禹重科技-行业应用
一、空气污染物监测技术发展
1、气体污染物监测技术
光学和光谱学遥感技术优点：
大范围、多组分连续自动实时监测，可以在同一光波波段同时监测几种污染物浓度，实现完全非接触在线自动监测；灵敏度高。同单种污染物监测仪器比也存在不足。
成分分析方案|表面分析方案|样品前处理系统|表面分析方案|硬度测试|力学测试|标准样
（1）SO2分析方法是紫外荧光法
（2）NOX分析方法是化学发光法
（3）CO分析方法有非分散红外法和气体相关滤光红外吸收法，其中红外吸收法是非分散红外法的一种改进。
（4）O3分析方法是紫外光度法
以上几种气态污染物分析方法线性良好，响应快，检出限低，不受天气状况影响，稳定。
1.2光学和光谱学遥感技术监测方法
（1）紫外可见光波段的差分吸收光谱法，仅限于对紫外可见光波段的窄吸收光谱线的气体（SO2、NOX、O3、苯系物和甲醛等）成分。
（2）傅立叶变换红外光谱法，该方法特别适用于测量和鉴别污染严重的空气成分。
（3）可调谐二极管激光光谱法，该方法调谐范围限制了可测气体的范围。
（4）差分吸收激光雷达法，一般运用空基平台，对大气平流层和对流层的痕量气体成分，如O3、SO2、CL2、CO、NO2等经行测量。
2、颗粒物监测技术
TSP、PM10、PM2.5、PM1、PMCOARSE
监测方法有人工和自动法两种。
人工法即通常说的大流量和中流量、小流量法。
自动法发展由70年代的压电晶体法和光散射法，80年代的bate射线法，到90年代的微量震荡天平法。
其中bate射线法仪器设备稳定可靠，维护、质控方便。天平法维护质控麻烦，操作复杂。
二、空气质量连续监测系统概述
1、系统特点
在某一区域内设置若干个固定监测点，组成对环境空气进行连续自动实时监测的完整网络。一般具有如下特点：
（1）系统由若干个子站组成，各子站具有基本相同的监测项目及相同类型的仪器。如果子站点位经过较好的优化设计，则可以对该区域空气污染状况获得较好的空间分辨率。
（2）系统实时监测
（3）具有迅速收集数据处理数据、分析能力
（4）严格的质量控制，具有自动（手动）校准和自动（手动）修正功能
2、系统用途
（1）提供大量连续的污染物监测数据
（2）捕捉该区域空气污染最严重的地点和时间，得到确切的区域污染变化规律
（3）对排放量大、危害严重污染源实时监控监测，并判断来源，对空气质量影响，确定控制和防治对策。
（4）收集空气质量状况背景及其趋势的数据和累计长期监测数据，为保护人类健康，制定修改质量标准提供科学依据。
（5）进行日报、预测预报和污染影响评价、空气扩散数学模型
3、系统基本结构
空气质量联系监测系统
3.1中心计算机室目的数据收取、处理、存储和输出数据外，对子站仪器经行校准和状态监视。
3.2质量保证实验室是系统质量保证工作的核心。担负着控制、监督和修正改进整个系统运行的任务。
3.3系统支持实验室是整个系统的支持和保障中心，对整个系统的仪器设备经行维护、保养和检修。
3.4固定监测子站是整个系统的基础
3.5流动监测子站是固定监测子站的补充，主要任务是对监测网络中空白点补充监测，监测网络中不需要常年监测点位经行临时监测，污染源调查和环境评价监测，突发事故监测。
三、自动监测系统设计
明确系统建设目标，并根据所定的系统建设目标经行系统设计。包括：点位数、布局、设置、测试项目、适用分析方法、数据捕获率和数据质量要求及必需的仪器设备配备和良好的运行环境。
1、点位布局遵循基本的原则
（可参考环境空气质量监测规范（试行））
（1）具有较好的代表性，能客观反映一定空间范围内的环境空气污染水平和变化规律；
（2）各监测点之间设置条件尽可能一致，使各个监测点获取的数据具有可比性；
（3）监测点应尽可能均匀分布，同时在布局上应反映城市主要功能区和主要大气污染源的污染现状及变化趋势；
（4）应结合城市规划考虑监测点的布设，使确定的监测点能兼顾未来城市发展的需要；
（5）为监测道路交通污染源或其他重要污染源对环境空气质量影响而设置的污染监控点，应设在可能对人体健康造成影响的污染物高浓度区域。
