一、空氣污染物監(jiān)測技術(shù)發(fā)展

1、氣體污染物監(jiān)測技術(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)自動實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以在同一光波波段同時(shí)監(jiān)測幾種污染物濃度，實(shí)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(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(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，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(shù)

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(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)測點(diǎn)，組成對環(huán)境空氣進(jìn)行連續(xù)自動實(shí)時(shí)監(jiān)測的完整網(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)測項(xiàng)目及相同類型的儀器。如果子站點(diǎn)位經(jīng)過較好的優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(shí)時(shí)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(yán)格的質(zhì)量控制，具有自動（手動）校準(zhǔn)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(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）對排放量大、危害嚴(yán)重污染源實(shí)時(shí)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(jì)長期監(jiān)測數(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)行日報(bào)、預(yù)測預(yù)報(bào)和污染影響評價(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、存儲和輸出數(shù)據(jù)外，對子站儀器經(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)。

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)測子站是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)

3.5流動監(jiān)測子站是固定監(jiān)測子站的補(bǔ)充，主要任務(wù)是對監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中空白點(diǎn)補(bǔ)充監(jiān)測，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中不需要常年監(jiān)測點(diǎn)位經(jīng)行臨時(shí)監(jiān)測，污染源調(diào)查和環(huán)境評價(jià)監(jiān)測，突發(fā)事故監(jiān)測。

三、自動監(jiān)測系統(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(diǎn)之間設(shè)置條件盡可能一致，使各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)具有可比性；

（3）監(jiān)測點(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；

（4）應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃考慮監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)，使確定的監(jiān)測點(diǎn)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(shè)置的污染監(jiān)控點(diǎn)，應(yīng)設(shè)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(shè)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(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(jìn)出。

3、監(jiān)測站房建設(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、儀器震動等。

（1）面積應(yīng)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(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(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(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(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，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(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，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(dǎo)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(biāo)

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(shí)間分布的不確定性，因此監(jiān)測點(diǎn)位的選擇和設(shè)置應(yīng)具有充分的代表性。

測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）一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（具有0.3-1%的準(zhǔn)確度）

（2）二級標(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)，因此它可以是一級標(biāo)準(zhǔn)、二級標(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)對一級標(biāo)準(zhǔn)的追溯。

（1）一級標(biāo)準(zhǔn)

該氣體流量裝置由國家權(quán)威機(jī)構(gòu)審定確認(rèn)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(jì)、體積滴定裝置和活塞式流量計(jì)等。一級標(biāo)準(zhǔn)一般不需要重新確認(rèn)，可由兩個(gè)同類型的流量測量裝置之間作比較，誤差在2%之內(nèi)。

3.4監(jiān)測儀器校準(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)測儀器零點(diǎn)漂移情況，斜率反映了監(jiān)測儀器線性指標(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)對應(yīng)數(shù)據(jù)組中偏差最大的點(diǎn)，對該組數(shù)據(jù)重新校準(zhǔn)，知道滿意結(jié)果為止。

（3）監(jiān)測儀器單點(diǎn)校準(zhǔn)

監(jiān)測儀器有一個(gè)隨時(shí)間而產(chǎn)生的漂移趨勢，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)測儀器的漂移，使運(yùn)行儀器測量響應(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(jìn)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(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(diǎn)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(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)測子站的準(zhǔn)確度審核工作）：

準(zhǔn)確度審核采用向每臺分析儀通入一系列濃度的標(biāo)氣，一級標(biāo)準(zhǔn)氣體，將儀器讀數(shù)與標(biāo)氣實(shí)際濃度比較，來確定儀器的準(zhǔn)確度；

對于PM10監(jiān)測儀器，準(zhǔn)確度審核可采用標(biāo)準(zhǔn)濾膜檢測，或與經(jīng)典的重量法 比對方式進(jìn)行；

在準(zhǔn)確度審核之前，不能改動監(jiān)測儀器的任何設(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；

每年對每臺監(jiān)測儀器的準(zhǔn)確度審核至少1次；選取測量點(diǎn)一般為測量量程的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(jì)算機(jī)室

（2）質(zhì)量保證室

（3）儀器維修室

五、監(jiān)測子站儀器設(shè)備運(yùn)行管理

（1）沒有啟動自動校準(zhǔn)的設(shè)備，5~7D對子站運(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）對子站運(yùn)行進(jìn)行精密度和準(zhǔn)確度審核

（4）每季度對顆粒物分析儀進(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(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(yù)防性維修

（13）針對性檢修