教案1环境空气质量自动监测系统

1、1. 环境空气质量自动监测系统11 概述111建立系统的必要性和目的随着我国城市建设和经济的高速发展，不可避免地带来了生活、工业和交通排放废气量的增加，使环境空气质量不断下降，如果这些问题不引起重视，就有可能导致环境质量的进一步下降，将直接影响我国经济可持续发展。为此，我国环境保护面临许多新的挑战，为适应经济可持续发展战略的需要，从强化城市环境管理，科学制定环保法规和城市规划，提高政府对污染事故的应急处理能力，以及加强公众监督，提高全民环保意识，推动环保科研教育的发展等方面考虑，需要环保监测部门提供大量准确可靠和连续及时的环境监测依据。但是，我国还有许多城市在环境空气质量必测项目的监测上，还在

2、采用人工采样、送样、实验室分析的监测方法，不仅费工、费时，而且样品捕获率低、分析时间长、数据上报慢和信息量少，其监测结果不能很好地反映出城市环境空气污染在空间和时间上的变化现状和规律，对城市环境空气中主要污染物的扩散趋势及影响不能做出连续的判断，从而影响了城市环境管理水平的提高。特别是随着各种环境污染源的不断增加和污染事故的不断发生，有些城市环境空气污染在某些方面恶化趋势已初露端倪。采用人工采样、送样到实验室分析的监测方法，已越来越不适应我国城市经济建设高速发展的需要，而且逐渐成为有些城市提高环境管理效率和监测技术水平的瓶颈。因此为改善以上存在的问题，有必要在全国主要城市建立或完善环境空气质量

3、自动监测系统(简称系统)，建立系统应达到以下目的。判断环境空气质量是否符合国家规定的环境质量标准，及时掌握当前环境空气污染现状和变化规律及趋势，判断环境空气污染造成的影响范围，为政府主管部门控制和治理环境空气污染决策和评价防治措施效果提供依据。根据每日各时段的长期连续监测结果，捕捉本地区环境空气污染出现最严重的区域及时段，捕捉到危害及影响严重污染源的排放规律，为防止区域环境空气污染加剧，保证环保法规的执行，起到监督作用。长期收集环境背景和环境空气质量的连续监测数据，建立环境监测数据库。用积累的连续监测结果，为环保科研、科学规划及制定或修改环境标准和法规提供科学依据。为发布环境空气污染指数和环境

4、空气污染短、长期预报及评价，提供连续的信息资料。利用监测结果向公众发布环境空气质量日报、预报和定期的质量报告，对环境污染问题进行时事评议，在提高全民环保意识，加强公众监督方面起到推动作用。用自动监测方式代替人工送样实验分析的监测方式，提高监测工作效率。为城市环境空气污染总量控制和有关城市考评，提供参考依据。协助宣传教育部门，在推动环保教育和环保科普宣传方面起到示范作用。 112 系统的构成和运行方式 环境空气自动监测系统是由中心站、多个固定监测子站、车载活动子站(根据条件选用)、质量保证实验室和系统支持实验室等五部分组成。在系统中，中心站通过有线或无线通讯设备对各子站监测的结果进行收集，按要求

5、对收集的监测结果进行统计处理，形成各种统计分析报告、报表及图形，通过有线或无线通讯设备将统计分析结果传送到有关环保主管部门。 每个固定监测子站代表了一定的空间监测范围，负责对选定的监测项目进行采样和分析，分析结果按要求的格式存储在子站计算机中供中心站调用；在有条件配备车载活动子站的情况下，车载活动子站作为固定监测子站的补充，在需要进行短期连续监测，而固定监测子站空间范围不能覆盖的地方，需要通过车载活动子站对临时现场的监测项目进行采样和分析。 为保证系统获得准确可靠的监测结果，质量保证实验室负责监测设备的标定、校准和审核，负责系统有关监测质量控制措施的制定和落实：为保证系统能正常运转，系统支持实

6、验室负责系统仪器设备的日常保养、维护和维修。2 / 26每个监测子站主要是由采集和分析大气样品的大气污染监测分析仪器(包括多支管采样系统在内)、监测气象参数的气象传感器、用于校准和检查监测分析仪器的多种气体校准器，用于采集和存储监测结果的子站计算机及通讯设备组成。监测子站结构和仪器设备配置见下图所示。系统的运行方式采用集中分散控制方式，即：每个监测子站可以独立获取数据，也可以通过通讯系统在中心计算机的控制下进行数据交换，监测子站为计算机控制无人值守运行。12 系统监测布点和监测项目选取121 监测布点原则 在设计环境空气质量自动监测系统时，应根据本地区多年的环境空气污染状况及发展趋势、工业、能

7、源开发和经济建设的发展、人口分布、地形和气象条件等因素，与代表性相结合，以能客观反映环境空气污染对人群和生活环境影响为原则，综合考虑系统监测点位的布点问题。在布点设计中，确定的监测点数量与系统资金投入有直接关系，因此需要对监测点位进行合理优化。由于有多种优化布点方法，选用何种方法，各地应根据本地的实际情况做出合理选择。在这里对优化布点方法不做叙述，请另见有关环境空气质量监测布点技术规定和专著。但对监测点位的布设应遵循以下布点原则。 监测点位的设置应具有较好的代表性，应能客观反映一定空间范围的环境空气污染水平和变化规律。应考虑各监测点之间设置条件尽可能一致，使各个监测点取得的数据具有可比性。 为

