關于空氣污染物監(jiān)測技術的總結(jié)
大范圍、多組分連續(xù)自動實時監(jiān)測，可以在同一光波波段同時監(jiān)測幾種污染物濃度，實現(xiàn)完全非接觸在線自動監(jiān)測;靈敏度高。同單種污染物監(jiān)測儀器比也存在不足。
一、空氣污染物監(jiān)測技術發(fā)展
1、氣體污染物監(jiān)測技術
光學和光譜學遙感技術優(yōu)點：
大范圍、多組分連續(xù)自動實時監(jiān)測，可以在同一光波波段同時監(jiān)測幾種污染物濃度，實現(xiàn)完全非接觸在線自動監(jiān)測;靈敏度高。同單種污染物監(jiān)測儀器比也存在不足。
1.1幾種主要單種污染物監(jiān)測方法
(1)SO2分析方法是紫外熒光法
(2)NOX分析方法是化學發(fā)光法
(3)CO分析方法有非分散紅外法和氣體相關濾光紅外吸收法，其中紅外吸收法是非分散紅外法的一種改進。
(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，響應快，檢出限低，不受天氣狀況影響，穩(wěn)定。
1.2光學和光譜學遙感技術監(jiān)測方法
(1)紫外可見光波段的差分吸收光譜法，僅限于對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量和鑒別污染嚴重的空氣成分。
(3)可調(diào)諧二極管激光光譜法，該方法調(diào)諧范圍限制了可測氣體的范圍。
(4)差分吸收激光雷達法，一般運用空基平臺，對大氣平流層和對流層的痕量氣體成分，如O3、SO2、CL2、CO、NO2等經(jīng)行測量。
2、顆粒物監(jiān)測技術
TSP、PM10、PM2.5、PM1、PMCOARSE
監(jiān)測方法有人工和自動法兩種。
人工法即通常說的大流量和中流量、小流量法。
自動法發(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射線法儀器設備穩(wěn)定可靠，維護、質(zhì)控方便。天平法維護質(zhì)控麻煩，操作復雜。
二、空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)概述
1、系統(tǒng)特點
在某一區(qū)域內(nèi)設置若干個固定監(jiān)測點，組成對環(huán)境空氣進行連續(xù)自動實時監(jiān)測的完整網(wǎng)絡。一般具有如下特點：
(1)系統(tǒng)由若干個子站組成，各子站具有基本相同的監(jiān)測項目及相同類型的儀器。如果子站點位經(jīng)過較好的優(yōu)化設計，則可以對該區(qū)域空氣污染狀況獲得較好的空間分辨率。
(2)系統(tǒng)實時監(jiān)測
(3)具有迅速收集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)、分析能力
(4)嚴格的質(zhì)量控制，具有自動(手動)校準和自動(手動)修正功能
2、系統(tǒng)用途
(1)提供大量連續(xù)的污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)
(2)捕捉該區(qū)域空氣污染最嚴重的地點和時間，得到確切的區(qū)域污染變化規(guī)律
(3)對排放量大、危害嚴重污染源實時監(jiān)控監(jiān)測，并判斷來源，對空氣質(zhì)量影響，確定控制和防治對策。
(4)收集空氣質(zhì)量狀況背景及其趨勢的數(shù)據(jù)和累計長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，為保護人類健康，制定修改質(zhì)量標準提供科學依據(jù)。
(5)進行日報、預測預報和污染影響評價、空氣擴散數(shù)學模型
3、系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
空氣質(zhì)量聯(lián)系監(jiān)測系統(tǒng)
3.1中心計算機室目的數(shù)據(jù)收取、處理、存儲和輸出數(shù)據(jù)外，對子站儀器經(jīng)行校準和狀態(tài)監(jiān)視。
3.2質(zhì)量保證實驗室是系統(tǒng)質(zhì)量保證工作的核心。擔負著控制、監(jiān)督和修正改進整個系統(tǒng)運行的任務。
延伸閱讀：
河北《燃煤電廠大氣污染物排放標準》DB13/2209-2015
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3.3系統(tǒng)支持實驗室是整個系統(tǒng)的支持和保障中心，對整個系統(tǒng)的儀器設備經(jīng)行維護、保養(yǎng)和檢修。
3.4固定監(jiān)測子站是整個系統(tǒng)的基礎
3.5流動監(jiān)測子站是固定監(jiān)測子站的補充，主要任務是對監(jiān)測網(wǎng)絡中空白點補充監(jiān)測，監(jiān)測網(wǎng)絡中不需要常年監(jiān)測點位經(jīng)行臨時監(jiān)測，污染源調(diào)查和環(huán)境評價監(jiān)測，突發(fā)事故監(jiān)測。]
