空气质量监测技术研究报告

空气质量监测技术研究报告根据公司和领导的任务需求，对大气自动监测做了必要的预研。根据预研的内容，分为几个方面：1.环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）采样技术要求及检测方法。2.全天24小时恒温自动环境空气连续采样技术要求及检测方法。3.常用优质空气监测仪器的参数性能与分析方法。4.相关系统架构与数据采集方法。1.环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）采样技术要求及检测方法该标准编号：2012-67.3该标准编制单位：中国环境监测总站此标准，主要引用美国标准，参考日本和欧盟的标准。主要性能指标的检测方法，依据了EPA的标准检测方法。这些检测方法区别于常用的静态检测方法，在气密性测试通过后将采样置于变化和组合的条件下对各条指标进行检测。这些检测方法最大限度地模拟检测了动态性能。关于功能性要求，有以下几点：（1）切割器入口（即气体采样头）为使切割器的采样各向性相同，切割器入口在水平面内应为圆形或矩形，非圆形或者矩型切割器入口在水平面内应至少有四个均匀进气方向。采样系统应能自动测量瞬时流量、大气压、环境温度、流量计前温度、流量计前压力，显示更新时间不超过5秒。采样系统能自动计算工况采样体积（每分钟累计一次）和标况采样体积。采样应具备流量记录功能，在设定的采样过程中，每5分钟存储一次流量值，该存储记录可供查询和打印。（2）当采样测量的流量与规定的工作点流量的偏差超过±10%，且持续时间超过了60秒，则采样系统应该停止抽气泵工作，停止抽取空气样品，同时停止采样时间累计。采样系统应对此种情况给出报警记录和采样累计时间记录，用于判断该采集样品的有效性。（3）若采样系统在工作过程中出现了临时停电，则采样系统应停止采样时间累计并记录停电时间，来电后采样系统应能恢复采样功能并继续累计采样时间和记录来电时间，采样结束后能显示和打印采样过程中的停电时间及本次采样的总采样时间。（4）采样系统应具有采样时间控制及计时功能，并可预置标准北京时间、采样时间、间隔时间。（5）采样系统应带RS232或USB等通讯接口。（6）滤膜温度控制滤膜安放在采样机箱内，在采样过程中，滤膜处的温度与环境温度的偏差应控制在5℃以内。（7）采样系统应使用无碳刷抽气泵，由于有碳刷抽气泵的寿命低于600小时，且碳粉排放对PM10测量结果影响大，用户使用大、中流量采样器时，往往在排气口处放一桶水以减小排气中碳粉的影响。所以本次标准对PM2.5采样器的抽气泵要求使用无碳刷抽气泵。（8）采样器排气口为使采样器排气对PM2.5测量的影响降到最低，向下排气的大、中流量采样器的排气口应将对采样场的影响降到最小。1.向下排气的大、中流量采样器的排气口直接对准地面，极易将地面上的灰尘吹起，形成二次扬尘，影响PM2.5测量结果。本次标准要求排气口对采样场的影响最小。2.小流量采样器的排气量很小，且抽气泵被置于采样器机箱内，对采样没有影响，故本标准条款没有提到小流量采样器。（9）采样器的安装支架采样器的安装支架应能够牢固支撑采样器，有安装孔和固定装置，能将采样器固定于地面或者采样平台，防止被风刮倒。（10）滤膜根据样品采集目的可选用玻璃纤维滤膜、石英滤膜等无机滤膜或聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、混合纤维素等有机滤膜。滤膜应厚薄均匀，无针孔、毛刺和污染。PM10滤膜对0.3μm标准粒子的截留效率不低于99％，PM2.5滤膜对0.3μm标准粒子的截留效率不低于99.7％。（11）滤膜夹使用对测量结果无影响或者影响最小的惰性材料制造，应对滤膜不粘连，方便取放。滤膜夹的要求根据国内多年来PM10采样经验总结而来。EN14907:2005规定使用惰性、无腐蚀材料。（12）采样器材料采样器应使用耐腐蚀材料和工艺制造，所有含尘气流通道表面应无静电吸附作用。