大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法-河北环境保护厅.pdf

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1、ICS Z 备案号： DB13 河北省地方标准 DB /T -2016 大气污染防治网格化监测系统 技术要求及检测方法 (征求意见稿 ) 2016-发布2016- -实施 发 布 河 北 省 质 量 技 术 监 督 局 河北省环境保护厅 I 前言 本标准按照GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。 本标准由河北省环境保护厅提出。 本标准主要起草单位：河北先河环保科技股份有限公司。 本标准协作单位：河北省环境应急与重污染天气预警中心、石家庄市环境监测中心。 本标准主要起草人：李少华、崔厚欣、尚永昌、 付国印、 马景金、张玲、王春迎、罗遥、 王强、冯占榜、王晓利、宋文波、徐曼、王建国、张璇。

2、本标准由河北省环境保护厅负责解释。 II 1范围 本标准规定了大气污染防治网格化监测系统的组成和原理、技术要求、 技术指标和检测 方法。 本标准适用于大气污染防治网格化监测系统的设计、生产和检测。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本 适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本 （包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 2423.38/IEC 60068-2-18:2000 电工电子产品环境实验第 2 部分：实验方法实验 R：水实验方法和导则 GB 3095-2012 环境空气质量标准 G

3、B 4208/IEC 60529:2001 外壳防护等级（IP 代码） GB/T 15479 工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法 JJF 1001 通用计量术语及定义 JJG 551 二氧化硫分析仪检定规程 JJG 846 粉尘浓度测量仪 JJG 915 一氧化碳监测报警器检定规程 JJG 1077 臭氧气体分析仪检定规程 HJ 653 环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统技术要求及监测方法 HJ 654 环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统技术要求及检 测方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 大气污染防治网格

4、化监测 为达到区域大气污染防治精细化管理的目的，根据不同污染源类型及监控需求，将目标 区域分为不同的网格进行点位布设，对各点位相关污染物浓度进行实时监测。 3.2 微型空气监测站 指采用光散射、电化学、金属氧化物或光离子的传感器检测方法的，体积小于0.1m3、 重量小于5kg 且可以直接用于室外监测大气污染状况的监测设备，检测参数可以包含PM10、 PM2.5、SO2、NO2、CO、O3和 TVOC 其中的一种或几种。 3.3 微型六参数监测站 指检测参数包含PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和 O3的微型空气监测站。 3.4 微型颗粒物监测站 III 指检测参数包含PM10和 PM

5、2.5的微型空气监测站。 3.5 微型 TVOC监测站 指检测参数为TVOC 的微型空气监测站。 3.6 比对方法 指符合 GB 3095-2012 5.3 规定的自动分析方法。 3.7 质控设备 指采用比对方法的可用于校准微型空气监测站的监测设备。 3.8 标准空气质量监测站 指符合 HJ 653 和 HJ 654 标准要求的空气质量监测系统，检测参数包含PM10、PM2.5、 SO2、NO2、CO 和 O3。在本标准中用作微型六参数监测站和微型颗粒物监测站的质控设备。 3.9 小型空气质量监测站 指采用比对方法的小型化、便于移动且可直接用于室外监测大气污染状况的，检测参数 包含 PM10、

6、 PM2.5、SO2、NO2、CO 和 O3的监测设备。在本标准中用作微型六参数监测站 和微型颗粒物监测站的质控设备。 3.10 小型颗粒物监测站 指采用比对方法的小型化、便于移动且可直接用于室外监测大气污染状况的，检测参数 为 PM10或 PM2.5的监测设备。在本标准中用作微型颗粒物监测站的质控设备。 3.11 移动校准装置 指采用比对方法的小型化、可直接移动且可直接用于室外空气质量监测的装置，以及采 用光离子或氢火焰离子检测方法的、可直接移动且可直接用于室外TVOC监测的装置，检 测参数可以包含PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3、TVOC 中的一种或几种。在本标准中 用作微

