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第七章环境污染自动监测一．空气污染连续自动监测系统的组成和功能1．组成：自动监测系统由一个中心站，若干个子站及信息传输系统组成。1）监测中心站（总站）2）固定监测站（子站）包括移动子站3）数据及信息传输系统2．功能：1）总站功能有功能齐全、储存容量大的计算机，应用软件，电台，打印绘图等输出设备，以及数据存储设备。（1）定时收集各子站传来的监测数据和信息（2）处理储存这些数据，建立数据库（3）向子站发布工作指令（4）管理子站的监测工作2）子站功能有测定污染项目的自动监测仪、气象参数测量仪和环境微机和电台。（1）按预定项目进行监测（2）按一定时间间隔采集和处理监测数据（3）显示打印和储存数据（4）接收工作指令，传送数据3）信息传输系统功能（1）储存数据（2）传输数据（3）按计算机预置方式进行分析二．监测项目和仪器1.监测项目1）监测空气污染的子站监测项目分为两类：（1）气象参数：温度、湿度、大气压、风速、风向及日照量等。（2）污染参数：SO2NOxCOO3总烃甲烷非甲烷烃等2)空气污染自动监测系统的子站的测点分为两类：（1）I类测点：监测数据要求存入国家环境数据库测点五大气象参数和表9-1中所列的污染参数(2)II类测点：监测数据由各省、市管理测定项目可根据具体情况确定2．监测仪器1）仪器装备P451图9-1空气污染连续自动监测系统子站内仪器装备示意图2）监测仪器必须具有下列功能连续自动监测系统是在自动化监测仪器和计算机相结合的基础上建立的。（1）连续自动化（2）所测污染物的浓度以电信号大强度来表示（3）测定仪器响应速度要快，性能稳定。（4）灵敏、准确、可靠等性能三．空气污染连续自动监测仪1．紫外荧光法测SO2•原理：•当用波长190-230nm脉冲紫外光照射空气样品时，则空气中SO2分子对其产生强烈吸收，被激发至激发态，即：•SO2+hv1(220nm)→SO2＊•激发态SO2＊分子不稳定，瞬间返回基态，发射出波峰为330nm的荧光•SO2＊→SO2+hv2(330nm)•当SO2浓度较低，吸收光程很短时，发射的荧光强度和SO2浓度成正比。•F=K(SO2)•测量荧光强度，并与标准气样发射的荧光强度比较，即可得知空气中SO2浓度。电导式SO2监测仪原理：用稀的过氧化氢水溶液吸收空气中的二氧化硫，并发生氧化反应：SO2+H2O2H++SO32-SO32-+H2O2SO42-+H2O生成的硫酸根离子和氢离子，使吸收液电导率增加，测量电导率的变化，可得知二氧化硫的浓度2．化学发光法测NOx••原理：•化学发光反应是指某些化合物分子吸收化学能后，被激发到激发态，再由激发态返回基态时，以光量子形式释放出能量的现象。通过测量化学发光强度可对物质进行定量测定，这就是化学发光分析法。•1)测NO:NO+O3NO2＊+O2•NO2＊NO2+hv•该反应的发射光谱在600-3200nm范围内.•最大强度在1200nm处。•2)测NO2:NO２NO•如气样先通过装有炭钼（或炭金、炭钯）催化剂的催化装置•2NO2催化剂2NO+O2•可测得NOx总量•I=K[NO]3.紫外光度法测O3•原理：•基于O3对254nm附近的紫外光有特征吸收，根据吸光度确定空气中O3的浓度。•测出透过空气样的光强I和透过背景气的光强I0，根据I/I0值算出空气样O3的浓度。•连续或间歇自动测定空气中O3的仪器.紫外光度法O3监测仪应用最广，其次是化学发光法O3监测仪。•化学发光法测O3:•原理：•基于O3能与乙烯发生气相化学发光反应，即气样中O3与过量乙烯反应，生成激发态甲醛，而激发态甲醛分子瞬间返回基态，放出光量子，波长范围为300-6000nm峰值波长为435nm，其发光强度与O3浓度呈线性关系。•2O3+2H2C=CH24HCHO＊+O2•HCHO＊HCHO+hv•λ=435nm４．非色散红外线吸收法测CO原理：基于CO对红外光具有选择性吸收（吸收峰在4.5um附近），在一定浓度范围内，其吸光度与CO浓度之间关系符合朗伯比尔定律，故可根据吸光度测定CO的浓度。