环境空气气态污染物(SO2、 NO2、O3、 CO)连续自动监测系统技术要求及检测方法
发布时间：
2021-07-20
本标准适用于环境空气气态污染物SO2、NO2、O3、CO连续自动监测系统的设计、生产和检测。
前言
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》，实施《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)，规范环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO连续自动监测系统的性能和质量，制定本标准。
本标准规定了环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO连续自动监测系统(以下简称监测系统)的组成、技术要求、性能指标和检测方法。
本标准中附录A、附录B为规范性附录，附录C为资料性附录。
本标准由环境保护部科技标准司组织制订。
本标准主要起草单位:中国环境监测总站。
本标准环境保护部2013年7月30日批准。
本标准自2013年8月1日起实施。
本标准由环境保护部解释。
环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO)连续自动监测系统技术要求及检测方法
1.适用范围
本标准规定了环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO连续自动监测系统的组成结构、技术要求、性能指标和检测方法。
本标准适用于环境空气气态污染物SO2、NO2、O3、CO连续自动监测系统的设计、生产和检测。
2规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB 3095-2012 环境空气质量标准
GB 4793.1 测量、控制和试验室用电气设备的安全要求第1部分:通用要求(IEC 61010-1: 2001，IDT)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1环境空气质量连续监测ambient air quality continuous monitoring
在监测点位采用连续监测仪器对环境空气质量进行连续的样品采集、处理、分析的过程。
3.2点式分析仪器point analyzer
在固定点上通过采样系统将环境空气采入并测定空气污染物浓度的监测分析仪器。
3.3开放光程分析仪器open path analyzer
采用从发射端发射光束经开放环境到接收端的方法测定该光束光程上平均空气污染物浓度的仪器。
3.4零点漂移zero drit
在未进行维修、保养或调节的前提下,仪器按规定的时间运行后，仪器的读数与零输入之间的偏差。
3.5量程漂移span drit
在未进行维修、保养或调节的前提下，仪器按规定的时间运行后，仪器的读数与已知参考值之间的偏差。
3.6无人值守工作时间period of unattended operation
仪器在无手动维护和校准的前提下，长期漂移(≥7d) 符合指标要求的时间间隔。
3.7转换效率converter eficiency
NO2转换为NO的效率。
3.8标准状态standard state
温度为273K，压力为101.325 kPa时的状态。本标准中的污染物浓度均为标准状态下的浓度。
3.9ppm parts per million
百万分之一体积浓度。
3.10ppb parts per bllion
十亿分之一体积浓度 。
3.11光程optical path
开放光程分析仪器的监测光束由光源发射端到接收端所经过的路径长度。
3.12零光程zero optical path
开放光程分析仪器处于校准状态下，光从光源发射端到接收端的光程，远小于实际测量时的光程，被称为零光程。
3.13等效浓度equivalent concentration
在仪器测量光路中放置校准池，通入标准气体，根据测量光程与校准池长度的比例将标准气体浓度值转化为实际校准浓度值,该浓度为等效浓度。本标准中所有适用于开放光程仪器技术指标检测方法的标准气体浓度值均为等效浓度值。
4系统组成与原理
监测系统分为点式连续监测系统和开放光程连续监测系统。监测系统分析方法见表1。
4.1点式连续监测系统
4.1.1系统组成
监测系统由采样装置、校准设备、分析仪器、数据采集和传输设备组成，如图1所示。
4.1.2采样装置
多台点式分析仪器可共用一套多支路采样装置进行样品采集。采样装置的材料和安装应不影响仪器测量。采样装置的具体要求见5.1.4.1.
