应用VOCDAT软件对VOCs监测数据的自动化分析

摘要：本文主要利用美国STi公司开发的用以VOC物种数据质量控制和数据分析的专门VOCDat软件，以及荷兰Synspec公司生产的在线 GC监测仪对空气中挥发性有机物测量数据，初探对多种VOC组分进行自动化分析和处理的方法，这为国内大批在线自动监测测量的VOC数据进行快速化分处理和分析具有重要意义。

关键词：VOCDat;物种源数据库;VOC监测数据;自动化分析

中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）06-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.093

Abstract： This paper mainly uses the special VOCDat software developed by STi Company for data quality control and data analysis of VOC species， and the online GC monitor produced by Synspec of the Netherlands to measure the volatile organic compounds in the air， and explores various VOC groups。 A method of automated analysis and processing。 This is of great significance for the rapid processing and analysis of VOC data of a large number of online automatic monitoring and measurement in China.

Key words： VOCDat;Species source database;VOC monitoring data;Automated analysis

目前，VOCs作为我国空气污染的主要污染物之一，VOCs在线监测越来越受到各地环保部门的重视，VOCs在线监测仪器也在各环境监测部门广泛应用起来。 但是随着VOCs在线监测仪的广泛使用，VOCs的数据处理成为一个巨大的问题。 VOCs种类繁多，数据量巨大，这无疑为VOCs数据的后续处理和分析带来巨大的挑战。目前，各种VOCs的数据处理基本在Excel中实现，手工进行归类和分析， 这无疑耗时耗力。在国内，VOCs数据的自动分析功能尚未实现。

本文主要借鉴美国STi公司VOCDAT分析软件，并结合在线VOCs监测仪数据，进行自动化应用，初步建成了一套适合国内VOCs在线数据的自动化分析软件。

1 VOCDat软件本地化应用

本文主要利用的是2.64版的VOCDat，其可以通过网站进行免费下载（http：//vocdat.sonomatech.com），同时也可通过网络或者Email获得有限的技术支持来对该软件进行更新。

1.1 VOCDat软件物种源数据库的更新

由于VOCDat软件原有物种源数据库往往与实际VOC测量物种存在一定的差异，因此，该软件允许用户根据自己需求对原有物种源数据库系统进行更新。更新内容主要包括：AIRS 参数代码（Code）、物种名缩写（Name）、物种名全称（Description）、物种类型（Group）、臭氧最大生成潜势量（MIR）、单位（Units），是否属于PAMS物种以及测量方法（Method）。具体的更新步骤详见Sti公司H.R.Hafner和J.D.Prouty编写的软件操作手册[2]。比如苯，按照该软件要求，可以编写以下格式的内容：

Code Name Description Group MIR Units PAMS Method

45201 benz Benzene A 0.22 ppbC TRUE 101

按照以上内容和格式把所有需要的挥发性有机物或其他物种全部编译好，然后以TXT格式保存，该软件安装好之后首次运行导入该物种源数据库即可。

1.2 VOCDat软件数据的导入

本文选择最常用的ASCII码格式的数据导入软件（图1）。由图1可见，数据文件的第一行、第一列格式的内容可以选择。一般第一行是各物种IDs（可以是ATRs码、物种缩写）;第一列是日期/时间，它们可以在同一列也可以选择两列。然后点击ok，数据导入成功。

1.3 自动化分析应用案例

本节主要应用经以上本地化处理后VOCDat软件进行自动化分析VOCs监测数据。VOCs监测数据主要使用荷兰Synspec公司最新研发的在线GC监测仪对空气中挥发性有机物进行测量，其主要对VOCs中的50多种C2-C12进行自动在线监测。该仪器包括GC955/611和811，分别测量C2-C6和C6C-12，是两个相对独立的分析系统。

由于VOCDat软件对导入的VOC物种主要以ATRs码、物种缩写进行识别，因此，对以上Synspec GC955/611和811监测的VOC各组分数据按照物种源数据库VOC各组分的内容进行更新。打开VOCDat软件，然后可以预先设置对导入其VOCs组分的数据按一定要求进行筛选，比如环境空气中甲苯的浓度在一定的范围之内，可以在软件中设定若浓度小于最低值或大于设定最高值，自动剔除。然后把以上可导入VOCDat软件格式的数据导入软件，不符合质量要求的實现自动剔除。数据导入成功之后，可以利用VOCDat软件实现很多自动化处理与分析功能。

首先，该软件能够通过快速自动化的实现各VOC物种的时间序列变化特征（time series）;其次，该软件能够快速的绘制任意两物种间的散点图，Scatter图可以直接得到VOC间任意两种组分间的相关关系以及对仪器监测异常数据的判断，这对于测量各个组分之间的关系的判断、数据质量之间的选择有很大的意义;再次，该软件还可以快速识别每个时刻的指纹特征物种（ fingerprint），Fingerprint图可以直接显示每个采样时间的关键指示性物种是哪些，从而初步判断其来源。

用户可以通过选择File-Calculate Statistics自动对导入该软件的数据进行统计计算，具体内容包括该段时间内所有VOC物种的最大值、最大值出现的时间、最小值、最小值出现的时间、平均值、均值、标准偏差以及统计数据量等（见图2）。

2 结论

在信息化时代的今天，挥发性有机物在线监测以及监测后数据的高效处理是进行高效管理的必然要求。本文基于美国STI公司开发的VOCDat软件为平台，通过对软件原始数据源库的更新以及监测数据的简单处理，实现了对VOC多种复雜组分的自动处理和分析，该分析软件实现了人力投入小、数据分析和处理自动化等显著特点。

参考文献

[1]H.R. Hafner and J.D. Prouty.VOCDAT USERS GUIDE.2004. Report prepared for the US Environmental Protection Agency， Research Triangle Park， NC by Sonoma Technology，Inc.，Petaluma， CA， STI-997160-1763-DFR2，July.

[2]Main H.H. and Haste T.L. （1997） Data validation of PAMS auto-GC VOC data： more lessons learned.Paper presented at the Air & Waste Management Association Measurement of Toxic and Related Air Pollutants Symposium Conference，Raleigh-Durham， NC， April 29-May 1， （STI 1718）.

[3]张定忠，黄赟，王新胜.轨道监测数据自动化处理与分析系统的设计[J].工程建设与设计，2018（16）：264-265.

[4]陈琨.边坡自动化监测数据缺失填补算法研究[D].重庆：重庆交通大学，2018.

收稿日期：2019-02-22

作者简介：张华（1976-），男，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为环境监测。