5.气相色谱法测总烃．原理：基于氢火焰离子化检测器（FID)分别测定气样中的总烃和甲烷含量，两者之差即为非甲烷烃含量。气相色谱仪中并联了两根色谱柱：一根是不锈钢螺旋空柱，用于测定总烃；另一根是填充GDX-502担体的不锈钢柱，用于测定甲烷。６．可吸入颗粒物的监测B射线吸收法B射线测定法的原理基于物质对B射线的吸收作用。当B射线通过被测物质后，射线强度衰减程度与所透过物质的质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。•原理：它是通过测定清洁滤带（未采PM10）和采样滤带（已采PM10）对B射线吸收程度的差异来测定PM10量的。因为采集空气的体积是已知的，故可得知空气中PM10浓度。•△m=1/K㏑Ｉ1/Ｉ2•式中:Ｉ1和Ｉ2分别为等强度的B射线穿过清洁滤带和采PM10滤带后的强度；•K质量吸收系数，cm2/mg•△m滤带单位面积上PM10质量，mg/cm2•设滤带采PM10部分的面积为S,采气体积为V,则空气中PM10浓度P为：•P=△m.S/V=S/V.K㏑Ｉ1/Ｉ2压电晶体差频法P193气样经切割器后，PM10颗粒物进入测量气室，在测量石英谐振器电极表面放电并沉积，除尘后的气样流经参比室内的石英谐振器排出。因参比石英谐振器没有除尘作用，当没用气样进入仪器时，两谐振器固有振荡频率相同，其差值△f=0,无信号送入电子处理系统。当有气样进入仪器时，则测量石英谐振器因集尘而质量增加，使其振荡频率降低，两振荡器频率之差（△f）经信号处理系统转换成PM10浓度并在数显屏幕上显示。两振荡器频率之差与采集的PM10质量成正比。△f=K△m△f参比与测量振荡器频率之差K由石英晶体特性和温度等因素决定的常数△m测量石英谐振器质量增值，即采集的PM10质量，mg设空气中PM10浓度为P（mg/m3），采气流量为Q（m3/min）,采样时间为t(min)△m=P.Q.tP=△f/(K.Q.t)=A.△f四。兰州大学半干旱气候与环境观测站1.基本介绍(SACOL)兰州大学半干旱气候与环境观测站位于兰州东部夏官营镇兰州大学榆中校区海拔1965.8米的萃英山顶上(35.57N，104.08E)。观测场占地约120亩，下垫面属于典型的黄土高原地貌，塬面梁峁基本为原生植被,受人类活动的影响较小，山顶的环境基本属于自然状态。属温带半干旱气候，年平均气温6.7°C，一月平均气温-8°C，七月平均气温19°C。年平均降雨量381.8毫米，相对湿度63%。山顶全年盛行西北和东南风，年平均风速约为1.6米/秒。全年日照时数2607.2小时左右。2.SACOL样品采集采集资料包括PM10质量浓度、黑碳气溶胶质量浓度等。大气成分仪器主要用来采集沙尘天气过程和背景大气情况下空气中的NOx和SO2等相关污染气体，积分浊度仪主要采集450、550、700nm三个观测波段气溶胶的散射系数。以上所有数据采样间隔均为每5分钟一次，且数据均经过气候站工作人员进行相关数据的质量控制与标定。3.AQMS-9000环境大气质量监测系统AQMS-9000型环境大气质量监测系统是北京莫尼特尔环境公司利用美国MonitorLabs公司和澳大利亚Ecotech公司技术，并采用世界著名厂家的监测仪器组成的具有高性能化，高透明度，运行稳定可靠的环境大气质量自动监测系统。可提供实时环境大气质量监测的NO/NO2/NOx、CO、CO2、SO2、O3、碳氢化合物、空气粒子等污染参数和风速、风向、温度、相对湿度、大气压、降雨量、太阳辐射、净辐射等气象参数。