7、型空气监测站的质控设备。 3.12 大气环境模拟舱 指配备有采用比对方法的空气质量监测设备、可模拟室外环境的密闭试验舱，具有可联 通室外空气、 可控制污染物种类和混合浓度且可模拟室外温湿度的功能。在本标准中用于微 型空气监测站的出厂前校准。 4系统组成和原理 4.1 系统组成 大气污染防治网格化监测系统由监测单元、质控单元和数据处理分析单元组成，如图1 所示。 监测单元一般包含多台微型空气监测站。具体设备类型可以是微型六参数监测站、微型 颗粒物监测站或微型TVOC 监测站。 IV 质控单元包括大气环境模拟舱和质控设备，质控设备可根据具体质控需求配备。出厂前 质控要求配备大气环境模拟舱和标准空气

8、质量监测站；现场质控可根据需求配备标准空气质 量监测站、小型空气质量监测站、小型颗粒物监测站或移动校准装置。 数据处理分析单元包括数据接收模块、数据存储模块、 数据运算模块及数据分析和管理 模块。 图 1 大气污染防治网格化监测系统组成示意图 4.2 系统分析原理 大气污染防治网格化监测系统监测单元分析原理和质控单元分析原理见表1。 表 1 系统分析原理 检测项目监测单元分析原理质控单元分析原理 PM10光散射法射线吸收法 PM2.5光散射法射线吸收法 SO2电化学法 / 金属氧化物法紫外荧光法 /差分吸收光谱 NO2电化学法 / 金属氧化物法化学发光法 /差分吸收光谱 CO 电化学法 / 金

9、属氧化物法 气体滤波相关红外吸收法/非分散红外 吸收法 O3电化学法 / 金属氧化物法紫外吸收法 /差分吸收光谱 TVOC 金属氧化物法 / 光离子法光离子法 /氢火焰离子法 5技术要求 5.1 监测单元（即微型空气监测站） 5.1.1 外观要求 5.1.1.1 设备应具有产品铭牌，铭牌上应标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造 日期等信息。 5.1.1.2 设备表面应完好无损，无明显缺陷，各零、部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有 V 效。 5.1.2 工作条件 5.1.2.1 工作温度 -20 +55， -40 +55（高寒型） 。 注： 高寒型指工作温度最低可达-40的微型空气监测站

10、。 5.1.2.2 工作相对湿度 15RH95RH。 5.1.3 安全要求 5.1.3.1 一般要求 设备及其附件必须避免在装配、安装、 使用和维护过程中可能造成的人身安全隐患，诸 如锋边、毛刺等。 5.1.3.2 接地保护 设备采用市电供电时应连接地线，具有防雷保护设施。 5.1.3.3 绝缘电阻 使用交流电源时，设备的电源相、中联线对地的绝缘电阻应不小于20M。 5.1.3.4 绝缘强度 使用交流电源时， 设备电源相、 中联线对地的绝缘强度，应能承受交流电压1.5kV、50Hz 泄露电流 5mA，历时 1min 实验，无飞弧和击穿现象。 5.1.3.5 防护等级 在满足性能要求的前提下，设

11、备护等级应满足GB4208-2008 IP44 的规定。 5.1.3.6 防盐雾腐蚀 经盐雾试验后，设备外壳应无腐蚀现象。 5.1.4 功能要求 5.1.4.1 整机功耗 不大于 3W（不含高寒型） 。 5.1.4.2 供电方式 市政供电与太阳能供电互补，电池续航能力不小于30 d。 5.1.4.3 数据有效性 数据检测周期5min，每小时监测时间45min。 5.1.4.4 无线通讯 具有无线通讯功能，数据开始传输至服务器接收数据间隔不大于10s，远程控制响应时 间不大于 1min 。 5.1.4.5 在线升级 具有在线升级功能，可通过远程控制实现设备的程序升级。 5.1.4.6 断线自动重

12、联 具有断线自动重联功能。 5.1.4.7 断网数据续传 具有数据续传功能，设备断线重联后可将断网时间段数据续传，可保存的数据不少于10 万条。 5.1.4.8 GPS 定位 具有 GPS 定位功能，定位偏差10m。 5.1.4.9 全生命周期管理功能 VI 具有全程记录设备自生产至报废全生命周期中安装、维护、校准等管理行为的功能。 5.2 质控单元 5.2.1 质控设备 5.2.1.1 参考 HJ 653和HJ654的相关规范要求。 5.2.1.2 小型空气质量监测站和小型颗粒物监测站具有通电自启动功能。 5.2.1.3 移动校准装置要求： a)具有移动定位功能； b)数据检测周期5 min