4.1.3 校准设备
校准设备主要由零气发生器和多气体动态校准仪组成。校准设备用于对分析仪器进行校准。校准设备的具体要求见5.1.4.2。
4.1.4分析仪器
分析仪器用于对采集的环境空气气态污染物样品进行测量。
4.1.5数据采 集和传输设备
数据采集和传输设备用于采集、处理和存储监测数据，并能按中心计算机指令传输监测数据和设备工作状态信息。
4.2开放光程连续监测系统
4.2.1系统组成
监测系统由开放的测量光路、校准单元、分析仪器、数据采集和传输设备等组成，如图2所示。
4.2.2开放测量光路
光源发射端到接收端之间的路径。
4.2.3校准单元
运用等效浓度原理，通过在测量光路上架设不同长度的校准池，来等效不同浓度的标准气体，以完成校准工作。
3校准单元结构如图3所示。
4.2.4分析仪器
分析仪器用于对开放光路上的环境空气气态污染物进行测量。
4.2.5数据采集和传输设备
数据采集和传输设备用于采集、处理和存储监测数据，并能按中心计算机指令传输监测数据和设备工作状态信息。
5技术要求
5.1 点式连续监测系统
5.1.1外观要求
5.1.1.1监测系统应具有产 品铭牌，铭牌上应标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期等信息。
5.1.1.2监测系统仪器表面应完好无损，无明显缺陷，各零、部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有效。
5.1.1.3 仪器主机面板显示清晰，字符、标识易于识别。
5.1.2工作条件
监测系统在以下条件中应能正常工作。
(1)环境温度: (15~35) ℃；
(2)相对湿度:≤85%；
(3)大气压: (80~106) kPa；
(4)供电电压: AC (220±22) V，(50±1) Hz。
注1:低温、低压等特殊环境条件下，仪器设备的配置应满足当地环境条件的使用要求。
5.1.3安全要求
5.1.3.1绝缘电阻
在环境温度为(15~35)℃，相对湿度≤85%条件下，仪器电源端子对地或机壳的绝缘电阻不小于20MΩ。
5.1.3.2绝缘强度
在环境温度为(15~35) ℃，相对湿度≤85%条件下，仪器在1500V (有效值)、50Hz正弦波实验电压下持续lmin，不应出现击穿或飞弧现象。
5.1.4功能要求
5.1.4.1 采样装置
(1)采样装置一般包括两种结构，结构示意图参见图4和图5。
(2)采样装置应连接紧密,避免漏气。采样装置总管入口应防止雨水和粗大的颗粒物进入，同时应避免鸟类、小动物和大型昆虫进入。采样头的设计应保证采样气流不受风向影响，稳定进入采样总管。
(3)采样装置的制作材料，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。一般以聚四氟乙烯或硼硅酸盐玻璃等为制作材料;对于只用于监测NO2和SO2的采样总管，也可选用不锈钢材料。
(4)采样总管内径范围(1.5~15)cm， 总管内的气流应保持层流状态，采样气体在总管内的滞留时间应小于20s，同时所采集气体样品的压力应接近大气压。支管接头应设置于采样总管的层流区域内，各支管接头之间间隔距离大于8cm。
(5)为了防止因室内外空气温度的差异而致使采样总管内壁结露对监测污染物吸附，采样总管应加装保温套或加热器，加热温度一般控制在(30~50)℃。
(6)分析仪器与支管接头连接的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；长度不应超过3m，同时应避免空调机的出风直接吹向采样总管和支管。
(7)分析仪器与支管接头连接的管线应安装孔径≤5μm的聚四氟乙烯滤膜。
(8)分析仪器与支管接头连接的管线，连接总管时应伸向总管接近中心的位置。
(9)在不使用采样总管时，可直接用管线采样，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，采样气体滞留在采样管线内的时间应小于20s。