8、了能大致反映城市各行政区环境空气污染水平及规律，在监测点位的布局上尽可能分布均匀。同时在布局上还应考虑，能大致反映城市主要功能区和主要环境空气污染源的污染现状及变化趋势。 为分析和评价城市各测点环境空气污染的变化情况，每个城市应设置1个区域性范围的环境空气对照点。对照点应设在城市主导风向上风向，环境空气污染水平远低于其他测点的地方。 应适当结合城市规划考虑监测点位的布设，使确定的监测点位能兼顾未来发展的需要。 122监测项目和监测频次的选取 在环境质量标准中涉及的常规环境空气质量监测项目有几十种，现在这几十种监测项目中只有部分项目可以实现连续自动监测，因此系统监测项目的选取上，选择仪器设备容易

9、购置，且容易掌握污染超标和具有代表总体变化特征的项目进行监测。 由于国内大规模全面开展环境空气质量自动监测的城市还不多，购置的多项目监测仪器设备投人运行的时间还不长，各城市环保部门在系统选型、应用和管理等方面可借鉴的经验有待于进一步充实和扩展，在这种情况下进行系统的仪器设备选型，若对各环节考虑不周，选型不适当，一旦仪器设备大量购入将会对国家造成巨大的经济损失，因此。在系统确定监测项目时，不仅要考虑监测项目的代表性，还应兼顾仪器设备的可靠性和技术适用性的选择，据此，系统的监测项目选取国家环境空气质量监测网络及数据库管理的要求，首先选择技术成熟，且有国家监测技术规范可遵循，又容易实施的主要监测项目

10、；在技术条件具备，且有国外监测技术规范可参照和本地区急需的情况下，慎重选择表1所列的项目测定。环境空气质量自动监测系统对必测项目的数据采集频率和时间按以下要求进行。大气自动监测系统采集的监测数据应能每个小时平均值。每种仪器采集一次数据的时间有所不同，在每小时中采集到75以上的一次值时，本小时的监测结果有效，用本小时内所有一次值的算术平均值作为其小时平均值。每日不少于18个有效一次值的算术平均值为有效日均值(以日历时段作为有效日均值的统计时段)。每月不少于21个有效日均值的算术平均值为有效月均值。每季不少于3个有效月均值的算术平均值为有效季均值。 每年不少于12个有效月均值的算术平均值为有效年均

11、值。表1监测项目划分主要监测项目选测项目主要监测项目选测项目二氧化硫(S02)碳氢化合物一氧化碳(CO)二氯化氮(N02苯系物臭氧(03)吸人尘(PMl0)对当地影响较大的其他污染物 13子站和中心站建设要求131子站周围环境要求在监测点50m范围内不能有明显的污染点源，不能靠近炉、窑和锅炉烟囱。点式监测仪器(每个监测项目对应一台监测仪器)采样口周围，或开放光程分析仪（用差分吸收光谱法分析多个监测项目)发射光源到监测光束接收端之间90光程附近，不能有高大建筑物、树木或其他障碍物阻碍环境空气流通。从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的距离，至少是该障碍物高出采样口或监测光束的两倍以上。 在监测

12、点采样口周围270度弧形范围，环境空气流动不受任何影响。如果采样管一边靠近建筑物，至少在采样口周围要有180度弧形范围的自由空间。 监测点周围建设情况相对稳定，在相当长的时间内不能有新的建筑工地出现。监测点应建在能长期使用，且不会改动的地方。 监测点应地处相对社会安全和防火措施有保障的地方，最好选在有人看管的学校或政府部门内。 监测点位附近无强大的电磁波干扰，周围容易获得稳定可靠的电源供给，电话线路容易安装和检修。若选用无线通讯方式，为保证通讯畅通，架设天线应注意地形对通讯信号的影响。 为了方便进出监测点位进行维护，应有便于出入监测点位的车辆通道。 132 采样口定位基准 为避开树木、建筑物和

13、其他物体吸附作用的影响，尽量减小周围环境因素对监测结果的干扰。在固定采样口或监测光束时，按表2确定的基准进行定位。污染物采样口或监测光束的80光程离地面高度/m采样口或监测光束的90光程与支撑物之间的距离/m采样口或监测光束的90光程离树木边缘之间的距离/m水平方向垂直方向PM102152110SO23151110NO23151110O33151110CO3151110 注：水平和垂直方向距离指采样头或开放光程分析仪的发射光源和监测光束接收端在建筑物上固定时，离墙壁和屋顶等建筑物的安装距离。 在监测子站建筑上需要设置多个采样口时，为防止各采样口之间对采集空气样互相干扰，各采样口之间的间隔距离不

14、能少于15m。若使用大流量TSP采样装置(滤膜称重法)进行并行监测，各采样口之间的间隔距离不能少于2m。 为避开交通车辆排放尾气对一定范围监测结果产生干扰，采样口或监测光束的光程应离开交通道路一段距离。表3按交通道路日平均车流量，给出了采样口或监测与道路之间最小间隔距离的限定。 使用开放光程分析仪进行空气质量监测时，在不阻挡监测光束完全通过的情况下允许监测光束在上空穿过日平均车流量少于10000辆的道路，排放量少、对监测结果影响不大的小污染源，未达到间隔距离要求的树木或建筑物。但是监测光束穿过这些道路、小污染源、树木和建筑物的合计距离，不能超过监测光束总光程长度的10。 开放光程分析仪在附近范

