环境空气自动监测系统

环境空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量自动监测系统是一套自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统。空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量的自动监测系统一般采用湿法和干法两种方式。湿法的测量原理是库仑法和电导法等，需要大量试剂，存在试剂调整和废液处理等问题，操作繁琐，故障率高，维护量大。该法以日本为主，但自1996年起，日本在法定的测量方法中增加了干式测量原理，湿法现已处于淘汰阶段。干法基于物理光学测量原理，使样品始终保持在气体状态，没有试剂的损耗，维护量较小。干法以欧美国家为主，代表了目前的发展趋势。1 系统的结构 干法监测子站主要由样品采集、空气自动分析仪、气象参数传感器、动态自动校准系统、数据采集和传输系统以及条件保证系统等组成。1.1 大气污染物自动分析仪 SO2自动分析仪：基于SO2分子接收紫外线（214 nm）能量成为激发态分子，在返回基态时，发出特征荧光，由光电倍增管将荧光强度信号转换成电信号，通过电压/频率转换成数字信号送给CPU进行数据处理。当SO2浓度较低，激发光程较短且背景为空气时，荧光强度与SO2浓度成正比。采用空气除烃器可消除多环芳烃（PAHs）对测量的干扰。 NOx自动分析仪：NO与O3发生反应生成激发态的NO2*，在返回基态时发射特征光，发光强度与NO浓度成正比。NO2不与O3发生反应，可通过钼催化还原反应（315℃）将NO2转换成NO后进行测量。如果样气通过钼转换器进入反应管，则测量的是NOx，NOx与NO浓度之差即为NO2。 O3自动分析仪：利用O3分子吸收射入中空玻璃管的254 nm的紫外光，测量样气的出射光强。通过电磁阀的切换，测量涤除O3后的标气的出射光强。二者之比遵循比尔-朗伯公式，据此可得到O3浓度值。 PM10自动分析仪（β射线法）：仪器利用恒流抽气泵进行采样，大气中的悬浮颗粒被吸附在β源和盖革计数器之间的滤纸表面，抽气前后盖革计数器计数值的改变反映了滤纸上吸附灰尘的质量，由此可以得到单位体积空气中悬浮颗粒的浓度。 对自动分析仪的自动校准通过动态自动校准系统完成，该系统包括动态自动校准仪、零气发生器、标准气源。 目前，我国尚未出台各主要大气自动分析仪的技术条件要求，表1是中国环境监测总站验收DASIBI公司产品时的验收标准。美国EPA对自动分析仪的性能指标要求（40 CFR PART 53）见表2。表1 DASIBI公司产品的验收标准指标 SO2 NOx O3 CO PM1024 h零漂 ＜±5 ppb ＜5 ppb ＜5 ppb 0.5 ppm 各台仪器间的平行性≤±7%24 h标漂 ＜±5 ppb ＜5 ppb ＜5 ppb 0.5 ppm 线性度 ＜±5 ppb ＜5 ppb ＜5 ppb 0.5 ppm 响应时间（t90） 5 min 5 min 2 min 2 min 重现性 5 ppb 5 ppb 20 ppb 0.5 ppm 流量范围 300～800 ml/min 250～700 ml/min 1.0～3.0 L/min 1.0 L/min （16.7±1%）L/min表2 美国EPA对大气自动分析仪的技术性能要求性能参数 SO2 NO2 CO 光化学氧化剂量程（ppm） 0～0.5 0～0.5 0～50 0～0.5噪声（ppm） 0.005 0.005 0. 50 0.005MDL（ppm） 0.01 0.01 1.0 0.0124 h零漂（ppm） ±0.02 ±0.02 ±1.0 ±0.0224 h标漂（20%） ±20% ±20% ±10% ±20%24 h标漂（80%） ±5% ±5% ±2.5% ±5%