2、监测子站设置
一般以流动和固定污染源为监测对象，遵循一下原则：
（1）根据区域类别特性、污染状况、人口布局、地形、气象等因素，使点位具有较好的代表性。
（2）排除周围环境可能干扰监测结果的局地因素，还应考虑其他大气物理因素和污染物活性等因素。
（3）50m范围内不能有明显的污染源
（4）附件一定范围内不能有高大建筑物货其他阻碍环境空气流通，一般经验是采样口到最高障碍物距离至少高出采样口2倍以上。
（5）采样口周围270度范围，环境空气流通不受影响，如果采样管一边靠近建筑物，至少采样口周围要有180度弧形范围的自由空间。
（6）点位应长期使用，不轻易改动。
（7）稳定可靠的电源
（8）安全和消防措施须有保证，便于车辆进出。
3、监测站房建设
环境要求控制所有能影响样品稳定性、样品内的化学反应或样品组分的外部物理因素，如光、电压、温度、湿度、仪器震动等。
（1）面积应在10-25m2。无窗或双层密封窗结构，有隔断缓冲间。
（2）四周开阔的房顶，气象杆与房顶高度不能小于2m。
（3）采样风机排气口应设在靠近站房下部位置，与地面距离20-30cm。
（4）有良好的避雷接地和防电磁干扰，接地电阻小于4欧姆。
（5）站房温度20±5℃，夏季25-30℃，相对湿度70%以下。
（6）30-40A三相电分相使用。
（7）电压波动≤10%，电源系统有过压、过载保护
4、仪器摆放
（1）采样总管尽可能靠近分析仪器，以尽可能减少支管长度。
（2）抽风机排气口和排气总管尽可能远离采样口
（3）数采器和仪器尽可能分开放置，避免振动影响
（4）空调应远离采样管和仪器
5、采样系统建设
5.1采样系统设计
（1）防雨防虫
（2）污染物滞留时间（指从采样口到达分析仪的时间）<20s，最好<10S。滞留时间取决于采样总管体积和抽风量。
（3）采样头、采样总管，支管接头必须选用特氟龙材料。
（4）支管连接端深入总管中心位置的层流区域。
（5）支管长度不能超过3m。
（6）采样总管室内部分，必须含有自动加热控制温度。
5.2采样系统建设
采样头周围一定范围内没有遮挡物，并要充分考虑附件道路上所行驶的机动车辆影响，应满足如下要求：
（1）离地面高度应为3-15M，采样口与屋顶直接距离>1m，PM10/2.5采样口与支撑物（墙壁）水平距离>1.5m。
（2）多个采样口时，各采样口间隔距离不能<1.5m。
（3）避开汽车排放尾气对一定范围监测结果产生干扰
四、系统质量保证和控制
1、概述
质量保证和质量控制概念在有些方面很难绝对的分开或分清，实际工作中往往概念混淆，是两者工作发生错位。
质量保证是指为了提供足够的信任表明系统能够满足质量要求，而在系统中实施全部有计划好有系统的活动，其目的在于提供可满足监测目的且合乎质量要求的数据、将由于仪器故障和各种干扰影响导致数据的损失降至最低和确保系统提供的数据有效、准确、可靠、可比且具有代表性。
质量控制是指为了达到质量要求所采取的作业技术和活动，其目的在于监视控制某一活动或工作的全过程，排除质量环中所有导致不合格、不满意的原因，识别不合格、不满意结果。
2、数据质量目标
数据总的不确定度由污染物的不确定度和测量的不确定度组成。
污染物的取决于污染物空间和时间分布的不确定性，因此监测点位的选择和设置应具有充分的代表性。
测量的不确定度主要与仪器的运行环境、仪器的操作和仪器的漂移有关。由精度、偏差和检出限三个数据质量指标决定。
3、量值溯源控制
3.1、气体标准物质
要求建立各级标准的质量控制程序，要求标准物质量值的准确度必须具有可追溯性，任何超过有效使用期的标气，使用前必须进行重新标定，误差应<±1.5%。
（1）一级标准物质（具有0.3-1%的准确度）
（2）二级标准物质（具有1-3%的准确度）
（3）工作标准物质（须经一级标准物质量值传递）
（4）传递标准物质（不直接用于校准仪器，而作为不同标准物质间量值传递介质时，即可成为传递标准物质，因此它可以是一级标准、二级标准或工作标准）
3.2气体流量标准
一般每年不少于一次实施各种类型气体流量标准对一级标准的追溯。
