關(guān)于空氣污染物監(jiān)測(cè)技術(shù)的總結(jié)
大范圍、多組分連續(xù)自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以在同一光波波段同時(shí)監(jiān)測(cè)幾種污染物濃度，實(shí)現(xiàn)完全非接觸在線自動(dòng)監(jiān)測(cè);靈敏度高。同單種污染物監(jiān)測(cè)儀器比也存在不足。
一、空氣污染物監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展
1、氣體污染物監(jiān)測(cè)技術(shù)
光學(xué)和光譜學(xué)遙感技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
大范圍、多組分連續(xù)自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以在同一光波波段同時(shí)監(jiān)測(cè)幾種污染物濃度，實(shí)現(xiàn)完全非接觸在線自動(dòng)監(jiān)測(cè);靈敏度高。同單種污染物監(jiān)測(cè)儀器比也存在不足。
1.1幾種主要單種污染物監(jiān)測(cè)方法
(1)SO2分析方法是紫外熒光法
(2)NOX分析方法是化學(xué)發(fā)光法
(3)CO分析方法有非分散紅外法和氣體相關(guān)濾光紅外吸收法，其中紅外吸收法是非分散紅外法的一種改進(jìn)。
(4)O3分析方法是紫外光度法
以上幾種氣態(tài)污染物分析方法線性良好，響應(yīng)快，檢出限低，不受天氣狀況影響，穩(wěn)定。
1.2光學(xué)和光譜學(xué)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)方法
(1)紫外可見光波段的差分吸收光譜法，僅限于對(duì)紫外可見光波段的窄吸收光譜線的氣體(SO2、NOX、O3、苯系物和甲醛等)成分。
(2)傅立葉變換紅外光譜法，該方法特別適用于測(cè)量和鑒別污染嚴(yán)重的空氣成分。
(3)可調(diào)諧二極管激光光譜法，該方法調(diào)諧范圍限制了可測(cè)氣體的范圍。
(4)差分吸收激光雷達(dá)法，一般運(yùn)用空基平臺(tái)，對(duì)大氣平流層和對(duì)流層的痕量氣體成分，如O3、SO2、CL2、CO、NO2等經(jīng)行測(cè)量。
2、顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)
TSP、PM10、PM2.5、PM1、PMCOARSE
監(jiān)測(cè)方法有人工和自動(dòng)法兩種。
人工法即通常說(shuō)的大流量和中流量、小流量法。
自動(dòng)法發(fā)展由70年代的壓電晶體法和光散射法，80年代的bate射線法，到90年代的微量震蕩天平法。
其中bate射線法儀器設(shè)備穩(wěn)定可靠，維護(hù)、質(zhì)控方便。天平法維護(hù)質(zhì)控麻煩，操作復(fù)雜。
二、空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述
1、系統(tǒng)特點(diǎn)
在某一區(qū)域內(nèi)設(shè)置若干個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，組成對(duì)環(huán)境空氣進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的完整網(wǎng)絡(luò)。一般具有如下特點(diǎn)：
(1)系統(tǒng)由若干個(gè)子站組成，各子站具有基本相同的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及相同類型的儀器。如果子站點(diǎn)位經(jīng)過(guò)較好的優(yōu)化設(shè)計(jì)，則可以對(duì)該區(qū)域空氣污染狀況獲得較好的空間分辨率。
(2)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
(3)具有迅速收集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)、分析能力
(4)嚴(yán)格的質(zhì)量控制，具有自動(dòng)(手動(dòng))校準(zhǔn)和自動(dòng)(手動(dòng))修正功能
2、系統(tǒng)用途
(1)提供大量連續(xù)的污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
(2)捕捉該區(qū)域空氣污染最嚴(yán)重的地點(diǎn)和時(shí)間，得到確切的區(qū)域污染變化規(guī)律
(3)對(duì)排放量大、危害嚴(yán)重污染源實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測(cè)，并判斷來(lái)源，對(duì)空氣質(zhì)量影響，確定控制和防治對(duì)策。
(4)收集空氣質(zhì)量狀況背景及其趨勢(shì)的數(shù)據(jù)和累計(jì)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為保護(hù)人類健康，制定修改質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)。
