一、空氣污染物監測技術發展

1、氣體污染物監測技術

光學和光譜學遙感技術優點：

大范圍、多組分連續自動實時監測，可以在同一光波波段同時監測幾種污染物濃度，實現完全非接觸在線自動監測；靈敏度高。同單種污染物監測儀器比也存在不足。

1.1幾種主要單種污染物監測方法

（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，穩定。

1.2光學和光譜學遙感技術監測方法

（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）可調諧二極管激光光譜法，該方法調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等經行測量。

2、顆粒物監測技術

TSP、PM10、PM2.5、PM1、PMCOARSE

監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射線法儀器設備穩定可靠，維護、質控方便。天平法維護質控麻煩，操作復雜。

二、空氣質量連續監測系統概述

1、系統特點

在某一區域內設置若干個固定監測點，組成對環境空氣進行連續自動實時監測的完整網絡。一般具有如下特點：

（1）系統由若干個子站組成，各子站具有基本相同的監測項目及相同類型的儀器。如果子站點位經過較好的優化設計，則可以對該區域空氣污染狀況獲得較好的空間分辨率。

（2）系統實時監測

（3）具有迅速收集數據處理數據、分析能力

（4）嚴格的質量控制，具有自動（手動）校準和自動（手動）修正功能

2、系統用途

（1）提供大量連續的污染物監測數據

（2）捕捉該區域空氣污染最嚴重的地點和時間，得到確切的區域污染變化規律

（3）對排放量大、危害嚴重污染源實時監控監測，并判斷來源，對空氣質量影響，確定控制和防治對策。

（4）收集空氣質量狀況背景及其趨勢的數據和累計長期監測數據，為保護人類健康，制定修改質量標準提供科學依據。

（5）進行日報、預測預報和污染影響評價、空氣擴散數學模型

3、系統基本結構

空氣質量聯系監測系統

3.1中心計算機室目的數據收取、處理、存儲和輸出數據外，對子站儀器經行校準和狀態監視。

3.2質量保證實驗室是系統質量保證工作的核心。擔負著控制、監督和修正改進整個系統運行的任務。

3.3系統支持實驗室是整個系統的支持和保障中心，對整個系統的儀器設備經行維護、保養和檢修。

3.4固定監測子站是整個系統的基礎

3.5流動監測子站是固定監測子站的補充，主要任務是對監測網絡中空白點補充監測，監測網絡中不需要常年監測點位經行臨時監測，污染源調查和環境評價監測，突發事故監測。

三、自動監測系統設計

明確系統建設目標，并根據所定的系統建設目標經行系統設計。包括：點位數、布局、設置、測試項目、適用分析方法、數據捕獲率和數據質量要求及必需的儀器設備配備和良好的運行環境。

1、點位布局遵循基本的原則

（可參考環境空氣質量監測規范（試行））

（1）具有較好的代表性，能客觀反映一定空間范圍內的環境空氣污染水平和變化規律；

（2）各監測點之間設置條件盡可能一致，使各個監測點獲取的數據具有可比性；

（3）監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和主要大氣污染源的污染現狀及變化趨勢；

（4）應結合城市規劃考慮監測點的布設，使確定的監測點能兼顧未來城市發展的需要；

（5）為監測道路交通污染源或其他重要污染源對環境空氣質量影響而設置的污染監控點，應設在可能對人體健康造成影響的污染物高濃度區域。

2、監測子站設置

一般以流動和固定污染源為監測對象，遵循一下原則：

（1）根據區域類別特性、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）排除周圍環境可能干擾監測結果的局地因素，還應考慮其他大氣物理因素和污染物活性等因素。

（3）50m范圍內不能有明顯的污染源

（4）附件一定范圍內不能有高大建筑物貨其他阻礙環境空氣流通，一般經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、監測站房建設

環境要求控制所有能影響樣品穩定性、樣品內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構，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）數采器和儀器盡可能分開放置，避免振動影響

（4）空調應遠離采樣管和儀器

5、采樣系統建設

5.1采樣系統設計

（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域。

（5）支管長度不能超過3m。

（6）采樣總管室內部分，必須含有自動加熱控制溫度。

5.2采樣系統建設

采樣頭周圍一定范圍內沒有遮擋物，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測結果產生干擾

四、系統質量保證和控制

1、概述

質量保證和質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，是兩者工作發生錯位。

質量保證是指為了提供足夠的信任表明系統能夠滿足質量要求，而在系統中實施全部有計劃好有系統的活動，其目的在于提供可滿足監測目的且合乎質量要求的數據、將由于儀器故障和各種干擾影響導致數據的損失降至最低和確保系統提供的數據有效、準確、可靠、可比且具有代表性。

質量控制是指為了達到質量要求所采取的作業技術和活動，其目的在于監視控制某一活動或工作的全過程，排除質量環中所有導致不合格、不滿意的原因，識別不合格、不滿意結果。

2、數據質量目標

數據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據質量指標決定。

3、量值溯源控制

3.1、氣體標準物質

要求建立各級標準的質量控制程序，要求標準物質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（具有0.3-1%的準確度）

（2）二級標準物質（具有1-3%的準確度）

（3）工作標準物質（須經一級標準物質量值傳遞）

（4）傳遞標準物質（不直接用于校準儀器，而作為不同標準物質間量值傳遞介質時，即可成為傳遞標準物質，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威機構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。

3.4監測儀器校準

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，觀察其響應并調節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測儀器零點漂移情況，斜率反映了監測儀器線性指標，相關系數反映了得到直線與個校準數據點的吻合程度。

（2）校準結果分析

得到的監測儀器校準曲線，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r應大于0.999，當r不符合要求時，查找各校準點對應數據組中偏差最大的點，對該組數據重新校準，知道滿意結果為止。

（3）監測儀器單點校準

監測儀器有一個隨時間而產生的漂移趨勢，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；還在于經常性的檢驗和監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。校準周期可根據實際經驗及監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節控制限。

（4）監測儀器漂移控制限

（5）監測儀器的性能審核

精密度審核（監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，不能改動監測儀器的任何設置參數，若精密度審核與儀器零/跨調節一起進行時，則要求精密度審核必須在零/跨調節之前進行。

每3個月進行至少一次對每臺監測儀器的精密度審核，每年每臺監測儀器的精密度審核次數不能少于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選擇一個審核點。

如果由于儀器響應超出控制限，而使數據無效，則這些漂移的結果不能用與精密度審核。

準確度審核（每季度應完成1/4監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，將儀器讀數與標氣實際濃度比較，來確定儀器的準確度；

對于PM10監測儀器，準確度審核可采用標準濾膜檢測，或與經典的重量法 比對方式進行；

在準確度審核之前，不能改動監測儀器的任何設置參數，若準確度審核連同儀器零/跨調節一起進行時，則要求準確度審核必須在零/跨調節之前進行；

每年對每臺監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）例行的系統設施管理

1、監測子站外部環境管理

2、監測子站內部管理

3、中心站質量管理

（1）計算機室

（2）質量保證室

（3）儀器維修室

五、監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）動態校準儀沒半年做一次質量流量計線性度，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