空气自动站技术方案

环境空气质量连续监测系统技术方案目录一、环境空气监测的必要性...................................................................................................3二、技术方案...........................................................................................................................4(一)系统组成及结构图...........................................................................................................41.1污染物监测方法........................................................................................................41.2数据采集、传输系统与中心站...............................................................................51.3中心站.......................................................................................................................5(二)设备选型、技术指标及性能...........................................................................................52.1、DOAS气体监测仪....................................................................................................52.2、大气颗粒物监测仪...........................................................................................82.3、气象系统...............................................................................................................102.4、数据采集和处理系统...........................................................................................122.5、中心站系统...........................................................................................................132.6、长光程差分吸收法与干法点式的比较...............................................................15三、子站房建设设计.............................................................................................................16四、施工组织方案.................................................................................................................19五、系统运行与日常维护方案.............................................................................................21六、单套空气子站系统供货清单.........................................................................................23一、环境空气监测的必要性洁净大气是人类赖于生存的必要条件之一，是维持生命所必需的物质。大气有一定的自我净化能力，因自然过程等进入大气的污染物，由大气自我净化过程从大气中移除，从而维持洁净大气。但是，随着工业化进程的加快，经济的高速发展，生产和消费规模日益扩大，越来越多的污染物源源不断地排放到大气环境中，改变了大气的正常组成，增加自然界自身净化的负担，使空气质量变坏；另一方面，由于人类生产活动的发展，人类对自然界的攫取越来越多，对生态环境的破坏越来越严重，削弱了自然界自身净化的能力，导致了大气污染物浓度不断地增加。当我们生活在受到污染的空气之中健康就会受到严重影响。污染物名称取值时间浓度限值（ug/m3）一级标准二级标准SO2年平均206024小时平均501501小时平均150500NO2年平均404024小时平均80801小时平均200200臭氧1小时平均160200日最大8小时平均值100160表1新《环境空气质量标准》浓度限值当前我国大气污染状况十分严重，主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染保持在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加从而导致以机动车排放为主导的光化学烟雾污染严重；氮氧化物污染呈加重趋势，很多大城市臭氧的大气浓度呈现上升趋势，大气污染控制急需尽快提上日程。