(5)進(jìn)行日?qǐng)?bào)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和污染影響評(píng)價(jià)、空氣擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型
3、系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
空氣質(zhì)量聯(lián)系監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
3.1中心計(jì)算機(jī)室目的數(shù)據(jù)收取、處理、存儲(chǔ)和輸出數(shù)據(jù)外，對(duì)子站儀器經(jīng)行校準(zhǔn)和狀態(tài)監(jiān)視。
3.2質(zhì)量保證實(shí)驗(yàn)室是系統(tǒng)質(zhì)量保證工作的核心。擔(dān)負(fù)著控制、監(jiān)督和修正改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的任務(wù)。
延伸閱讀：
歐洲日本燃煤火電機(jī)組大氣污染物控制標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)路線選擇
GB49152013水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)
河北《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB13/2209-2015
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3.3系統(tǒng)支持實(shí)驗(yàn)室是整個(gè)系統(tǒng)的支持和保障中心，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的儀器設(shè)備經(jīng)行維護(hù)、保養(yǎng)和檢修。
3.4固定監(jiān)測(cè)子站是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)
3.5流動(dòng)監(jiān)測(cè)子站是固定監(jiān)測(cè)子站的補(bǔ)充，主要任務(wù)是對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中空白點(diǎn)補(bǔ)充監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中不需要常年監(jiān)測(cè)點(diǎn)位經(jīng)行臨時(shí)監(jiān)測(cè)，污染源調(diào)查和環(huán)境評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)，突發(fā)事故監(jiān)測(cè)。]
三、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
明確系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)，并根據(jù)所定的系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)經(jīng)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括：點(diǎn)位數(shù)、布局、設(shè)置、測(cè)試項(xiàng)目、適用分析方法、數(shù)據(jù)捕獲率和數(shù)據(jù)質(zhì)量要求及必需的儀器設(shè)備配備和良好的運(yùn)行環(huán)境。
1、點(diǎn)位布局遵循基本的原則
(可參考環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)規(guī)范(試行))
(1)具有較好的代表性，能客觀反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣污染水平和變化規(guī)律;
(2)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間設(shè)置條件盡可能一致，使各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)具有可比性;
(3)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布，同時(shí)在布局上應(yīng)反映城市主要功能區(qū)和主要大氣污染源的污染現(xiàn)狀及變化趨勢(shì);
(4)應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃考慮監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，使確定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)能兼顧未來(lái)城市發(fā)展的需要;
