測量的干擾

負(fù)離子檢測儀本質(zhì)上是一個高靈敏度的微電流探測系統(tǒng) ，它是由一組帶電壓的均勻電場電極和信號處理模塊組成，當(dāng)帶電荷的負(fù)離子通過均勻電場時，就會受到電場力的作用發(fā)生運動方向偏轉(zhuǎn)而撞擊到電極上并產(chǎn)生放電信號，信號處理模塊通過收集這些放電信號就可以計算出離子的濃度。均勻電極可以是一組平板，也可是一組圓筒，當(dāng)然相比平板，圓筒式結(jié)構(gòu)可以更好的產(chǎn)生均勻電場，有效延長帶電離子通過電場的距離和時間，這樣可以有效提升測量精度。

日本COM SYSTEM公司的雙軸圓筒式負(fù)離子傳感器結(jié)構(gòu)

正因為負(fù)離子檢測儀的傳感器采集的是電極的放電信號，所以導(dǎo)電物質(zhì)（特別是空氣中的水汽）就會很容易產(chǎn)生干擾的放電信號，從而導(dǎo)致傳感器電極異常放電導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)偏高，所以常規(guī)情況下，環(huán)境濕度對負(fù)離子檢測儀的影響比較大，因為負(fù)離子檢測儀要動采樣，所以空氣流過傳感器內(nèi)部時溫度會比環(huán)境要稍低一點，所以空氣中的水氣本身會產(chǎn)生一定的冷凝，形成水膜附著在傳感器電極表面，導(dǎo)致異常放電信號。所以，正常環(huán)境濕度超過80%的情況下，我們就會建議減少儀器的工作時間，同時使用完以后，一定要注意給儀器進行干燥處理。

3.      供電及清潔對測量產(chǎn)生的干擾

從上面我們知道，負(fù)離子檢測儀內(nèi)部實際是一個恒壓環(huán)境，包括采樣風(fēng)扇，也是一套恒流系統(tǒng)，這樣才能形成一個穩(wěn)定的工作環(huán)境。但是由于室外工作環(huán)境的不確定性，很多時候電壓的異常波動會造成整個系統(tǒng)工作環(huán)境的不穩(wěn)定，進而會影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的不穩(wěn)定性，造成測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差。

另外定期的維護對檢測儀的穩(wěn)定工作也至關(guān)重要，因為不同于其它檢測設(shè)備，空氣負(fù)離子檢測儀不能做IP防水、防塵處理，所以工作時間久了以后，空氣中的污染物容易附著在儀器傳感器電極上面，甚至我們以常碰到過小昆蟲、小蜘蛛等直接將窩建在了儀器內(nèi)部，這些不確定的外在因素都會嚴(yán)重干擾設(shè)備的正常運行，造成測量上的誤差。

4.      設(shè)備工作壽命對測量的影響

做為一款高精密的檢測設(shè)備，實際是它有確定的使用周期的，對空氣負(fù)離子檢測儀來講，如果是常規(guī)實驗室使用，維護得當(dāng)，使用5~6年是沒有問題的，但是相比穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境，室外環(huán)境的復(fù)雜程度要高很多，這本身對負(fù)離子檢測儀的使用周期有嚴(yán)重的影響，特別是相比常規(guī)實驗室這種非連續(xù)性使用來說，很多景區(qū)的負(fù)氧離子監(jiān)測設(shè)備是需要長年24小時的工作狀態(tài)，這本身對于設(shè)備來講就是在超負(fù)荷的使用，所以設(shè)備的使用周期會大大縮短。

另外，為了保證檢測儀在使用過程中的準(zhǔn)確性，實際上廠家是有要求：建議每年校準(zhǔn)一次，以消除因為設(shè)備老化&損壞造成的測量誤差加大。但是對于景區(qū)這種高負(fù)荷連續(xù)工作場景來說，校準(zhǔn)&維護周期實際是需要縮短很多（我們一般是建議每3~4個月必須進行維護&校準(zhǔn)），而正是因為安裝環(huán)境的復(fù)雜以及維護的缺失，導(dǎo)致很多在線式的空氣負(fù)離子監(jiān)測設(shè)備實際在安裝以后一兩個月以內(nèi)測量數(shù)據(jù)就會明顯失真飄移。這一點尤其值得關(guān)注。