中心站系统二、技术方案环境空气质量连续自动监测系统是是一种集光、机、电及计算机技术为一体的高科技产品，采用国家环保总局最新推荐的开放长光程分析方法及美国环境保护组织（USEPA）推荐的β射线吸收法，利用光学差分吸收光谱技术研制而成，与传统的点式仪器相比，具有在线连续测量、系统工作稳定、测量范围广(遥测功能)、运行维护费用低、维护周期短、无需人员监守等优点。(一)系统组成及结构图全套系统由长光程差分吸收光谱（DOAS）气体监测仪、PM10自动监测仪、PM2.5监测仪、气象站系统及数据采集器和中心站统计分析软件等几部分组成。由长光程差分吸收光谱气体分析仪测量空气中SO2、NO2、O3及苯系物等痕量污染物的浓度；由空气质量PM10自动监测仪器和PM2.5监测仪测量空气中可吸入颗粒物(inhalableParticulateMatter)10微米以下和2.5微米以下的固态粉尘颗粒的浓度；气象站系统测量环境空气中的风向、风速、气压及温湿度。上述几种监测仪把测得的结果送入数据采集器进行储存及记录，并把测量数据远传到中心站进行分析、统计并生成各类报表。子站图1系统组成结构图1.1污染物监测方法监测项目测定方法SO2差分光谱吸收法颗粒物监测仪采样系统气体分析仪标定装置标准气体数据采集器MODEN/ADSLPSDN/ADSL中心计算机打印机环境监测站NO2差分光谱吸收法O3差分光谱吸收法PM10β射线吸收法PM2.5β射线吸收法表2污染物监测方法1.2数据采集、传输系统与中心站上述几种监测仪把测得的结果通过模拟量输出接口（0-1、0-5、0-10或4-20mA）或数字量接口（RS232或RS485接口）将分析仪测量的结果传输至数据采集器保存，并通过传输系统把测量数据远传到中心站进行分析、统计并生成各类报表。采用的Modem/ADSL通讯方式。如图2所示：图2数采系统与中心站的通讯方式1.3中心站采用目前配置比较高的国内知名品牌的电脑作为中心站电脑，并安装一套中心站软件，实现用户的数据处理及报表统计、打印功能。(二)设备选型、技术指标及性能2.1、DOAS气体监测仪1）测量原理：长光程差分吸收光谱（DOAS）气体分析仪通过被测物质对各特定波长的光的吸收情况来检测化学物浓度。可同时测量SO2，NO2，O3、苯系物等多种污染物。气体分子具有各自的特征吸收截面，DOAS技术是通过研究气体对光源强度的特征吸收以确定其浓度。气体在大气中的吸收服从比尔定律，见下式：})(exp{)()(0CLII式中：)(0I－光源发出的起始光强；)(I－经过L距离传输后的光强；L—光程；)(－气体的吸收截面；C－测量气体的浓度。C就可以从实验中测量并计算：)(/)}(/)(ln{0LIIC光源（氙灯）发出的光，通过卡塞格伦望远镜系统准直传输到大气路径，一部分光被安放在路径另一端的角反射镜反射回来，被望远镜接收聚焦在光纤的入射端面。光纤把光导入光谱仪，经光谱仪分光，出射约为66nm的谱宽。光谱被探测器——光电二极管阵列PDA接收后，将光信号转变为电信号，经A/D模数转化后的数据通过计算机进行进一步处理。通过比较经过大气痕量气体吸收的大气光谱与灯谱的不同而确定大气中的气体成分。由于每种气体都有自己的特征吸收光谱，分析光谱的谱线结构及变化就可以确定吸收气体及气体的浓度。结构图如图3所示。图3DOAS系统光路结构2）技术指标表3DOAS气体分析仪技术指标3）技术特点1、阵列探测器，一次获取72nm宽的光谱，不需要频繁切换光谱区间，具有高时间分辨率。2、精度高，信噪比高，浓度测量下限低。3、可实时、连续测量。4、可同时监测多种气体成分，新增监测项目无需改变硬件。5、完全非接触在线自动监测。该技术不需要抽取样品（传统的湿法化学监测技术和干式电化学法自动监测技术均需采样），避免了由于采样带来的不准确性，可完全真实反映大气的污染状况。6、平均污染状况，无须多点取样。7、便于维护，运行成本低。项目SO2NO2O3测量范围(0～1)ppm(0～1)ppm(0～1)ppm噪音≤0.5ppb≤1ppb≤1ppb最低检测限≤1ppb≤2ppb≤2ppb零点漂移(24h)≤±2ppb≤±5ppb≤±5ppb20%量程漂移(24h)≤±5ppb≤±5ppb≤±5ppb80%量程漂移(24h)≤±5ppb≤±10ppb≤±10ppb线性误差≤±1%F.S.≤±1%F.S.≤±2%F.S.电压稳定性≤±1%F.S.≤±1%F.S.≤±1%F.S.响应时间≤2min≤2min≤2min输出模拟信号或数字信号工作电压AC220V±10％、50HZ工作环境温度-20℃～40℃图4DOAS气体分析仪2.2、大气颗粒物监测仪1）设备选型:PM10颗粒物：LGH-01B型PM10监测仪PM2.5颗粒物：LGH-01E型PM2.5监测仪2）测量原理：本仪器采用β射线吸收原理。原子核在发生β衰变时，放出β粒子。β粒子实际上是一种快速带电粒子，它的穿透能力较强，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做β吸收。当吸收物质的厚度比β粒子的射程小很多时，β射线在物质中的吸收，近似为：mmteII0式中：I0为没有吸收物质时的强度；I是β射线穿过厚度为tm的吸收物质度，μm称为质量吸收系数或质量衰减系数，单位为cm2/g；tm称为质量厚度，单位为g/cm2。实验表明，对于不同的吸收物质，μm随原子序数的增加而缓慢地增加。对于同一吸收物质，μm与放射能量有关。3）仪器组成:可吸入颗粒物PM10（PM2.5）自动监测仪包括仪器主机，PM10（PM2.5）切割器，以及采样泵。结构图如图5所示：图5结构组成图4）技术指标：项目名称指标PM10自动监测仪PM2.5监测仪测量范围（0～1）或（0～10）mg/m3（0～1）或（0～10）mg/m350%切割粒径10μm±0.5μm空气动力学直径2.5μm±0.2μm空气动力学直径最小显示单位0.001mg/m30.