15、围到区域范围之间进行空气质量监测时，监测光束的光程长度不能超过1000m；在中等范围监测时，光程长度不能超过300m；小范围监测不能使用开放光程分析仪。对于频繁扬尘、下雾、下雨和下雪的区域，为了减少监测光束亮度减弱的影响，可以考虑对监测光束的光程长度给予适当缩短，但不能低于200m。 开放光程分析仪用于监测环境空气中N0时，由于受发射光源的制约，监测光束的光程长度应在200350m之间。表3采样口或监测光束与交通道路之间最小间隔距离的限定道路日平均车流量(日平均车辆数)/辆采样口或监测光束的90光程与交通道路之间最小距离/mO3NO2CO1000010101015000202025200003

16、030453000040408040000505011550000606013560000808015070000100100110000250250 注：1在道路日平均车流量大于3000辆，采样高度为215m的地方监测PMlO时，采样口与道路之间的间隔距离不能少于25m；2按交通道路边缘到采样口之间的距离，计算间隔俚巨离；3监测点用于监测车辆排放尾气污染对道路两侧人群密集区的影响时，路边环境监测点应靠近人行道设置，采样高度不能超过5m。安装开放光程分析仪的发射端和接收端时，如果发射端发出的监测光束不通过任何反射镜直接到达接收端，那么发射端直接到接收端的距离作为监测光程长度。如果发射端发出的监

17、测光束通过反射镜到达接收端，监测光程的长度应该是监测光束从发射端出发，经过反射镜到达接收端全部路程的长度。监测光程长度的测绘误差应严格限制在±3m内。应尽量使发射端到接收端之间的监测光束保持在仰角不超过15。的范围内。133 多支路集中采样系统在使用多台点式监测仪器的监测子站中，除PMlO监测仪器单独采样外，其他多台仪器公用一套多支路集中采样系统进行样品采集。在该采样系统中，抽气风机作为抽取空间气体样品的动力，使采集的气体样品由采样头进入总管，通过总管上的支路接口与各分析仪器采样管线连接，将气体样品传送到各分析仪器进行监测分析。多支路集中采样系统有两种组成形式：垂直层流多路支管系统和

18、竹节式多支管系统。对这两种形式采样系统的要点设计做如下规定。采样头设置在总管户外的采样气体人口端，防止雨水和粗大的颗粒物落入总管，同时采样头还能阻止鸟类、小动物和大型昆虫进入总管。要求以采样头不受风向影响，采样气流稳定进入总管为原则。为了方便清洁总管，采样头应便于拆卸和安装。总管设计 a垂直层流多支管系统总管 为保证采样总管内气流保持层流状态，总管内径选择在515cm之间，以15cm为宜，总管内抽气流量以150Lmin为宜。在保证管内气流为层流状态的前提下，总管进口至抽气风机出口之间的压降要小，以保证采集气体样品的压力接近大气压。总管应设计成便于清洗、拆卸和安装的结构，总管内壁加工应光滑，支管

19、接头可设置在总管任何部位，但一定要将它置于采样总管的层流区域内，各支管接头之间应保持8cm以上的距离。 b竹节式多支管系统总管 在该采样系统中，由于总管内有T形管存在，管内采样气流要通过急弯，使总管内气流很难达到垂直层流状态，因此该类型采样总管应设计成不起化学反应，且能经常清洗和方便组合的竹节结构。该总管每节标准组件都可以方便拆卸，图2(a)与T形管连接的湿气阱和图2(b)与T形管连接靠近地板部分，被用来收集进入总管的重颗粒物和水分。在总管排气端口连接小型风机用于抽取空气样品，小型风机为总管提供85140Lmin的空气流量，这样使总管内径为156cm时，采样气体在总管内的滞留时间降至10s以下

20、，避免了待测组分气体(特别是O3)的损失，同时确保了各监测仪器均有适量的气流通过，使仪器处于正常的工作状态。总管内壁加工应光滑，各支管接头之间应保持10cm以上的距离。 制作材料的选用 在多支管采样系统设计中，无论使用哪种形式的采样系统，采样头、总管和支管接头等的制作加工材料，都应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料。对于只用于1类测点必测项目监测的采样系统，可选用不锈钢、聚四氟乙烯和硼硅酸盐玻璃等作为加工材；对于用于包括必测和选测项目在内的采样系统，最好只选用聚四氟乙烯和硼硅酸盐玻璃作为加工材料，或选用与聚四氟乙烯和硼硅酸盐玻璃化学性质相等的材料。 监测仪器与支管接头连接

21、的管线也应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料，聚四氟乙烯是惟一适用于各种污染项目监测的管线材料，O3监测只能选用聚四氟乙烯材料制成的管线，SO2和NO2监测可选用聚乙烯材料制成的管线，CO监测可选用尼龙或硅橡胶材料制成的管线。其他要求 为防止灰尘落入监测分析仪器，延长仪器保养周期，应在监测仪器的采样入口与多支管采样系统气路的结合部之间，安装5um聚四氟乙烯过滤膜。a.监测仪器管线与支管接头连接时，为防止结露水流和管壁气流波动的影响，应将管与支管连接端伸向总管接近中心(或12)的位置，然后再做固定。b.在使用空调机的监测子站房内，室内外温差较大会引起采样管路冷凝结露。为防止