13、 ； c)符合相关计量认证，可用于移动在线检测。 5.2.2 大气环境模拟舱 大气环境模拟舱功能要求： a)气密性好，泄露率5%/h； b)可实现舱内污染物介质均匀混合，混合度95%； c)可联通室外空气，实现与外界的空气交换； d)可通入不同浓度的标准气体和颗粒物； e)可实现舱内污染物不同浓度梯度的调节； f)温度调节（ -20 +55） ； g)湿度调节（ 15RH95RH） 。 5.3 数据处理分析单元功能要求 5.3.1 数据接收模块 5.3.1.1 能够将内置协议将字符串解析为需要的信息。 5.3.1.2 具有数据包的校验、检查、解析和入库（数据存储）功能。 5.3.1.3 能够采

14、用多线程异步通信技术与各监测点通信。 5.3.1.4 能够同时接收1万个以上的在线监测设备实时传输数据。 5.3.2 数据存储模块 5.3.2.1 具有存储原始数据、浓度数据以及统计数据的功能。 5.3.2.2 能够提供应用程序调用数据接口。 5.3.2.3 具有断电保护功能，断电后所存储数据应不丢失。 5.3.3 数据运算模块 5.3.3.1 能够对实时数据进行分类计算汇总。 5.3.3.2 能够对微型空气监测站的自动校准过程进行实时运算。 5.3.3.3 具有小时均值、日均值、月均值、年均值统计功能。 5.3.4 数据分析和管理模块 5.3.4.1 具有数据实时显示功能，监测数据更新周期5

15、min，可同时在 PC 端和移动端实现。 5.3.4.2 具有超标报警、信息推送和现场情况反馈功能，可同时在PC端和移动端实现。 5.3.4.3 具有数据筛选、查询和下载功能。 5.3.4.4 具有自动输出常规报表功能，如日报、月报，同比、环比，分类排名，日变化规律 分析，报警信息统计和反馈信息统计等功能。 5.3.4.5 具有区域污染实时、历史动态展示功能。 5.3.4.6 发生局部污染事件时，可自动追溯污染源方位。 VII 6技术指标 6.1 微型空气监测站 6.1.1 微型空气监测站性能指标（PM10和 PM2.5） 微型空气监测站PM10和 PM2.5的实验室检测项目和指标要求见表2。

16、 表 2 微型空气监测站实验室性能指标（PM10和 PM2.5） 测量参数PM2.5 PM10 测量范围（01000）g/m 3 （01000）g/m 3 最低检出限10 g/m 3 15 g/m 3 最小分辨率1g/m 3 1g/m 3 微型空气监测站PM10和 PM2.5的室外应用检测项目和指标要求见表3。 表 3 微型空气监测站室外应用性能指标（PM10和 PM2.5） 测量参数PM2.5 PM10 室外比对 测量误差 （0100）g/m 3 15g/m 3 20g/m 3 （1001000）g/m 3 15% F.S. 20% F.S. 室外比对测量相关系数r 0.8 0.8 仪器平行

17、性10% 15% 6.1.2 微型空气监测站性能指标（SO2、NO2、CO 、O3和 TVOC ） 微型空气监测站SO2、 NO2、CO 、O3和 TVOC 的实验室检测项目和指标要求见表4。 表 4 微型空气监测站实验室性能指标（SO2、 NO2、CO 、 O3和 TVOC ） 测量参数SO2NO2O3CO TVOC 测试范围 （0500） nmol/mol （0500） nmol/mol （0500） nmol/mol （050） mol/mol （050） mol/mol 最低检出限5 nmol/mol 5 nmol/mol 5 nmol/mol 0.1 mol/mol 2 nmol/m

18、ol 标物校准示值误差10% F.S. 10% F.S. 10% F.S. 10% F.S. 5% F.S. 重复性5% 5% 5% 5% 1% 传感器响应时间1min 1min 1min 1min 1min 零点漂移10 nmol/mol 10 nmol/mol 10 nmol/mol 0.1 mol/mol 0.1 mol/mol 量程漂移10% 10% 10% 10% 5% 微型空气监测站SO2、 NO2、CO 、O3和 TVOC 的室外应用检测项目和指标要求见表5。 表 5 微型空气监测站室外应用性能指标（SO2、NO2、CO 、O3和 TVOC ） 测量参数SO2 NO2O3CO T