5.1.4.2 校准设备
(1)监测系统的校准设备应具备自动校准功能。
(2)零气发生器发生零气质量应符合附录A的要求。
5.1.4.3分析仪器与数据采集和传输设备
(1)能够显示和设置系统时间。
(2)能够显示仪器内部工作状态的参数信息，并至少每5min记录系统的采样流量等工作状态信息。
(3)能够显示实时数据，并能够记录存储至少3个月以上的有效数据，具备查询历史数据的功能。
(4)具备时间标签功能，数据为设置时段的平均值。
(5)具备数字信号输出功能。
(6)具有中文数据采集和控制软件。
(7)对各监测数据实时采集、存储、计算，并能以报表或报告形式输出，SO2、NO2、O3 输出标准状态下的质量浓度单位为μg/m3，CO输出标准状态下的质量浓度单位mg/m3,并具有质量浓度和体积浓度单位切换功能。
(8)仪器掉电后，能自动保存数据;恢复供电后系统可自动启动，恢复运行状态并正常开始工作。
5.2 开放光程连续监测系统
5.2.1外观要求
5.2.2工作条件
监测系统在以下条件中应能正常工作。
5.2.2.1室外部件
环境温度: (-30~50)℃；
5.2.2.2室内部件
(1)环境温度: (15~35)℃；
(2)相对湿度:≤85%；
(3)大气压: (80~106) kPa。
5.2.2.3供电电压
AC (220±22) V，(50±1) Hz。
注2:低温、低压等特殊环境条件下，仪器设备的配置应满足当地环境条件的使用要求。
5.2.3安全要求
安全要求见5.1.3。
5.2.4功能要求
5.2.4.1校准单元
(1)监测系统应具有自动记录测量灯谱的功能；
(2)等效校准装置应至少配备4种不同长度的校准池，校准池材质应选用高紫外透过率的材质。标定架与光源发射装置应连接牢固。
5.2.4.2分析仪器与数据采集和传输设备
(1)能够显示和设置系统时间；
(2)能够显示仪器内部工作状态的参数信息，并至少每5min记录系统的工作状态信息；
(3)仪器能够显示实时数据，并能够记录存储至少3个月以上的有效数据，具备查询历史数据的功能；
(4)具备时间标签功能，数据为设置时段的平均值；
(5)具备数字信号输出功能；
(6)具有中文数据采集和控制软件；
(7)对各监测数据实时采集、存储、计算，并能以报表或报告形式输出，输出标准状态下的质量浓度单位为μg/m,并具有质量浓度和体积浓度单位切换功能。
(8)仪器掉电后，能自动保存数据;恢复供电后系统可自动启动，恢复运行状态并正常开始工作。
6性能指标
6.1点式连续监测系统
6.1.1分析仪器
6.1.1.1 测量范围
(SO2、NO2、O3、分析仪器测量范围: (0~500) ppb，最小显示单位0.1ppb或0.1μg/m3；CO分析仪器测量范围: (0~50) ppm, 最小显示单位0.1ppm或0.1mg/m3
6.1.1.2 零点噪声
SO2、NO2、O3分析仪器零点噪声:≤1 ppb；
CO分析仪器零点噪声:≤0.25 ppm。
6.1.1.3最低检出限
SO2、NO2、O3分析仪器最低检出限:≤2 ppb；
CO分析仪器最低检出限:≤0.5ppm。
6.1.1.4 量程噪声
SO2、NO2、O3分析仪器80%量程噪声:≤5 ppb；
CO分析仪器80%量程噪声:≤lppm。
6.1.1.5 示值误差
SO2、NO2、CO分析仪器示值误差:±2%满量程；
O3分析仪器示值误差:±4%满量程。
6.1.1.6 量程精密度
SO2、NO2、O3分析仪器80%量程精密度:≤10 ppb；
CO分析仪器20%量程精密度:≤0.5 ppm；;
CO分析仪器80%量程精密度:≤0.5 ppm。
6.1.1.7 24h零点漂移
SO2、NO2、O3分析仪器24h零点漂移: ±5 ppb；
CO分析仪器24h零点漂移: ±1 ppm。
6.1.1.8 24h量程漂移
SO2、NO2、O3分析仪器24h 20%量程漂移: ±5 ppb；
SO2、NO2、O3分析仪器24h 80%量程漂移: ±10 ppb；
CO分析仪器的24h 20%量程漂移: ±1 ppm；