22、管线结露，监测仪器与支管接头连接的管线长度不能超过3m，总管与仪器连接的管线应远离空调机安装，必要时应对采样总管和影响较大的管线外壁加装保温套或加热器。c.单台仪器单独采样时，可以不使用多支管采样系统直接用管线采样，但是采样管线应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料。d.单台仪器单独采样时，以采样气体滞留采样管线不超过10s为原则，适当选择采样管线长度，同时也应采取防止雨水、大颗粒物落入和冷凝结露的措施。e.在监测子站中，虽然PMlO项目单独进行监测采样，但选择连接仪器的采样管路时，同样也应采取缩短管线长度和防止冷凝结露的措施。134子站房建设对于监测点站房(子站房)建设和

23、内部设计的具体要求如下。子站房使用面积建议不少于10m2。站房为无窗或双层密封窗结构，进门有小隔间作为站房与大门之间的缓冲，用于保持站房内温度和湿度的恒定、阻挡灰尘和泥土带入站房，以及安全放置钢瓶气体。在屋顶上建立站房时，站房重应满足屋顶承重要求，若站房重经正规建筑设计部门核实超过屋顶承重，在建站房前应先对屋顶进行加固。 站房应建在周围有疏通雨水渠道，雨水不容易淹到站房门槛的地方。站房门槛应高于地面或屋顶25cm，防止下大暴雨时因雨水排泄不及漫淹站房。在四周比较开阔的站房顶上，设置用于固定气象传感器的气象杆或气象塔时，气象杆、塔与站房顶的垂直高度不能小于2m，并且气象杆、塔和子站房的建筑结构应

24、能经受10级以上的风力(南方沿海地区应能经受12级以上的风力)。多支管采样系统抽气风机排气口和监测仪器排气口的位置，应设置在靠近站房下部位置的墙壁上，排气口与站房内地面的距离为2030cm。站房除采取防雨、防虫、防尘和防渗漏措施外，还应采取防雷电和防电磁波干扰的措施。要求气象杆、塔和站房安装可靠的避雷设施，并且要有良好的接地线路，接地电阻4欧。为使监测仪器在正常环境条件下工作，获取准确可靠的监测结果，站房内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地方还应加装暖气设备，使站房温度能控制在(25士5)，相对湿度控制在70以下为宜。为防止电噪声的相互干扰，站房采用3040A三相供电分相使用。站房监测仪器供应

25、独立走线，选用220V 15A的仪器设备电源插座。为方便在站房顶安装、维修和架设仪器，站房顶应设置两组防水电源插座和一盏照明灯具。为保证站房内仪器设备能安全可靠运行，要求子站电源电压波动不能大于±10。站房供电系统应配有电源过压、过载和漏电保护装置，还应配备站房温度检测装置。为了便于查找事故原因，温度检测装置必须有1路模拟信号或数字信号输到子站计算机，用于记录站房环境温度状态。当站房温度超过警戒值时，温度检测装置还能向电源保护装置发出信号立即自动切断站房内所有电源，防止事故蔓延引起仪器设备毁坏或火灾。 (11)若采用开放光程分析仪进行空气质量监测，该仪器发射光源和监测光束接收端应固定

26、安装在站房外的基座上。为避免金属构件热胀冷缩引起监测光束偏移，要求基座不能建在金属构件上，应建在受环境变化影响不大的建筑物主承重混凝土结构上。要求基座不能采用金属结构，应采用实心砖平台结构(不能用轻质水泥空心砖)或混凝土水泥桩结构，建议离地高度为O612m，长度和宽度尺寸应按发射光源和接收端底座四个边缘多加1 5m计算。 (12)为了避免振动引起监测光束偏移，要求用于固定发射和接收端的基座位置，应远离振动源。并且为保证安全作业，基座应设置在便于安全操作的地方。 135 中心站建设 对中心站各实验室建设和内部设计具体要求如下。 (1)计算机房 中心站应建有计算机房，机房的大小应能保证日常工作的正

27、常开展。建议计算机房使用面积不少于25m2。 机房内应保持温度和湿度的恒定、防止灰尘和泥土带入机房。应采用密封窗结构，建议进门有小隔间作为机房与进门之间的缓冲，用于开门时保持机房内温度和湿度的恒定，阻挡灰尘和泥土带入机房。 为使机房的设备在正常环境条件下工作，顺利完成中心站数据处理和分析，机房内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地方还应加装暖气设备，使站房温度能控制在(25士5)，相对湿度控制在80以下。 在门窗密闭的情况下，为保持机房工作环境空气清新，建议机房安装换气扇。 机房采用220V、30A供电，要求电源电压波动不能大于±10。机房供电系统应配有电源过压、过载和漏电保护装置，机

28、房要有良好的接地线路，接地电阻<4Q。 为避免突然停电造成计算机数据丢失，要求按计算机设备使用情况，配备UPS后备电源。 为保证中心站与子站之间通讯畅通，应架设专用通讯线路，有条件的地方建议至少架设两条以上的程控电话线路。 若采用无线通讯应使机房的位置尽量靠近天线，为减小传输信号的损失，天线馈线应尽量缩短。 (2)质量保证实验室 质量保证实验室的大小应能保证日常工作的正常开展。建议质量保证实验室使用面积不少于25m2。 实验室采用密封窗结构，进门有小隔间作为实验室与进门之间的缓冲，用于开门时保持实验室内温度和湿度的恒定、阻挡灰尘和泥土带人机房。 实验室内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地