19、VOC VIII 室外 比对 测量 误差 （0100）nmol/mol 15 nmol/mol 15 nmol/mol 15 nmol/mol - - （100500）nmol/mol 15% F.S. 15% F.S. 15% F.S. - - （010） mol/mol - - - 1.5 mol/mol - （1050） mol/mol - - - 15% F.S. - （02） mol/mol - - - - 10%F.S. （250） mol/mol - - - - 5%F.S. 室外比对测量相关系数r 0.8 0.8 0.8 0.9 0.8 6.2 质控设备 质控设备（包含标准空气

20、质量监测站、小型空气质量监测站、小型颗粒物监测站和移 动校准装置） PM10和 PM2.5应满足HJ 654 第 6 章对应性能指标要求，SO2、NO2、CO 和 O3应满足 HJ 653 第 6 章对应性能指标要求。 7检测方法 7.1 微型空气监测站PM10和 PM2.5 检测方法 7.1.1 室外比对测量误差 在同一环境条件下，将待测微型空气监测站与质控设备采样口调整到同一高度，待测 微型空气监测站与质控设备之间相距（1.55）m。运行一小时后，记录显示值。重复测量 3 次。当颗粒物浓度100 g/m 3 时，按公式（1）计算待测微型空气监测站的示值误差 d L。 取绝对值最大值为微型空

21、气监测站示值误差。当颗粒物浓度100g/m 3 时，按公式（ 2）计 算待测微型空气监测站的示值误差 e L。取绝对值最大值为微型空气监测站示值误差。 dsd LCC（ 1） 式中： dL-绝对误差； s C-质控设备测量值； d C-待测微型空气监测站的测量浓度值。 100% ds e s CC L C （2） 式中： e L-相对误差。 7.1.2 室外比对测量相关系数 在同一环境条件下，将待测微型空气监测站与质控设备采样口调整到同一高度，待测 微型空气监测站与质控设备之间相距（1.55）m。 。取相同采样时间段内微型空气监测站 测试数据 j C和质控设备测试数据 j R作为一组数据，j是

22、样品的个数 （j=1168） ，每组样 品的采集时间为1h，共测试168 组样品， j R100 g/m 3 和 j R200 g/m 3 的有效数据组数 IX 均应 50。将微型空气监测站测试数据与质控设数据进行线性回归分析，按公式（3）计算 回归曲线的相关系数r为微型空气监测站室外比对测量相关系数。 168 1 168168 22 11 ()() ()() jj j jj jj RRCC r RRCC （3） 式中： r-比对测试回归曲线相关系数。 C-168 组待测监测仪测量浓度的平均值， g/m 3； R-168 组标准仪器测量浓度的平均值， g/m 3。 7.1.3 仪器平行性 在同

23、一环境条件下，将三台待测微型空气监测站调整到同一高度，待测微型空气监测 站之间相距（ 0.55） m，进行仪器平行性测试。测试环境大气中的PM2.5（ PM1.0）浓度， 每组样品连续测试1h，检测样品数为至少24 组。记录每台待测微型空气监测站测得每个 PM2.5（PM1.0）样品浓度值ijC，i为待测微型空气监测站的编号（ i=1-3） ，j 为检测样品 的序号 （j=1-24） ，三台待测微型空气监测站每个样品测量结果的平均值为 j C。当 j C 30 g/m 3 时，测试结果无效。按公式（4）计算3 台待测微型空气监测站测试结果的相对标准 偏差 j P，按公式（ 5）计算 3 台待测

24、微型空气监测站平行性 P。 3 2 1 () 2 100% ijj i j j CC P C （4） 式中： j P-三台待测微型空气监测站第 j个样品测量结果的相对标准偏差，%； ij C-第i台待测微型空气监测站测量第j个样品的PM2.5（ PM1.0）浓度值， g/m 3； j C-三台待测微型空气监测站测量第j个样品的PM2.5 （PM1.0） 浓度平均值， g/m 3。 23 2 1 1 ()100% 10 j j PP（5） 式中： P-仪器平行性，%。 X 7.2 微型空气监测站SO2 、NO2 、 CO 、O3和 TVOC检测方法 7.2.1 标物校准示值误差 待测微型空气监测