采样器材料HJ/T93-2003要求，结合国内多年来PM10采样器维护经验总结。关于采样系统的性能指标气密性泄漏量流量累计标况体积准确度时钟误差气压准确度切割性能参比方法比对测试PM107kPa+_5%+_5%20s/6小时1kpa（10±0.5）μm0.97PM2.57kPa+_5%+_5%20s/6小时1kpa（2.5±0.2）μm0.932.全天24小时恒温自动环境空气连续采样技术要求及检测方法该标准编号：2008-3.1该标准编制单位：中国环境监测总站采样系统的构成：采样系统由进气口，进气导管，吸收瓶，干燥器，流量控制系统，转子流量计，温度控制系统，时间控制系统，采样泵，真空压力表等部件构成。采样系统技术要求：气路系统进气口为防雨聚乙烯漏斗，双路导管，连接处无结露现象。流量控制系统系统标称流量应在0.18-0.22L/min范围之内。精度不能超过+-2%。采样泵要配合气路产生负压，效果通过流量来监测。温度控制系统恒温在15-30度，+—2%的误差，控制响应时间20min。时间控制系统具备24小时定时采样的功能，停电后能够自动保存采样信息，和重启。吸收瓶、干燥瓶吸收瓶符合GB15436-1995，干燥瓶有效容积不小于0.3L,必须带过滤器。气密性正常工作下，气密性保证连接处不漏气。噪声距采样泵1m处，噪声不能大于60db。采样器原理：24小时恒温恒流大气连续采样器：采样气体经过吸收瓶，流过恒流限流孔，得出瞬时流量，并根据采集到的计前温度及大气压，换算成标况流量，并根据采样时间自动累加标况体积。同时自动控制调温装置将恒温箱温度设定在设定温度。气路原理图颗粒物采样采样系统在使用中的质量保证：1.恒温箱内吸收液温度为：23.5±0.5摄氏度。2.仪器有载抽气负压≥0.071Mpa。3.采样流量单路0.20±10%范围内。日常维保与注意事项：1、恒温恒流采样器流量需定期校准(每周一次)2、采样所用吸收瓶须选择并要阻力检测.瓶阻应在6.6±10%Kpa.3、禁止不装试液开机运行，灰尘、杂物会被吸入传感器及采样泵，损坏采样器。4、在运输、使用过程中应尽量避免强烈的震动碰撞及灰尘、雨、雪的侵袭。5、现场接入电源时，请务必确认是220V交流电！防止误接其它工业电源。以免损坏采样器，甚至造成人身伤害。6、电源可靠接通后再打开采样器电源开关，不能用采样器来检测电源是否接通！7、关机后应间隔5秒钟以上才能再开机。8、吸收瓶不能接反，否则试液会被吸入主机，损害采样器。9、采样过程中务必保证干燥剂有充分的干燥能力，干燥剂失效后需及时更新。10、不要将气路连接管折弯过大，防止气路堵死；一定不要接错气路，否则会引起试液倒吸，损坏主机。11、不要随意更改维护里面的参数设置，否则采样器不能正常的工作。3.常用国际优质空气监测仪器的参数性能与分析方法根据目前环保部的相关要求，以及参考国际上的通用标准，结合国内的试点项目，选择和研究了一些大气自动检测分析仪器。如下：1.美国MetOne公司，BAM1020系列PM2.5，PM10颗粒物监测仪。2.美国BGI公司，VSCC气旋切割器。3.西班牙SIR.S.A公司，臭氧，SO2，H2S，CO,氮氧化物等分析仪。4.美国CWS公司，气象监测系统。5.美国EnviroTech公司，能见度传感器。公司名称产品系列仪器名称特点与参数MetOneBAM1020颗粒物监测仪原理：贝塔射线衰减原理与颗粒物浓度比例测定。检测限：4.8微克/m3(1h),1微克/m3(24h)量程：0-1.000mg/m3(可选0.25，10)认证方法：PM10-FEM（EQPM-0798-122）PM2.5-Class3FEM（EQPM-0308-170）BGIVSCC气旋切割器原理：气旋插入式切割器，可完全替代传统撞击式分离器。特点：维护周期长，采样方法稳定。认证：美国EQPM-0202-1428。SIR.S.AS-5014臭氧分析仪原理：紫外吸收分光光度法。特点：自动温度压力修正，多种浓度单位，紫外灯寿命更长。参数：量程0-50，500，1000ppb检测下限0.6ppb，精度1ppb。