三、自動監(jiān)測系統(tǒng)設計
明確系統(tǒng)建設目標，并根據(jù)所定的系統(tǒng)建設目標經(jīng)行系統(tǒng)設計。包括：點位數(shù)、布局、設置、測試項目、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備配備和良好的運行環(huán)境。
1、點位布局遵循基本的原則
(可參考環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(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)測點之間設置條件盡可能一致，使各個監(jiān)測點獲取的數(shù)據(jù)具有可比性;
(3)監(jiān)測點應盡可能均勻分布，同時在布局上應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;
(4)應結(jié)合城市規(guī)劃考慮監(jiān)測點的布設，使確定的監(jiān)測點能兼顧未來城市發(fā)展的需要;
(5)為監(jiān)測道路交通污染源或其他重要污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量影響而設置的污染監(jiān)控點，應設在可能對人體健康造成影響的污染物高濃度區(qū)域。
2、監(jiān)測子站設置
一般以流動和固定污染源為監(jiān)測對象，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，使點位具有較好的代表性。
(2)排除周圍環(huán)境可能干擾監(jiān)測結(jié)果的局地因素，還應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)點位應長期使用，不輕易改動。
(7)穩(wěn)定可靠的電源
(8)安全和消防措施須有保證，便于車輛進出。
3、監(jiān)測站房建設
環(huán)境要求控制所有能影響樣品穩(wěn)定性、樣品內(nèi)的化學反應或樣品組分的外部物理因素，如光、電壓、溫度、濕度、儀器震動等。
(1)面積應在10-25m2。無窗或雙層密封窗結(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)采樣風機排氣口應設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℃，相對濕度70%以下。
(6)30-40A三相電分相使用。
(7)電壓波動≤10%，電源系統(tǒng)有過壓、過載保護
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度。
(2)抽風機排氣口和排氣總管盡可能遠離采樣口
(3)數(shù)采器和儀器盡可能分開放置，避免振動影響
(4)空調(diào)應遠離采樣管和儀器
5、采樣系統(tǒng)建設
5.1采樣系統(tǒng)設計
(1)防雨防蟲
(2)污染物滯留時間(指從采樣口到達分析儀的時間)<20s，最好<10S。滯留時間取決于采樣總管體積和抽風量。
(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)支管長度不能超過3m。
(6)采樣總管室內(nèi)部分，必須含有自動加熱控制溫度。
5.2采樣系統(tǒng)建設
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動車輛影響，應滿足如下要求：
(1)離地面高度應為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)多個采樣口時，各采樣口間隔距離不能<1.5m。
(3)避開汽車排放尾氣對一定范圍監(jiān)測結(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的分開或分清，實際工作中往往概念混淆，是兩者工作發(fā)生錯位。
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)中實施全部有計劃好有系統(tǒng)的活動，其目的在于提供可滿足監(jiān)測目的且合乎質(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、準確、可靠、可比且具有代表性。
質(zhì)量控制是指為了達到質(zhì)量要求所采取的作業(yè)技術和活動，其目的在于監(jiān)視控制某一活動或工作的全過程，排除質(zhì)量環(huán)中所有導致不合格、不滿意的原因，識別不合格、不滿意結(jié)果。
2、數(shù)據(jù)質(zhì)量目標
數(shù)據(jù)總的不確定度由污染物的不確定度和測量的不確定度組成。
污染物的取決于污染物空間和時間分布的不確定性，因此監(jiān)測點位的選擇和設置應具有充分的代表性。
測量的不確定度主要與儀器的運行環(huán)境、儀器的操作和儀器的漂移有關。由精度、偏差和檢出限三個數(shù)據(jù)質(zhì)量指標決定。
3、量值溯源控制
3.1、氣體標準物質(zhì)