环境空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量自动监测系统是一套自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统。空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量的自动监测系统一般采用湿法和干法两种方式。湿法的测量原理是库仑法和电导法等，需要大量试剂，存在试剂调整和废液处理等问题，操作繁琐，故障率高，维护量大。该法以日本为主，但自1996年起，日本在法定的测量方法中增加了干式测量原理，湿法现已处于淘汰阶段。干法基于物理光学测量原理，使样品始终保持在气体状态，没有试剂的损耗，维护量较小。干法以欧美国家为主，代表了目前的发展趋势。1 系统的结构 干法监测子站主要由样品采集、空气自动分析仪、气象参数传感器、动态自动校准系统、数据采集和传输系统以及条件保证系统等组成。1.1 大气污染物自动分析仪 SO2自动分析仪：基于SO2分子接收紫外线（214 nm）能量成为激发态分子，在返回基态时，发出特征荧光，由光电倍增管将荧光强度信号转换成电信号，通过电压/频率转换成数字信号送给CPU进行数据处理。当SO2浓度较低，激发光程较短且背景为空气时，荧光强度与SO2浓度成正比。采用空气除烃器可消除多环芳烃（PAHs）对测量的干扰。 NOx自动分析仪：NO与O3发生反应生成激发态的NO2*，在返回基态时发射特征光，发光强度与NO浓度成正比。NO2不与O3发生反应，可通过钼催化还原反应（315℃）将NO2转换成NO后进行测量。如果样气通过钼转换器进入反应管，则测量的是NOx，NOx与NO浓度之差即为NO2。 O3自动分析仪：利用O3分子吸收射入中空玻璃管的254 nm的紫外光，测量样气的出射光强。通过电磁阀的切换，测量涤除O3后的标气的出射光强。二者之比遵循比尔-朗伯公式，据此可得到O3浓度值。 PM10自动分析仪（β射线法）：仪器利用恒流抽气泵进行采样，大气中的悬浮颗粒被吸附在β源和盖革计数器之间的滤纸表面，抽气前后盖革计数器计数值的改变反映了滤纸上吸附灰尘的质量，由此可以得到单位体积空气中悬浮颗粒的浓度。 对自动分析仪的自动校准通过动态自动校准系统完成，该系统包括动态自动校准仪、零气发生器、标准气源。 目前，我国尚未出台各主要大气自动分析仪的技术条件要求，表1是中国环境监测总站验收DASIBI公司产品时的验收标准。美国EPA对自动分析仪的性能指标要求（40 CFR PART 53）见表2。表1 DASIBI公司产品的验收标准指标 SO2 NOx O3 CO PM1024 h零漂 ＜±5 ppb ＜5 ppb ＜5 ppb 0.5 ppm 各台仪器间的平行性≤±7%24 h标漂 ＜±5 ppb ＜5 ppb ＜5 ppb 0.5 ppm 线性度 ＜±5 ppb ＜5 ppb ＜5 ppb 0.5 ppm 响应时间（t90） 5 min 5 min 2 min 2 min 重现性 5 ppb 5 ppb 20 ppb 0.5 ppm 流量范围 300～800 ml/min 250～700 ml/min 1.0～3.0 L/min 1.0 L/min （16.7±1%）L/min表2 美国EPA对大气自动分析仪的技术性能要求性能参数 SO2 NO2 CO 光化学氧化剂量程（ppm） 0～0.5 0～0.5 0～50 0～0.5噪声（ppm） 0.005 0.005 0. 50 0.005MDL（ppm） 0.01 0.01 1.0 0.0124 h零漂（ppm） ±0.02 ±0.02 ±1.0 ±0.0224 h标漂（20%） ±20% ±20% ±10% ±20%24 h标漂（80%） ±5% ±5% ±2.5% ±5%1.2 中心站系统软件的要求 主要包括数据采集与处理功能、报警及诊断功能、远程测控功能、可扩展性等。

摘 要: 通过对18年来武汉市空气自动监测系统运行维护技术的归纳、统计和总结，分析空气自动监测系统运行维护方面的基本技术、基本知识和维护方法，供广大环境监测工作者借鉴。关键词 空气自动监测系统 预防性维护 定期例行维护 排除故障1 武汉市空气自动监测系统概述为了及时掌握某一区域空气质量的状况，在该区域内设置若干固定监测点位，使用自动分析仪器进行自动连续监测，称为空气自动监测。空气自动监测系统一般由一个中心控制室和若干监测子站构成。各子站设有空气质量自动监测仪器及气象仪。系统工作方式为无人值守，全年昼夜连续自动运行。各子站还设有专用数据处理机，采集各台仪器的空气质量监测数据和气象数据，通过有线或无线的方式将数据传输至中心控制室。中心控制室设有计算机和打印机等其他外设，可以通过专门的数据通信和处理软件执行对各子站的状态信息和数据的收集、统计、处理、运算、显示、存储以及对各子站发送远程控制命令等功能。武汉市环境空气质量自动监测系统始建于1986年，目前该系统由6个监测子站(其中一个清洁对照点，五个监控点)和一个中心控制室组成，是国家环境监测网成员之一。五个监控点是通过网格优化筛选产生，监测点平均值代表武汉市建成区201平方公里的空气质量。武汉市环境空气质量自动监测系统1986-2000年初使用经美国EPA认证、Monitor Labs公司生产的空气质量自动监测设备主要监测项目有：TSP，S02，N0x，C0。2000年初更新全部监测设备，采用美国DASIBI公司九十年代设备，经EPA认证产品，自动监测水平、运行状况均属全国一流。主要监测项目有可吸入颗粒物(PM10)，二氧化硫(S02)，二氧化氮(N02)，另外还有一氧化碳(C0)、臭氧(03)、气象等监测项目。武汉市空气自动监测系统所有监测仪器全年昼夜连续自动运行，监测子站无人值守。监测数据用有线方式调回中心控制室，操作人员可在中心控制室对子站监测仪器进行远程设置、远程诊断和远程校准。在成功的维护保证了监测系统正常运行的基础上，武汉市环境监测中心站1997年6月5日开始空气质量周报工作，是中国最早开展该项工作的城市之一；2000年6月5日成为中国第一批开展空气质量日报工作的城市之一，同年，在中国环境监测总站安排下，武汉站派出技术人员成功完成了昆明市首个空气自动监测系统的建立，为昆明市顺利开展空气质量日报工作做出了贡献，武汉站获得总站表彰；2001年6月5日成为中国第一批开展空气质量预报工作的城市之一，同年被中国环境监测总站授予全国空气质量日报先进城市称号。武汉市环境监测中心站在空气自动监测工作中取得的成绩和荣誉体现了武汉站空气自动监测系统的运行维护水平。