（1）一级标准
该气体流量装置由国家权威机构审定确认或直接追踪到NIST-SR.该级别的气体流量测量装置包括皂膜流量计、体积滴定装置和活塞式流量计等。一级标准一般不需要重新确认，可由两个同类型的流量测量装置之间作比较，误差在2%之内。
3.4监测仪器校准
目的使其保持良好的精密度和良好的准确度，分为多点线性校准和单点校准。
（1）多点线性校准（半年一次）
校准点一般取7个，除一个零点和测量量程90%处作为标点外，其余5个点在零点和标点之间等分，观察其响应并调节仪器使仪器响应和实际浓度达到最佳拟合程度。
利用最小二乘法原则，基于线性回归的校准曲线截距反映了监测仪器零点漂移情况，斜率反映了监测仪器线性指标，相关系数反映了得到直线与个校准数据点的吻合程度。
（2）校准结果分析
得到的监测仪器校准曲线，斜率b应在0.99~1.01之间、截距a应小于满量程浓度±1%，相关系数r应大于0.999,当r不符合要求时，查找各校准点对应数据组中偏差最大的点，对该组数据重新校准，知道满意结果为止。
（3）监测仪器单点校准
监测仪器有一个随时间而产生的漂移趋势，定期进行单点校准的目的不仅在于及时修正运行监测仪器的漂移，使运行仪器测量响应与实际污染物尽可能保持一致；还在于经常性的检验和监视他们的主要技术指标。主要进行零点和标点校准，标点选取点75%~90%之间。校准周期可根据实际经验及监测仪器的零标点漂移情况而定。另外一些情况也需要进行单点校准：到货开箱和仪器停机一段时间重新开机‚维修更换部件ƒ零点标点超出漂移调节控制限。
（4）监测仪器漂移控制限
（5）监测仪器的性能审核
精密度审核（监测分析方法第四版要求每半月至一月对每台仪器进行一次审核）：
在精密度审核之前，不能改动监测仪器的任何设置参数，若精密度审核与仪器零/跨调节一起进行时，则要求精密度审核必须在零/跨调节之前进行。
每3个月进行至少一次对每台监测仪器的精密度审核，每年每台监测仪器的精密度审核次数不能少于4 次。
精密度审核点的浓度取决于被审仪器所选的测量量程，一般在测量量程下限或日常所测得污染物浓度频率较高范围内选择一个审核点。
如果由于仪器响应超出控制限，而使数据无效，则这些漂移的结果不能用与精密度审核。
准确度审核（每季度应完成1/4监测子站的准确度审核工作）：
准确度审核采用向每台分析仪通入一系列浓度的标气，一级标准气体，将仪器读数与标气实际浓度比较，来确定仪器的准确度；
对于PM10监测仪器，准确度审核可采用标准滤膜检测，或与经典的重量法 比对方式进行；
在准确度审核之前，不能改动监测仪器的任何设置参数，若准确度审核连同仪器零/跨调节一起进行时，则要求准确度审核必须在零/跨调节之前进行；
每年对每台监测仪器的准确度审核至少1次；选取测量点一般为测量量程的90%、60%、40%、20%、10%、0%。
（6）例行的系统设施管理
1、监测子站外部环境管理
2、监测子站内部管理
3、中心站质量管理
（1）计算机室
（2）质量保证室
（3）仪器维修室
四、监测子站仪器设备运行管理
（1）没有启动自动校准的设备，5~7D对子站运行仪器进行零点和标点检查、校准。
（2）定期（每半年）对子站仪器进行多点线性校准。
（3）定期（每月不少于一次）对子站运行进行精密度和准确度审核
（4）每季度对颗粒物分析仪进行一次流量校准，警告线7%，控制限10%。
（5）每半年对NOX钼炉做一次转化效率，96~102%之间。
（6）Thom震荡天平仪器没半年做一次K0值检查。
（7）动态校准仪没半年做一次质量流量计线性度，应达到0.9999。
（8）零气纯度每半年检查一次，活性炭、氧化剂更换周期建议为三个月.
（9）采样总管气密性检查，使用采样总管气密性测试仪，直接测试。
（10）检测限检查，每年一次。
（11）采样总管及切割头清洗每半年一次。
（12）预防性维修
（13）针对性检修
文章来源：实验与分析
编辑：亚析
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