CO分析仪器的24h 80%量程漂移: ±1 ppm。
6.1.1.9响应时间(上升时间/下降时间)
SO2、NO2、O3分析仪器响应时间(. 上升时间/下降时间) :≤5 min；
CO分析仪器响应时间(上升时间/下降时间) :≤4 min。
6.1.1.10电压稳定性
供电电压变化±10%，分析仪器读数的变化: ±1%满量程。
6.1.1.11流量稳定性
流量稳定性: ±10%。
6.1.1.12环境温度变化的影响
15~35℃环境温度范围内；
SO2分析仪器温度变化的影响≤lppb/℃；
NO2分析仪器温度变化的影响≤3ppb/℃；
O3分析仪器温度变化的影响≤lppb/℃；
CO分析仪器温度变化的影响≤0.3ppm/℃。
6.1.1.13干扰成分的影响
分析仪:器干扰成分的影响指标见表2。
6.1.1.14采样口和校准口浓度偏差
分析仪器采样口和校准口浓度偏差: ±1%。
6.1.1.15转换效率
NO2分析仪器中NO2-NO转化器的转换效率:≥96%。
6.1.1.16无人值守工作时间
(1)长期(≥7d)零点漂移
(SO2、NO2、O3、 分析仪器长期(≥7d)零点漂移: ±10 ppb；
CO分析仪器长期(≥7d)零点漂移: ±2 ppm。
(2)长期(≥7d)量程漂移
(SO2、NO2、O3、 分析仪器长期(≥7d)量程漂移: ±20 ppb；
CO分析仪器的长期(≥7d) 量程漂移: ±2 ppm。
(3)连续运行60d，平均故障间隔天数:≥7d。
6.1.2多气体动态校准仪
(1)稀释比率: 1:100~ 1:1000；
(2)流量线性误差: ±1%；
(3)臭氧发生浓度误差: ±2%。
6.2开放光程连续监测系统
6.2.1测量范围
SO2、NO2、O3分析仪器测量范围: (0~ 500) ppb， 最小显示单位0.1ppb或0.1μg/m3。
6.2.2零点噪声
SO2、NO2、O3分析仪器零点噪声:≤1 ppb。
6.2.3最低检出限
SO2、NO2、O3分析仪器最低检出限:≤2 ppb。
6.2.4量程噪声
SO2、NO2、O3分析仪器80%量程噪声:≤5 ppb。
6.2.5示值误差
SO2、NO2分析仪器示值误差: ±2%满量程；
O3分析仪器示值误差:±4%满量程。
6.2.6量程精密度
SO2、NO2、O3分析仪器20%量程精密度:≤5 ppb；
SO2、NO2、O3分析仪器80%量程精密度:≤10 ppb。
6.2.7 24h零点漂移
SO2、NO2、O3分析仪器24h零点漂移: ±5 ppb。
6.2.8 24h量程漂移
SO2、NO2、O3分析仪器24h 20%量程漂移: ±5 ppb；
SO2、NO2、O3分析仪器24h 80%量程漂移: ±10 ppb。
6.2.9响应时间(上升时间下降时间)
SO2、NO2、O3分析仪器响应时间(. 上升时间/下降时间) :≤5 min。
6.2.10电压稳定性
供电电压变化±10%，分析仪器读数的变化: ±1%满量程。
6.2.11环境温度变化的影响
(15~35)℃环境温度范围内:
SO2分析仪器温度变化的影响≤lppb/℃；
NO2分析仪器温度变化的影响≤3ppb/℃；
O3分析仪器温度变化的影响≤lppb/℃。
6.2.12干扰成分的影响
分析仪器干扰成分的影响指标见表3。
6.2.13校准池长度的影响
SO2、NO2、O3分析仪器校准池长度的影响±2%。
6.2.14光源强度的影响
SO2、NO2分析仪器光源强度的影响±2%满量程；
O3分析仪器光源强度的影响±4%满量程。
6.2.15无人值守工作时间
(1)长期(≥7d)零点漂移
SO2、NO2、O3分析仪器长期(≥7d) 零点漂移: ±10 ppb；
(2)长期(≥7d)量程漂移
SO2、NO2、O3分析仪器长期(≥7d) 量程漂移: ±20 ppb；
(3)连续运行60天，平均故障间隔天数≥7d。
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