要求建立各級標準的質(zhì)量控制程序，要求標準物質(zhì)量值的準確度必須具有可追溯性，任何超過有效使用期的標氣，使用前必須進行重新標定，誤差應<±1.5%。
(1)一級標準物質(zhì)(具有0.3-1%的準確度)
(2)二級標準物質(zhì)(具有1-3%的準確度)
(3)工作標準物質(zhì)(須經(jīng)一級標準物質(zhì)量值傳遞)
(4)傳遞標準物質(zhì)(不直接用于校準儀器，而作為不同標準物質(zhì)間量值傳遞介質(zhì)時，即可成為傳遞標準物質(zhì)，因此它可以是一級標準、二級標準或工作標準)
3.2氣體流量標準
一般每年不少于一次實施各種類型氣體流量標準對一級標準的追溯。
(1)一級標準
該氣體流量裝置由國家權(quán)威機構(gòu)審定確認或直接追蹤到NIST-SR.該級別的氣體流量測量裝置包括皂膜流量計、體積滴定裝置和活塞式流量計等。一級標準一般不需要重新確認，可由兩個同類型的流量測量裝置之間作比較，誤差在2%之內(nèi)。
3.4監(jiān)測儀器校準
目的使其保持良好的精密度和良好的準確度，分為多點線性校準和單點校準。
(1)多點線性校準(半年一次)
校準點一般取7個，除一個零點和測量量程90%處作為標點外，其余5個點在零點和標點之間等分，觀察其響應并調(diào)節(jié)儀器使儀器響應和實際濃度達到最佳擬合程度。
利用最小二乘法原則，基于線性回歸的校準曲線截距反映了監(jiān)測儀器零點漂移情況，斜率反映了監(jiān)測儀器線性指標，相關系數(shù)反映了得到直線與個校準數(shù)據(jù)點的吻合程度。
(2)校準結(jié)果分析
得到的監(jiān)測儀器校準曲線，斜率b應在0.99~1.01之間、截距a應小于滿量程濃度±1%，相關系數(shù)r應大于0.999，當r不符合要求時，查找各校準點對應數(shù)據(jù)組中偏差最大的點，對該組數(shù)據(jù)重新校準，知道滿意結(jié)果為止。
(3)監(jiān)測儀器單點校準
監(jiān)測儀器有一個隨時間而產(chǎn)生的漂移趨勢，定期進行單點校準的目的不僅在于及時修正運行監(jiān)測儀器的漂移，使運行儀器測量響應與實際污染物盡可能保持一致;還在于經(jīng)常性的檢驗和監(jiān)視他們的主要技術指標。主要進行零點和標點校準，標點選取點75%~90%之間。校準周期可根據(jù)實際經(jīng)驗及監(jiān)測儀器的零標點漂移情況而定。另外一些情況也需要進行單點校準：?到貨開箱和儀器停機一段時間重新開機?維修更換部件?零點標點超出漂移調(diào)節(jié)控制限。
(4)監(jiān)測儀器漂移控制限
(5)監(jiān)測儀器的性能審核
精密度審核(監(jiān)測分析方法第四版要求每半月至一月對每臺儀器進行一次審核)：
在精密度審核之前，不能改動監(jiān)測儀器的任何設置參數(shù)，若精密度審核與儀器零/跨調(diào)節(jié)一起進行時，則要求精密度審核必須在零/跨調(diào)節(jié)之前進行。
每3個月進行至少一次對每臺監(jiān)測儀器的精密度審核，每年每臺監(jiān)測儀器的精密度審核次數(shù)不能少于4次。
精密度審核點的濃度取決于被審儀器所選的測量量程，一般在測量量程下限或日常所測得污染物濃度頻率較高范圍內(nèi)選擇一個審核點。
如果由于儀器響應超出控制限，而使數(shù)據(jù)無效，則這些漂移的結(jié)果不能用與精密度審核。
準確度審核(每季度應完成1/4監(jiān)測子站的準確度審核工作)：
準確度審核采用向每臺分析儀通入一系列濃度的標氣，一級標準氣體，將儀器讀數(shù)與標氣實際濃度比較，來確定儀器的準確度;
對于PM10監(jiān)測儀器，準確度審核可采用標準濾膜檢測，或與經(jīng)典的重量法比對方式進行;
在準確度審核之前，不能改動監(jiān)測儀器的任何設置參數(shù)，若準確度審核連同儀器零/跨調(diào)節(jié)一起進行時，則要求準確度審核必須在零/跨調(diào)節(jié)之前進行;
每年對每臺監(jiān)測儀器的準確度審核至少1次;選取測量點一般為測量量程的90%、60%、40%、20%、10%、0%。
(6)例行的系統(tǒng)設施管理
1、監(jiān)測子站外部環(huán)境管理
2、監(jiān)測子站內(nèi)部管理
3、中心站質(zhì)量管理
(1)計算機室
(2)質(zhì)量保證室
(3)儀器維修室
五、監(jiān)測子站儀器設備運行管理
(1)沒有啟動自動校準的設備，5~7D對子站運行儀器進行零點和標點檢查、校準。
(2)定期(每半年)對子站儀器進行多點線性校準。
(3)定期(每月不少于一次)對子站運行進行精密度和準確度審核
(4)每季度對顆粒物分析儀進行一次流量校準，警告線7%，控制限10%。
(5)每半年對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)動態(tài)校準儀沒半年做一次質(zhì)量流量計線性度，應達到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月.
(9)采樣總管氣密性檢查，使用采樣總管氣密性測試儀，直接測試。
(10)檢測限檢查，每年一次。
(11)采樣總管及切割頭清洗每半年一次。
(12)預防性維修
(13)針對性檢修