(5)為監(jiān)測(cè)道路交通污染源或其他重要污染源對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響而設(shè)置的污染監(jiān)控點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在可能對(duì)人體健康造成影響的污染物高濃度區(qū)域。
2、監(jiān)測(cè)子站設(shè)置
一般以流動(dòng)和固定污染源為監(jiān)測(cè)對(duì)象，遵循一下原則：
(1)根據(jù)區(qū)域類別特性、污染狀況、人口布局、地形、氣象等因素，使點(diǎn)位具有較好的代表性。
(2)排除周圍環(huán)境可能干擾監(jiān)測(cè)結(jié)果的局地因素，還應(yīng)考慮其他大氣物理因素和污染物活性等因素。
(3)50m范圍內(nèi)不能有明顯的污染源
(4)附件一定范圍內(nèi)不能有高大建筑物貨其他阻礙環(huán)境空氣流通，一般經(jīng)驗(yàn)是采樣口到最高障礙物距離至少高出采樣口2倍以上。
(5)采樣口周圍270度范圍，環(huán)境空氣流通不受影響，如果采樣管一邊靠近建筑物，至少采樣口周圍要有180度弧形范圍的自由空間。
(6)點(diǎn)位應(yīng)長(zhǎng)期使用，不輕易改動(dòng)。
(7)穩(wěn)定可靠的電源
(8)安全和消防措施須有保證，便于車輛進(jìn)出。
3、監(jiān)測(cè)站房建設(shè)
環(huán)境要求控制所有能影響樣品穩(wěn)定性、樣品內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)或樣品組分的外部物理因素，如光、電壓、溫度、濕度、儀器震動(dòng)等。
(1)面積應(yīng)在10-25m2。無(wú)窗或雙層密封窗結(jié)構(gòu)，有隔斷緩沖間。
(2)四周開闊的房頂，氣象桿與房頂高度不能小于2m。
(3)采樣風(fēng)機(jī)排氣口應(yīng)設(shè)在靠近站房下部位置，與地面距離20-30cm。
(4)有良好的避雷接地和防電磁干擾，接地電阻小于4歐姆。
(5)站房溫度20±5℃，夏季25-30℃，相對(duì)濕度70%以下。
(6)30-40A三相電分相使用。
(7)電壓波動(dòng)≤10%，電源系統(tǒng)有過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)
4、儀器擺放
(1)采樣總管盡可能靠近分析儀器，以盡可能減少支管長(zhǎng)度。
(2)抽風(fēng)機(jī)排氣口和排氣總管盡可能遠(yuǎn)離采樣口
(3)數(shù)采器和儀器盡可能分開放置，避免振動(dòng)影響
(4)空調(diào)應(yīng)遠(yuǎn)離采樣管和儀器
5、采樣系統(tǒng)建設(shè)
5.1采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)防雨防蟲
(2)污染物滯留時(shí)間(指從采樣口到達(dá)分析儀的時(shí)間)<20s，最好<10S。滯留時(shí)間取決于采樣總管體積和抽風(fēng)量。
(3)采樣頭、采樣總管，支管接頭必須選用特氟龍材料。
(4)支管連接端深入總管中心位置的層流區(qū)域。
(5)支管長(zhǎng)度不能超過(guò)3m。
(6)采樣總管室內(nèi)部分，必須含有自動(dòng)加熱控制溫度。
5.2采樣系統(tǒng)建設(shè)
采樣頭周圍一定范圍內(nèi)沒有遮擋物，并要充分考慮附件道路上所行駛的機(jī)動(dòng)車輛影響，應(yīng)滿足如下要求：
(1)離地面高度應(yīng)為3-15M，采樣口與屋頂直接距離>1m，PM10/2.5采樣口與支撐物(墻壁)水平距離>1.5m。
(2)多個(gè)采樣口時(shí)，各采樣口間隔距離不能<1.5m。
(3)避開汽車排放尾氣對(duì)一定范圍監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾
四、系統(tǒng)質(zhì)量保證和控制
1、概述
質(zhì)量保證和質(zhì)量控制概念在有些方面很難絕對(duì)的分開或分清，實(shí)際工作中往往概念混淆，是兩者工作發(fā)生錯(cuò)位。
質(zhì)量保證是指為了提供足夠的信任表明系統(tǒng)能夠滿足質(zhì)量要求，而在系統(tǒng)中實(shí)施全部有計(jì)劃好有系統(tǒng)的活動(dòng)，其目的在于提供可滿足監(jiān)測(cè)目的且合乎質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)、將由于儀器故障和各種干擾影響導(dǎo)致數(shù)據(jù)的損失降至最低和確保系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)有效、準(zhǔn)確、可靠、可比且具有代表性。
質(zhì)量控制是指為了達(dá)到質(zhì)量要求所采取的作業(yè)技術(shù)和活動(dòng)，其目的在于監(jiān)視控制某一活動(dòng)或工作的全過(guò)程，排除質(zhì)量環(huán)中所有導(dǎo)致不合格、不滿意的原因，識(shí)別不合格、不滿意結(jié)果。