认证：EQSA-0207-164，EN14625：2005.SIR.S.AS-5001二氧化硫分析仪（硫化氢可选）原理：紫外荧光法。特点：自动温度压力修正，多种浓度单位，紫外灯寿命更长。参数：量程0-50，500，200ppb，20ppm。检测下限0.4ppb，精度读数的+—0.5%，零点漂移0.5ppb/24非自动校零。认证：EQSA-0507-166，EN14212：2005.SIR.S.AS-5012氮氧化物分析仪原理：化学发光法。特点：自动温度压力修正，多种浓度单位。图表双显示。通讯信号RS232-RS485.参数：量程：0-50，500ppb，20ppm.检测下限0.4ppb。精度读数的+—0.5%，零点漂移0.4ppb/24非自动校零。认证：RFNA-0804-152，符合EN14211：2005SIR.S.AS-5006一氧化碳分析仪原理：非色散红外测量。（红外吸收）特点：自动温度压力修正，多种浓度单位。图表双显示。通讯信号RS232-RS485.参数：量程0-1，50，200ppm。检测下限0.4ppb。精度读数的0.1ppm零点漂移0.01ppm/24h。认证：1999/30/CE，EN14626:2005.SIR.S.AS-5000多参数气体校准仪原理：采用质量流量测量法。特点：操作方便，人性化，外部气柱联系多可分别在质量流量控制器，臭氧发生器，和紫外光度计上执行内部校正。参数：流量测试的精确度正负0.25%臭氧发生器输出40-1000ppb标准量程0-1ppm精确度0.001ppmSIR.S.AS-1000零气发生器原理：采用“车间气源”提供零气。参数：去除不纯物质（加热反应室）一氧化碳小于0.1ppm。甲烷小于0.1ppm。去除不纯物质（化学转化）一氧化氮小于1ppb。二氧化氮小于1ppb。二氧化硫小于1ppb。臭氧，非甲烷小于1ppb。CWSOrionTm气象监测系统类型：固定式，车载式，便携式。测量参数：大气压，温度，湿度。风力测量。降雨测量。露点，风寒，密度。大气压17.50-32.5InHg(600-1100mbar)风速0-135mph(0-60m/s)风向0-360度相对湿度0-100%RH降水累加计算温度-60-140F.EnviroTechSVSISentry能见度传感器原理：42度角向前散射。测量范围：30m-16km。认证：FAA，NWS。4.系统架构与数据采集方法子站工控机软件可以由用户设置参数组态，适应不同的子站配置。可对一次仪表输出的模拟信号采集，并进行A/D转换。也可通过RS232、RS485口直接采集带通讯功能的一次仪表的数据。可连接互联网与中心站远程联系，实现数据传输及控制。采集数据可用图形动态显示，以分钟平均值为基本数据，自动生成数据文件。可查阅任意一日的原始数据，统计小时平均值及污染指数，生成日报、周报、月报、年报等，并可打印输出。可将任意一日的原始数据和统计小时均值以文本文件导出。可以控制一次仪表的调零。可主动呼叫向远程发送任意一日任意时段的数据。中心站采集控制系统可以由用户设置组态，适应不同的子站配置。可连接互联网与子站系统连接，实时观察子站的监测，图形动态显示。可远程调传子站任意时段的历史数据。子站数据调入中心站后，可查阅任意子站任意一日的原始数据，统计小时平均值及污染指数，生成日报、周报、月报、年报等，并可打印输出。可将各子站的统计日报数据转入年度数据库，以进一步编辑处理，导出的格式为可上报的国家标准，如：生成日报、周报、月报、年报等。丰富多变的图表处理功能，可供用户生成各种图表观察或打印。可主动呼叫及向远程发送任意一日任意时段的数据。可将任意一日的原始数据和统计小时均值以文本文件导出。附件：山东省环保厅城市环境空气PM2.5和能见度监测站点调查东营国控点1.东营环保局。2.耿井水源。3.西城阳光环保公司。4.广南水库。省控点1.胜利医院。2.河口环保局。3.现河采油研究院。枣庄国控点1.山亭区环保局。2.市中区政府。3.台儿庄环保局。4.峄城区政府。5.薛城区环保局。省控点