29、方还应加装暖气设备，使实验室基座温度能控制在(25±5)，相对湿度控制在80以下。 实验室采用220V、30A供电，要求电源电压波动不能大于±10。实验室供电系统配有电源过压、过载和漏电保护装置，要有良好的接地线路，接地电阻<4Q。为防止有害气体对实验室工作人员健康影响，实验室应配置良好的通风设备，保持室内空气畅通。同时在操作有害气体的位置，应设置通风橱或柜和仪器废气排出口，便于有害汽体及时排出。 应设置标气钢瓶放置间或柜，用于安全放置标准传递用标气钢瓶。在没有条件设置标气钢瓶放置间或柜的地方，应设置放置标气钢瓶的位置，并牢固固定钢瓶。 应设置冷冻柜，用于存放标准传递

30、用渗透管。 应设置用于清洗器皿和物品的清洗池，清洗池安装位置应远离干燥操作的工作台。 质量保证用精密天平最好放置在独立的天平间中，天平间应恒温恒湿和采取防震措施，如果没有条件设置独立的天平间，天平应放置在本单位公用天平间内。 实验室应配置一定数量的实验台和存储柜。建议每个分析人员在实验台的工作范围不能少于18m，实验台应有充足的采光，建议采光量为100烛光左右。 (3)系统支持实验室 系统支持实验室建筑面积建议为：维修间，不少于25m2；仪器设备仓库，不少于25m2，；运行考核间，不少于15m2。 维修间与仪器设备仓库和运行考核间既互相独立，又紧密相连，便于维修、考核和存储仪器设备。 金属部件

31、加工和维修与电器维修必须互相独立，一般情况下采取分台操作，在有条件的地方还应考虑单独设置金属件维修加工间。 为保证维修的仪器设备在正常环境条件下工作，维修间和运行考核问内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地方还应加装暖气设备，使维修间和运行考核间温度能控制在（25±5)，相对湿度控制在80以下。 仪器设备仓库应为无窗或双层密封有色玻璃窗结构，以便阻挡灰尘、雨水进入仓库和防止阳光直接照射存放的仪器及物品。仓库还应安装一定数量的换气扇，保持库房内空气清新，防止物品霉变。 维修间和运行考核间应采用220V、40A供电，要求电源电压波动不能大于±10。供电系统应配有电源过压、过载和漏

32、电保护装置，要有良好的接地线路，接地电阻<4Q。 仪器设备维修间应采取宽面维修台以便放置仪器和工具，维修台总面积不能少于3m2 ，并且还应配备一定数量用于存放维修零件、工具和仪器的贮存柜，使维修物品存放合理和规范，便于有条不紊地做好维护维修工作。 14 监测仪器设备配置和技术要求 141仪器设备选型一般原则 （1）选购的仪器设备能完成系统设计中要求的所有监测项目，分析方法、测量范围和各项技术指标应符合国家颁布的技术标准或达到规范的要求。 （2）能长期无人值守连续自动运行，得到的数据应具有较高的准确性和可比性。 （3）长期运行安全可靠，故障率低。 （4）结构牢固可靠，便于搬运和安装。 （5

33、）应考虑仪器结构系列化和标准化，仪器设备应便于保养维护、故障诊断和零部件更换及维修。 （6)仪器设备厂家应有良好的售后服务，能比较容易得到备品备件、易损易耗件和技术支持。 （7）应有较好的性价比。1.4.2 监测仪器的分析方法监测仪器推荐选择的分析方法监测项目点式监测仪器NO2化学发光法SO2紫外荧光法O3紫外光度法CO气体滤光器相关红外吸收法PM10微量振荡天平法（TEOM法）、b射线计数法1、NOX分析原理 干燥空气进入O3发生器，在此空气中的O2在高压(7000V)电弧放电作用下形成O3，恒定流量的O3再进入反应室，同时将稳定流量的空气样品导入反应室。为了使气体有效的混合，反应室的进气管

34、设计成套管式，即样气走内管，O3走外管，在反应室的进口处，样气总是被过量的O3所包围，在反应中O3与样气中NO产生化学反应。所发出的光由光电倍增管(PMT)检出，经放大由指标表或记录仪器显示NO读数。在样气流路上设有切换阀，可将样气经转换器再进入反应室，在钼转换中NOX(NO+NO2)全部转换成N0。因此，经转换器后实际测定是NOX，此时指标表显示NOX读数。前后两次测定经减法运算器NOX一N0=NO2计算，指标表显示NO2读数，在反应室中反应后的废气(含过量O3)经洗涤器除03后由抽气泵排出。 NO和O3化学发光反应的发光光谱起始于600nm，延伸至近红外区，光谱中心在1200nm，但测光用

35、的光电倍增管通常对紫外区敏感，在长波区灵敏性不降，为了降低倍增管的暗电流和噪声，提高信噪比，倍增管应在低温下工作，通常装有半导体制冷器。 化学发光法NOX分析仪通常设有多档量程范围，如OO1ppm、OO2ppm、O05ppm、O1ppm、02ppm、O5ppm、O10ppm等，最低检出浓度1ppb，响应时间<2min，精度优于±1，是目前测定空气中NOX较广泛使用的仪器。 仪器的操作使用较为简单，打开主电源开关，再打开O3发生器电源开关，接通抽气泵，预热2h以上。待稳定后通入不含待测组分的零气，调节仪器零点电位器使读数指零，然后通人浓度为所选量程档满量程90值的NO标准气，调节