25、站运行稳定后，分别进行零点校准和满量程校准后，分别通入浓度约 为 20%和 60%量程的 SO 2（ O3/NO2/CO）标准气体（对TVOC参数为 30%、50%和 80%量程的 异丁烯标准气体，下文TVOC对应标准气体均指异丁烯），读数稳定后记录显示值。重复测 量 3 次，按公式（ 6）计算待测微型空气监测站的示值误差eL。取绝对值最大值为微型空气 监测站示值误差。 100% ds e CC L R （6） 式中： e L-待测微型空气监测站的示值引用误差，%； s C-标准气体浓度标称值； d C-待测微型空气监测站的3 次测量浓度平均值； R-待测微型空气监测站的满量程值。 7.2.2

26、重复性 通入零点标准气体，待显示值稳定后通入浓度约为满量程80%的标准气体，待读数稳 定后记录显示值iA。重复上述测试操作6 次，按公式（7）计算微型空气监测站重复性。 %100 1-n A( 1 1 2 n i i r A A s ） （7） 式中： rs -微型空气监测站重复性； i A-微型空气监测站读数值； A -微型空气监测站读数值的算术平均值； n-测量次数（n6 ） 。 7.2.3传感器响应时间 待测微型空气监测站运行稳定后，通入零点标准气体，待读数稳定后(每 1min 内示值波 动范围在 1%为示值稳定） ，通入80%量程标准气体。读取稳定示值，停止通气。通入零点 标准气体至微

27、型空气监测站数值稳定后，再通入上述浓度的标准气，同时用秒表记录从通入 标准气体瞬时起到微型空气监测站显示稳定值90%的时间。重复测量3 次，取 3 次测量值 的平均值作为微型空气监测站的响应时间。 7.2.4 零点漂移和量程漂移 待测微型空气监测站运行稳定后，通入零点标准气体，记录微型空气监测站零点稳定 读数为0ZA；然后通入80%量程标准气体，记录稳定读数0SA，结束通气。监测仪连续运 行4h，每间隔1h 重复上述步骤一次；同时记录仪微型空气监测站示值ziA及siA （i=1,2,3,4） 。按式（ 8）计算零点漂移，取绝对值最大的zi作为微型空气监测站的零点漂 移值 z。 0zziziAA

28、 （ 8） XI 按式（ 9）计算量程漂移，取绝对值最大的si作为微型空气监测站的量程漂移值s。 %100 )()( 00 00 zs zszisi si AA AAAA （9） 7.2.5 室外比对测量误差 在同以环境条件下，将待测微型空气监测站放到质控设备周围（0.520）m 距离内， 运行 24h 后，分别记录微型空气监测站和质控设备24h 平均值 d C和 s C，连续运行10 天。 当 SO2（ O3/NO2）气体浓度 100 nmol/mol （CO气体浓度 10 mol/mol ，异丁烯气体浓度 2 mol/mol ）时，按公式（10）计算待测微型空气监测站的绝对误差dL。取绝对

29、值最大 值为微型空气监测站室外比对测量误差。当SO2（O3/NO2）气体浓度 100 nmol/mol （CO气 体浓度 10 mol/mol ，异丁烯气体浓度2 mol/mol ）时，按公式（11）计算待测微型空 气监测站的相对误差eL。取绝对值最大值为微型空气监测站室外比对测量误差。 dsd LCC（10） 式中： dL -绝对误差； s C-质控设备测量值； d C-待测微型空气监测站的测量浓度值； 100% ds e s CC L C （11） 式中：eL-相对误差； 7.2.6 室外比对测量相关系数 将微型空气监测站放到质控设备周围（0.520）m 距离内，采集同环境下的气体。运 行 1h 后，分别记录监测仪数值 j C和分析仪数值 j R作为一组数据， j是样品的个数 （j=1 240） ，每组样品的采集时间为1h，共测试240 组样品。将分析仪测试数据与相应待测监测 仪数据进行线性回归分析，按公式 （12）计算回归曲线的相关系数r为检测仪室外比对测量 相关系数。 240 1 240240 22 11 ()() ()() jj j jj jj RRCC r RRCC （12） 式中： r-比对测试回归曲线相关系数。 C-240 组待测监测仪测量的平均值； R-240 组标准仪器测量的平均值。