2、數(shù)據(jù)質(zhì)量目標(biāo)
數(shù)據(jù)總的不確定度由污染物的不確定度和測(cè)量的不確定度組成。
污染物的取決于污染物空間和時(shí)間分布的不確定性，因此監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的選擇和設(shè)置應(yīng)具有充分的代表性。
測(cè)量的不確定度主要與儀器的運(yùn)行環(huán)境、儀器的操作和儀器的漂移有關(guān)。由精度、偏差和檢出限三個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)決定。
3、量值溯源控制
3.1、氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)
要求建立各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量控制程序，要求標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值的準(zhǔn)確度必須具有可追溯性，任何超過(guò)有效使用期的標(biāo)氣，使用前必須進(jìn)行重新標(biāo)定，誤差應(yīng)<±1.5%。
(1)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(具有0.3-1%的準(zhǔn)確度)
(2)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(具有1-3%的準(zhǔn)確度)
(3)工作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(須經(jīng)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值傳遞)
(4)傳遞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(不直接用于校準(zhǔn)儀器，而作為不同標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)間量值傳遞介質(zhì)時(shí)，即可成為傳遞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，因此它可以是一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或工作標(biāo)準(zhǔn))
3.2氣體流量標(biāo)準(zhǔn)
一般每年不少于一次實(shí)施各種類型氣體流量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的追溯。
(1)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
該氣體流量裝置由國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)審定確認(rèn)或直接追蹤到NIST-SR.該級(jí)別的氣體流量測(cè)量裝置包括皂膜流量計(jì)、體積滴定裝置和活塞式流量計(jì)等。一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一般不需要重新確認(rèn)，可由兩個(gè)同類型的流量測(cè)量裝置之間作比較，誤差在2%之內(nèi)。
3.4監(jiān)測(cè)儀器校準(zhǔn)
目的使其保持良好的精密度和良好的準(zhǔn)確度，分為多點(diǎn)線性校準(zhǔn)和單點(diǎn)校準(zhǔn)。
(1)多點(diǎn)線性校準(zhǔn)(半年一次)
校準(zhǔn)點(diǎn)一般取7個(gè)，除一個(gè)零點(diǎn)和測(cè)量量程90%處作為標(biāo)點(diǎn)外，其余5個(gè)點(diǎn)在零點(diǎn)和標(biāo)點(diǎn)之間等分，觀察其響應(yīng)并調(diào)節(jié)儀器使儀器響應(yīng)和實(shí)際濃度達(dá)到最佳擬合程度。
利用最小二乘法原則，基于線性回歸的校準(zhǔn)曲線截距反映了監(jiān)測(cè)儀器零點(diǎn)漂移情況，斜率反映了監(jiān)測(cè)儀器線性指標(biāo)，相關(guān)系數(shù)反映了得到直線與個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)的吻合程度。
(2)校準(zhǔn)結(jié)果分析
得到的監(jiān)測(cè)儀器校準(zhǔn)曲線，斜率b應(yīng)在0.99~1.01之間、截距a應(yīng)小于滿量程濃度±1%，相關(guān)系數(shù)r應(yīng)大于0.999，當(dāng)r不符合要求時(shí)，查找各校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)組中偏差最大的點(diǎn)，對(duì)該組數(shù)據(jù)重新校準(zhǔn)，知道滿意結(jié)果為止。
(3)監(jiān)測(cè)儀器單點(diǎn)校準(zhǔn)