36、仪器跨度电位器使读数指在所通入的NO标准气浓度值。对NO2的校准可采用气相滴定法进行，仪器校准完毕后，可连接气体采样管进行现场连续测定，也可连接样品贮器进行单个样品测定。测定结果可由仪器直接显示NO、NO2、NOX的浓度值。 2、SO2分析原理 紫外荧光法SO2分析仪已被国家环保局认可，仪器的结构可分两部分： 分析器部分 如上图所示，紫外光源发射的紫外光经激发光滤光片(光谱中心220nm)进入反应室，SO2分子在此产生荧光反应，发射的荧光经荧光滤光片(光谱中心330nm)投射到光电倍增管上，经信号处理，仪器直接显示浓度读数ppm。 气路部分 气路结构如图56所示，空气样品经除尘过滤器后通过样品

37、阀进入仪器，首先进入渗透除水器的内管，在此水分以气态除去，干燥的样品再经芳烃切割器，除去烃类进人荧光反应室，反应后的干燥气体经渗透除水器的外管，由泵排出仪器，当仪器进行校准时零气及标气经零标阀、样品阀进入仪器。操作：打开主电源开关，预热30min，待稳定后通入不含待测组分的零气，调节仪器零点电位器使读数指零，然后通入浓度为所选量程档90 值的SO2标准气，调节跨度电位器使读数指在所通入的标准气浓度值，然后再通入零气清洗气路，当仪器指零后即可进行采样分析。可连接气体采样管路进行现场连续测定，也可连接样品贮器进行单个样品测定。3、CO分析原理仪器的操作使用较为简单，打开主电源开关，预热，待稳定后，

38、用仪器的诊断按钮检查仪器的光强、噪声、自动增益、吸收池的温度、压力、量程选择，响应时间选择等。一切正常后通入零气，调节零点电位器，通入浓度为所选量程档90 值的CO标准气，调节跨度电位器，校准结束后，可连接气体采样管路进行现场连续测定，也可连接样品贮器进行单个样品测定。4、O3分析原理紫外光度法O3分析仪的原理是基于O3分子对波长254nm紫外光的特征吸收，直接测定紫外光通过O3后减弱的程度(II0)，根据朗伯一比尔定律求出O3浓度。 紫外光度法O3分析仪设备简单，无试剂、气体消耗，灵敏度较高，适于低浓度O3的连续测定，1PPM内有良好的线性，响应很快，主要干扰是由于O3很活泼，与很多物质接触

39、易分解，因此对仪器的吸收池、气体管路等的材质要选择惰性材料，特别要避免颗粒物、湿气对仪器光路、气路的沾污。紫外光度法O3分析仪量程范围通常为O1ppm，最低检出浓度2ppb，响应时间<20s，精度优于士25，是近年来测定空气中O3日趋广泛使用的仪器。 仪器的操作使用较为简单，打开主电源开关，预热，待仪器稳定后，通入零气，调节仪器零点电位器使读数指零，然后通人浓度为所选量程90的O3标准气，调节仪器跨度电位器使读数指在所通入的03标准气浓度值。03标准气来自03发生器，用低压汞灯(185nm)发生03，由调节光照面积或调节灯电流控制产生一个稳定浓度的O3标准气，此标准气可由更高一级精度的紫

40、外光度计定值。仪器校准完毕后，可连接气体盐酸萘乙二胺溶液摇匀，放置15min，用1cm比色，于波长540nm处，测定吸光度。5、PMlO分析原理 主要有：微量振荡天平法（TEOM法）、b射线计数法 微量振荡天平(TEOM)法众所周知，在形状不变的条件下，物体的固有频率与其自身的质量密切相关，并成反比关系，即质量越大的物体其固有频率越低，质量越小的物体其固有频率越高，采用微量振荡天平法对颗粒物进行监测的仪器，就是基于上述理论而设计的。 TEOM法仪器主要由采样头、传感单元、控制单元及真空泵等组成，仪器构成见下图。仪器中的采样头为更换结构，通过更换不同采样切割头，可分别对TSP、PM10、PM2.

41、5、PMl等不同粒径的颗粒进行监测；传感单元可对其内置滤膜上累积的颗粒物质量进行连续监测，而这个滤膜是可更换的，控制单元由专用微机系统、流量控制器、测控、接口及电源电路所组成，真空泵为整个系统正常运行提供气流。6、气象参数 温度：多数采用热敏电阻对环境温度进行监测。 相对湿度：多数采用湿敏电阻或薄膜湿敏电容传感器件来对相对湿度进行检测。 风速：对风速进行监测的传感器有两种：一种是交流发电传感器，另一种是光电传感器。风向：一种是接点开关检测，另一种是多圈电位器调压检测。7、现场校准设备 零气发生器 零气发生器与多气体校准器配套使用，通过它产生不含待测组分(浓度值不超过满刻度值的02)的纯净空气作

