摘要：臭氧是光化学反应的主要二次产物，对环境质量、人体健康都有非常重要的影响。2012年我国新发布的《GB3095－2012 环境空气质量标准》增设了臭氧8小时平均浓度限值，臭氧成为所有国控环境空气自动监测站点的常规六项指标之一。基于此，本文对环境空气臭氧自动监测仪器的维修方法研究。
关键词：紫外光度法；臭氧自动监测仪；原理；仪器维修
引言
臭氧（O3）是城市环境空气中最为重要的二次污染物之一，主要由燃烧等污染源排放的一次污染物NOX和挥发性有机物VOC在太阳紫外线作用下发生一系列光 化学反应而生成的。臭氧（O3）是大气中化学性质活泼的微量气体，同时也是氧化性气体的重要代表，其浓度的时空分布差异较大，具有强的氧化剂性能、温室效应以及紫外吸收功能，对气候、生态、环境等全球系统具有重要意义和影响。
1.背景
2012年初我国发布了环境空气质量新标准，而对臭氧实施自动监测是 新标准监测的基本要求。目前测定臭氧的方法有紫外分光光度法、靛蓝二磺酸钠分光光度法、硼酸碘化钾分光光度法和长光程差分吸收光谱法（DOAS法）等。其中在自动监测领域中用得最广泛的是紫外光度法。本文以美国热电49i型紫外光度法臭氧分析仪为例，介绍了紫外光度法臭氧自动监测仪的原理和常见故障的维修【1】。
2.测量原理
样气通入49i后通过样气除水器分成两路气流，一路气体通过O3净气器成为参比气（I0），参比气于是流向参比电磁阀，样品气（I）直接流到样品气电磁阀，电磁阀在A和B单元之间每10秒钟交替动作通入参比气和样品气，当A单元充满参比气时，B单元充满样品气，反之相反。A和B两个检测器分别测出每一个单元的紫外光的强度，当电磁阀把参比气和样品气切换到相反的单元时，灯强度会被暂停检测几秒钟来允许光池换气，49i为每一个单元计算出O3浓度并在前方显示面板上输出平均浓度值、后背板I/O口模拟量输出，也可以通过串口或以太网连接来获得有用的数据。此过程遵循朗伯－比尔定律。透光度＝I/I0＝exp（－aIC）式中I/I0—臭氧样气的透光度，也就是吸收室充满样气时检测器检测到的辐射度（通常叫做光强度）与吸收室充满经过过滤器过滤后空白气体（不含臭氧）辐射度的比率ａ—臭氧在254nm时的吸收系数，m２／ug（a＝1.44×10－5m2／ug）Ｃ—在吸收室中的样气温度和样气压力环境下的臭氧浓度，ppm—光程的长度，m由于环境温度和压力都对被测气体的密度有影响，吸收室内臭氧的数量 也会改变光吸收的数量，因此计算结果将换算为标态浓度，49i型紫外光度法臭氧分析仪结构示意图如图１所示。
3.仪器常见故障维修
3.1故障现象一：样气流量异常
3.1.1流量太高
检查流量控制装置或它与泵之间是否有漏气，如无漏气则流量控制装置有问题，需更换。
3.1.2流量有，但很低，或不稳定
检查泵隔膜是否破损，检查颗粒物过滤器、限流孔或气路接头是否堵塞，另外可以打开零阀或标阀看流量是否增加，如果流量增加，可以判断是零气、标准气、样入口有堵塞（如图1所示）。
3.1.3仪器显示没有流量
先用流量计进行流量检查，没有流量计可以用手在仪器出入口测试，如果有流量则是仪器内部流量传感器故障，如果确实无流量可能是泵电机故障或泵隔膜破损，如泵无问题，则一般是阀、调节器或限流孔堵塞。
3.1.4实际流量与显示值不符
可能是压力、流量传感器读数飘移，需重新校正压力和流量传感器。
3.2故障现象二：测量数据波动变化较大
3.2.1检查仪器气体流量
如果流量异常，依次检查泵膜和内部气路接头有无松漏。一般泵膜因老化穿孔较为常见。解决方案：更换泵膜。
图1 气路系统原理图
3.2.2检查气路电磁阀
样气通入49i后通过样气除水器分成两路气流，一路气体通过O3净气器成为参比气（I0），参比气于是流向参比电磁阀，样品气（I）直接流到样品气电磁阀，电磁阀在A和B单元之间每10秒钟交替动作通入参比气和样品气。通过菜单检查仪器的A/B通道流量。当FLOW A出现忽大忽小时可能是电磁阀堵塞，尝试清理后能够解决。
3.2.3通过菜单检查仪器的A/B吸收管浓度
如A/B吸收管浓度相差较大，表示吸收管内可能有污染，可拆卸吸收管进行清洗。清洗时注意用蒸馏水或无水酒精浸泡后，使用干燥干净的压缩空气吹扫，气管出口压力控制在30Psi左右。不可用棉纱，毛刷或其它硬物清洗。
3.2.4检查UV灯光强及UV灯工作温度。
UV灯光强报警范围一般为150000Hz-45000Hz之间，UV灯正常工作温度为55℃.如数据异常，需要分别检查各自硬件故障和供电是否正常。
3.3故障现象三：仪器测值出零值
3.3.1检查仪器气体流量，是否限流孔或电磁阀芯因有阻塞，如是就及时更换或清洗。
3.3.2臭氧去除器失效，会影响仪器线性，应及时更换。
3.3.3检查仪器的A/B吸收管浓度，方法同故障现象二的第２条。
3.4故障现象四：仪器与数采仪通讯故障
使用iport软件，通过RS232口或者网口与仪器进行通讯。检查各项输出设置是否正常，排除因软件设置导致的通讯故障。如无法通讯则需要更换I/O模块，该模块为公用模块，i系列设备均适用。
3.5故障现象五：UV灯光强异常
3.5.1首先更换一只新的UV灯判断是否灯有问题。
3.5.2如果UV灯无问题，就检查UV灯供电电路。
3.6仪器故障现象六：仪器内部过热
3.6.1仪器内部过热，风扇不转仪器内部有感温组件，根据温度高低由CPU控制仪器内部风扇开启。如风扇无故障可检查风扇电源电压。
结束语
目前各地使用臭氧监测仪型号虽不相同，但绝大多数采用点式紫外光度法臭氧自动监测仪，其原理和仪器设计思路均大致相同，因此很多仪器故障具有一定的普遍性，只要对仪器运行基本原理和各种故障进行深入分析，即可排除故障，保证仪器正常运行。
参考文献：
[1]刘莉，肖勇.紫外光度法臭氧自动监测仪及其标准传递方法[J].科技与创新，2016（01）：72+75.
[2]鲍雷，刘敏.O_342M型臭氧自动分析仪运行维护探讨[J].环境科学导刊，2014，33（03）：90-93.
论文作者:单丞斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：臭氧论文; 仪器论文; 故障论文; 流量论文; 浓度论文; 电磁阀论文; 样品论文; 《基层建设》2019年第7期论文;