監(jiān)測(cè)儀器有一個(gè)隨時(shí)間而產(chǎn)生的漂移趨勢(shì)，定期進(jìn)行單點(diǎn)校準(zhǔn)的目的不僅在于及時(shí)修正運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀器的漂移，使運(yùn)行儀器測(cè)量響應(yīng)與實(shí)際污染物盡可能保持一致;還在于經(jīng)常性的檢驗(yàn)和監(jiān)視他們的主要技術(shù)指標(biāo)。主要進(jìn)行零點(diǎn)和標(biāo)點(diǎn)校準(zhǔn)，標(biāo)點(diǎn)選取點(diǎn)75%~90%之間。校準(zhǔn)周期可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及監(jiān)測(cè)儀器的零標(biāo)點(diǎn)漂移情況而定。另外一些情況也需要進(jìn)行單點(diǎn)校準(zhǔn)：?到貨開箱和儀器停機(jī)一段時(shí)間重新開機(jī)?維修更換部件?零點(diǎn)標(biāo)點(diǎn)超出漂移調(diào)節(jié)控制限。
(4)監(jiān)測(cè)儀器漂移控制限
(5)監(jiān)測(cè)儀器的性能審核
精密度審核(監(jiān)測(cè)分析方法第四版要求每半月至一月對(duì)每臺(tái)儀器進(jìn)行一次審核)：
在精密度審核之前，不能改動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的任何設(shè)置參數(shù)，若精密度審核與儀器零/跨調(diào)節(jié)一起進(jìn)行時(shí)，則要求精密度審核必須在零/跨調(diào)節(jié)之前進(jìn)行。
每3個(gè)月進(jìn)行至少一次對(duì)每臺(tái)監(jiān)測(cè)儀器的精密度審核，每年每臺(tái)監(jiān)測(cè)儀器的精密度審核次數(shù)不能少于4次。
精密度審核點(diǎn)的濃度取決于被審儀器所選的測(cè)量量程，一般在測(cè)量量程下限或日常所測(cè)得污染物濃度頻率較高范圍內(nèi)選擇一個(gè)審核點(diǎn)。
如果由于儀器響應(yīng)超出控制限，而使數(shù)據(jù)無(wú)效，則這些漂移的結(jié)果不能用與精密度審核。
準(zhǔn)確度審核(每季度應(yīng)完成1/4監(jiān)測(cè)子站的準(zhǔn)確度審核工作)：
準(zhǔn)確度審核采用向每臺(tái)分析儀通入一系列濃度的標(biāo)氣，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣體，將儀器讀數(shù)與標(biāo)氣實(shí)際濃度比較，來(lái)確定儀器的準(zhǔn)確度;
對(duì)于PM10監(jiān)測(cè)儀器，準(zhǔn)確度審核可采用標(biāo)準(zhǔn)濾膜檢測(cè)，或與經(jīng)典的重量法比對(duì)方式進(jìn)行;
在準(zhǔn)確度審核之前，不能改動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的任何設(shè)置參數(shù)，若準(zhǔn)確度審核連同儀器零/跨調(diào)節(jié)一起進(jìn)行時(shí)，則要求準(zhǔn)確度審核必須在零/跨調(diào)節(jié)之前進(jìn)行;
每年對(duì)每臺(tái)監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)確度審核至少1次;選取測(cè)量點(diǎn)一般為測(cè)量量程的90%、60%、40%、20%、10%、0%。
(6)例行的系統(tǒng)設(shè)施管理
1、監(jiān)測(cè)子站外部環(huán)境管理
2、監(jiān)測(cè)子站內(nèi)部管理
3、中心站質(zhì)量管理
(1)計(jì)算機(jī)室
(2)質(zhì)量保證室
(3)儀器維修室
五、監(jiān)測(cè)子站儀器設(shè)備運(yùn)行管理
(1)沒有啟動(dòng)自動(dòng)校準(zhǔn)的設(shè)備，5~7D對(duì)子站運(yùn)行儀器進(jìn)行零點(diǎn)和標(biāo)點(diǎn)檢查、校準(zhǔn)。
(2)定期(每半年)對(duì)子站儀器進(jìn)行多點(diǎn)線性校準(zhǔn)。
(3)定期(每月不少于一次)對(duì)子站運(yùn)行進(jìn)行精密度和準(zhǔn)確度審核
(4)每季度對(duì)顆粒物分析儀進(jìn)行一次流量校準(zhǔn)，警告線7%，控制限10%。
(5)每半年對(duì)NOX鉬爐做一次轉(zhuǎn)化效率，96~102%之間。
(6)Thom震蕩天平儀器沒半年做一次K0值檢查。
(7)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀沒半年做一次質(zhì)量流量計(jì)線性度，應(yīng)達(dá)到0.9999。
(8)零氣純度每半年檢查一次，活性炭、氧化劑更換周期建議為三個(gè)月.
(9)采樣總管氣密性檢查，使用采樣總管氣密性測(cè)試儀，直接測(cè)試。
(10)檢測(cè)限檢查，每年一次。
(11)采樣總管及切割頭清洗每半年一次。
(12)預(yù)防性維修
(13)針對(duì)性檢修