系统包括•监测站站体•仪器柜•采样方式•分析仪•校准系统•气象传感器•数据采集系统•中心站的数据评估系统大气质量监测站测量物质•NO/NO2/NOx•SO2•O3•CO•CO2•烃，碳氢化合物•尘•气象等环境监测系统的组成分析仪校准系统数据采集系统中心站数据采集和系统报告调制解调器&电话线常用的分析仪,校准器,零气发生器和数据采集系统尺寸的大小和数量根据所安装的仪器设备而定双联仪器柜•NO,NO2,NOX-化学发光法•O3–紫外吸收法•SO2–紫外荧光法•CO–相关红外法•烃--火焰离子法大气环境分析器的监测方法AQMS9000环境大气质量监测系统•USEPA认证等效测量方法EQSA-0193-092•紫外荧光法•量程0-20ppm•最低检测限:0.5ppb•内部诊断&测试功能•远程和本地控制•在分析仪器和9400记录器之间可进行数字通讯ML9850B二氧化硫分析仪ML/EC9850(B)型二氧化硫分析仪ML/EC9850(B)型二氧化硫分析仪有微机进行控制，采用紫外荧光原理，可以精确，可靠地对二氧化硫进行测量。仪器对由温度、压力变化造成的影响自动进行修正。当紫外光照射SO2分子时，便激发出荧光，紫外光被一个参比检测器检测，而产生于SO2的荧光被光电倍增管（PMT)检测，这两个检测值通过一个典型的双通道技术获得，它可以使光强度变化、光路污染及PMT漂移的影响降到最小，在进行样气测量之前，用一个碳氢化合物过滤器除去有干扰的碳氢化合物。•USEPA认证等效测量方法RFNA-1292-090•化学发光法•量程：0-20ppm•最低检测限:0.5ppb•内部诊断&测试功能•远程和本地控制•手动自动远程校准•在分析仪器和9400记录器之间可进行数字通讯ML9841BNO/NO2/NOx分析仪ML/EC9841(B)型氮氧化物分析仪ML/EC9841(B)型氮氧化物分析仪由微机进行控制，采用化学发光法进行测量。可以精确、可靠的测量NO、NO2及NOX，量程范围0-50ppb0到-20ppm，最低检出限为0.4ppb。仪器对由温度、压力变化造成的影响自动进行补偿。测量原理是NO分子与内置臭氧源产生的臭氧在反应室中进行反应时发出光子。工作时交换地将气样绕过或通过催化剂，在反应室里对NO进行测定，转化剂可使气体中的NO2转化为NO，交换测量后得到NO值及NOx值，而两者之差即为NO2值。氮氧化物/氨分析仪ML/EC9841A型和B型氮氧化物分析仪是由微处理器控制的化学发光式分析仪，可提供精确、可靠及有效的监测一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）和总氮氧化物（NOX）。仪器对由温度、压力及流速变化造成的影响自动进行补偿，显示单位可以为ppm、ppb、或mg/m3、μg/m3。ML/EC9841型的测量原理是，NO分子与内置臭氧源产生的臭氧在反应室中进行反应时发出光子。ML/EC9841采用单通道结构，具有最大的可靠性及最简便的操作。单反应室和光电倍增管（PMT）测定通过NO/O3反应产生的化学发光。样气进入仪器，被电磁阀交替切换，或通过钼转换炉，将NO2转换为NO，来测量NOX，或不通过钼转换炉，来测量NO，两读数进行减法运算，可得出NO2值。•USEPA认证等效测量方法EQDA-0193-091•紫外吸收法•量程：0-20ppm•最低检测限:1ppb•内部诊断和测试功能•远程和本地控制•内置臭氧发生器的零点/标度装置可校准仪器并检查仪器性能•在分析仪器和9400记录器之间可进行数字通讯ML9810B臭氧分析仪臭氧分析仪臭氧分析仪是一台紫外光度计，能准确而可靠地测定环境空气中的臭氧浓度。检测原理为紫外吸收法，测量时使用单个玻璃测量池体，分析仪的微处理器根据比尔-朗伯定律精确地计算出臭氧的浓度。•USEPA认证等效测量方法RFCA-0992-088•相关红外法•量程：0-200ppm•最低检测限:0.05ppm•内部诊断&测试功能•远程和本地控制•手动自动远程校准•在分析仪器和9400记录器之间可进行数字通讯ML9830B一氧化碳分析仪ML/EC9830(B)一氧化碳分析仪ML/EC9830(B)一氧化碳分析仪由微处理器控制，采用非色散红外(NDIR)气体过滤相关光度测定法，精确稳定地测定一氧化碳。检测量程0-200ppm，最低检测限40ppb。仪器对由温度、压力变化造成的影响自动进行补偿。仪器在旋转的气体过滤相关轮后边装有宽频带红外光源，相关轮有2个充气