42、为零气供监测仪器设备标定零值，零气与气体标准物质按不同稀释比混合为监测仪器提供不同浓度值的标定气体。在系统中标准物质的传递和监测仪器设备的标定及校准是否准确零气源的纯净程度是关键。 多气体动态校准系统 空气质量连续自动监测系统中的各个子站一般均配备多气体动态校准系统，根据需要分别配制不同浓度的标准气，以对相应各个类型的监测仪器进行校准。多气体动态校准系统是由质量流量控制器、渗透炉、O3发生器、控制电磁阀和压力调节器等部件组成，集钢瓶标准气稀释、发生O3标准气、渗透管产生标气和气相滴定标气等功能为一体，是一个多功能通用配气系统。通过该系统面板键盘控制可进行实验室标准传递、仪器零跨和多点校准，它与

43、子站计算机配合可自动对子站监测仪器进行定时零跨检查，通过中心计算机中的监控软件经通讯传输设备和子站计算机，可实现对子站仪器设备的远程自动校准。 15 中心站和子站计算机151 中心站设备配置和软件1、设备配置和技术要求 中心站是整个系统的心脏部分，它是所有监测数据采集、存储、处理、输出和控制系统运行及科研运算的中心。整个系统的可靠性及效能的高低，中心站是关键。为确保数据收集、处理和系统管理的可靠，为能进行更多的科研运算，中心站配置和要求如下： 采用至少2台能满足中心站监测系统软件工作要求的计算机，来完成系统的运算、控制和管理。其中一台作为主机，与系统各子站联系进行数据采集和存储，对监测数据进行

44、数据库管理，对各子站进行信息交换和监控。另一台作为辅机，当主机发生故障时代替主机运行，平时用于对监测结果的分析和处理，进行报告、报表和图形的编辑及打印输出，进行与系统有关的网络通讯和数据交换。 配置有打印机。建议配置至少l台分辨率在360dpi×700dpi以上，打印纸幅度为A4的彩色喷墨打印机。 在突然断电时，为保证运行和计算结果不丢失，每台计算机都应配置稳压范围为170270V，功率为500w以上，失真度<3的UPs不间断电源。 中心站与监测子站之间的监测数据和控制信息的传递，靠通讯系统来完成。系统采用有线或无线通讯方式，在监测子站固定不变，且安装程控电话方便的监测点，尽量

45、采用有线通讯方式。在需要调整的临时监测点或安装电话不便的点位，可采用无线通讯方式。采用无线或有线通讯方式都要求传播速率在2400bs以上，误码率为106以下；采用以上两种通讯方式时，除具有数传功能外，还应具有勤务通话功能。 若中心站采用有线通讯方式，建议有两条程控线路和相应的调制解调设备。若采用无线通讯设备除各子站配备相应的无线通讯设备外，建议中心站应配备两套以上的发射接收设备，所选用的发射接收频率和发射功率必须向国家无线电管理部门申请批准。若受地形地物限制影响发射接收效果，应采取改善措施或增加中继设备，保证无线通讯畅通。2、中心站监测系统软件 软件基本功能 a数据收集功能 i定时或随时收集各

46、子站计算机采集的监测数据及校准结果。 ii定时或随时收集子站计算机采集的工作状态，如：子站内温度、报警和控制信息，以及留言记录。 b数据处理和报表输出 i对各时段的大气污染监测数据和气象参数进行统计处理和异常值判断处理，对异常值的删除要谨慎，只有判明确实是仪器设备故障造成的异常值才可删除。 ii将处理后的结果，通过显示器和打印机以报表或图形的形式显示或打印。在报表中除显示或打印平均值的统计结果外，还应显示最大值、最小值、异常值(包括：超标值、无效平均值、子站监测分析仪器停机时产生的随机值、子站断电后产生的随机值)，并对异常值用特殊符号进行标注。 iii对各子站在标气检查或校准时产生的数据(校零

47、、校跨和清洗气路等时段的数值)，进行统计处理。将统计处理后的校准值、偏移值和修正值，以及校零、校跨和气路清洗时间，用报表的形式显示或打印出来，并对校准值用特殊符号进行标注。 iv对以上各种报表能自动存入磁盘，并且自动进行报表分类、建立目录和对磁盘进行编号。当磁盘存满后，在显示器上自动出现提示，要求更换磁盘。 v根据上报要求确定报表的格式，报表的基本形式为：日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。 软件的选择功能 a在线控制 i数据传输控制，如：检索和查询子站计算机中采集的监测数据和控制数据、对子站计算机的初始化参数进行修改或重新设置。 ii运行控制，如：对子站内温控设备和监测仪器设备进行开关、

48、电磁阀和相关设备的控制。 iii校准控制，如：对各子站的监测分析仪器进行定时或随时校零、校跨或多点校准控制。 b报警显示和记录 i当子站与中心站通讯发生故障、子站的工作状态超过设置的报警线或子站突然断电超过容许时间时，通过指示灯、扬声器和显示器发出报警信号，提醒值班人员引起注意。(该项功能视具体情况设定。) ii通过显示器和打印机显示和打印报警记录，报警记录包括：报警时间、报警类型、发生的子站编号、恢复正常的时间和报警的历史纪录。 c输出时间和空间特性分析曲线 i对各污染监测项目和气象参数随时间变化的特性分析，用变化曲线或统计直方图的形式显示或打印出来，监测项目和气象参数的主要时间变化曲线和统

49、计直方图包括：小时变化曲线或直方图、日变化曲线或直方图、周变化曲线或直方图、月变化曲线或直方图、季变化曲线或直方图、年变化曲线或直方图。 ii对各污染监测项目和气象参数随空间变化的特性分析，用变化曲线和玫瑰图的形式在显示器或绘图仪上输出，监测项目和气象参数的空间变化曲线和玫瑰图包括： ·风速变化频率曲线和直方图、风向变化频率曲线和直方图(包括污染参数与风向变化曲线和直方图、风向玫瑰图、污染参数与风向玫瑰图)； ·变化频率曲线和直方图，包括日变化频率曲线和直方图、周变化频率曲线和直方图、月变化频率曲线和直方图、季变化频率曲线和直方图、年变化频率曲线和直方图； ·玫瑰

50、图，包括日玫瑰图、周玫瑰图、月玫瑰图、季玫瑰图、年玫瑰图。 其他可开发或应用功能 a进行大气污染指数计算，编写和发布空气质量周报和日报。 b输入相关的资料结合监测结果，利用传播模型进行污染评价及预报(根据具体情况进行开发和应用)。 c能生成和转换成通用数据文件，具有环境自动监测系统应用软件设计和再开发功能。 d具有中文编辑功能。 e具有数据库管理功能。 f具有图形数字输入功能。 g具有绘图功能。 152监测子站计算机和软件 (1)硬件要求 具有足够数据内存，存放运行程序和至少10天以上的一次观测值。 保证有足够的通道配接一次仪表，至少具有16通道以上的12位AD转换接口。 至少有16位IO接口

51、，用于采集数字量信号进行告警或其他功能判断，还用于控制校准设备对监测仪器进行零跨校准，或控制其他设备的开关及其他功能的启动。 有一定数量的通讯接口与电传设备连接，用于子站与中心站之间的数据交换。 所有接口与一次仪表连接时，都应注意是否与接口电平相符，否则应加装匹配转换器。还应注意相互间有无干扰和安全保护措施，必要时采用光电耦合隔离器件以保证计算机安全和数据准确，并保证与仪器设备的共地。2、软件要求 子站计算机每分钟采集23次数据(不能少于1次)，计算平均值作为分钟值参加运算，将监测数据进行短期存储和统计处理，在中心站的控制下，按一定格式向中心站发送监测结果。 具有判断数据有效性和识别异常值的功

52、能，并对保留的异常值进行标注。 受中心站命令，重发某时段的数据或随时抽检保存的工作设置和状态。 受中心站命令的控制或自己设置定时控制，进行监测分析仪器的校零、校跨和某些设备地起、停、阀门转换开关。 子站一般情况下受控于中心站，当中心站计算机或通讯系统出现故障时，为不丢失监测数据，子站计算机自动承担起就地控制运行和收集数据等功能。待中心计算机或通讯系统故障排除转入正常运行后，再抽空集中将中心站未收到的监测数据传输回去。 可对初始化参数进行修改，修改参数包括的内容如下： a数据参数 包括子站编号、子站计算机模拟通道编号、监测项目、测量范围、子站计算机模拟通道模拟输入电压或电流范围、测量物理量、测量

53、物理量修正式、超标警戒值、分钟有效平均次数、小时有效平均次数、日有效平均次数、月有效平均次数。 b运行控制参数 包括控制状态输入编码、控制状态输出编码、状态控制时间、报警控制限定值。 c校准控制参数 包括开始校准时间、气路清洗时间间隔、校零时间间隔、校跨时间间隔、校准时间间隔、启动或停止校准仪器状态控制编码。 d通讯参数 包括自动收集数据通讯人工查询数据通讯选择、有线无线选择、自动收集数据上下两次通讯时间间隔、波特率、子站编号、人工查询数据内容选择。 16系统操作程序 在大气自动监测系统的使用过程中，除及时处理获取的监测数据和根据监测任务合理利用监测结果外，关键是保证系统能连续可靠运行，为此从

54、安装调试开始对系统的维护和检修始终贯穿在系统的使用过程中，对于系统使用过程中的要求如下：161安装调试及验收工作程序 (1)准备 认真按合同签定的仪器设备清单和到货装箱清单清点到货仪器设备数量，并检查到货仪器设备是否有破损或不配套现象。 认真合理地制定安装调试计划，并按计划实施。计划包括：所要安装的仪器设备和器材清单、安装调试工具清单、车辆安排计划、人员调配计划、后勤保障计划、工作进度安排表、对安装现场要求和对有关部门协调的要求等。 认真清点所要安装的仪器设备和器材，按不同的安装点进行分类和编号，发现短缺或遗漏应尽快补齐。认真准备安装调试用工具、车辆和落实有关安装调试计划事宜。 检查安装现场是

55、否符合安装要求，发现问题及时处理。 清理安装调试现场，运送仪器设备、安装器材和工具到现场。 (2)安装调试 按仪器设备说明书的要求进行仪器设备安装。仪器设备安装完毕后，应首先检查供电系统是否正常和仪器设备安装是否正确，在检查无误的情况下进行通电试验和仪器设备预热，并对安装过程和出现问题做记录。 在通电试验和仪器设备预热无误的情况下，按说明书要求进行仪器设备初始化设置。 在设置无误的情况下进行单机测试，单机测试主要是检查以下性能指标是否符合规范或技术合同的要求，并对单机测试过程和出现的问题做记录，检查主要内容包括：进行一次仪器流量测定和气路检查、用万用表检查仪器模拟输出电压和I0接口电平、通标气进行监测仪器设备量程零跨调试、零飘检查、多点校准和响应时间检查。 在单机测试通过的情况下进行连机调试，连