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1、环境空气质量连续监测系统技术方案目录环境空气监测的必.要性二、技术方案 （ 一 ）系统组成及结构.图1.1污染物监测方.法1.2 数据采集、传输系统与中心站1.3中心站（ 二 ）设备选型、技术指标及.性 能2.1、doa气体监测仪2.2 、大气颗粒物监测.仪四、五、2.3气象系统2.4 、数据采集和处理.系统2.5、中心站系.统2.6 、长光程差分吸收法与干法点式的比较 子站房建设设.计施工组织方.案系统运行与日常维护方案3445666610121516202427一、环境空气监测的必要性洁净大气是人类赖于生存的必要条件之一，是维持生命所必需的物质。大气有一定的自我净化能力，因自然过程等进入大
2、气的污染物， 由大气自我净化过程从大气中移除，从而维持洁净大气。但是，随着工业化进程的加快，经济的高速发展，生产和消费规模日益扩大，越来越多的污染物源源不断地排放到大气环境中，改变了大气的正常组成，增加自然界自身净化的负担，使空气质量变坏；另一方面，由于人类生产活动的发展，人类对自然界的攫取越来越多，对生态环境的破坏越来越严重，削弱了自然界自身净化的能力，导致了大气污染物浓度不断地增加。当我们生活在受到污染的空气之中健康就会受到严重影响。污染物名称取值时间浓度限值（ug/m 3）一级标准二级标准SO2年平均206024小时平均501501小时平均150500NO 2年平均404024小时平均8
3、0801小时平均200200臭氧1小时平均160200日最大8小时平均值100160表 1 新环境空气质量标准浓度限值当前我国大气污染状况十分严重， 主要呈现为煤烟型污染特征。 城市大气环 境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标； 二氧化硫污染保持在较高水平； 机动车尾气污 染物排放总量迅速增加从而导致以机动车排放为主导的光化学烟雾污染严重； 氮 氧化物污染呈加重趋势， 很多大城市臭氧的大气浓度呈现上升趋势， 大气污染控 制急需尽快提上日程。二、技术方案环境空气质量连续自动监测系统是是一种集光、 机、电及计算机技术为一体 的高科技产品，采用国家环保总局最新推荐的开放长光程分析方法及美国环境保 护组织（U
4、SEPA ）推荐的B射线吸收法，利用光学差分吸收光谱技术研制而成， 与传统的点式仪器相比， 具有在线连续测量、系统工作稳定、测量范围广 （ 遥测 功能 ）、运行维护费用低、维护周期短、无需人员监守等优点。（ 一 ） 系统组成及结构图全套系统由长光程差分吸收光谱 （ DOAS ）气体监测仪 、PM 10 自动监测仪、PM 2.5 监测仪、气象站系统及数据采集器和中心站统计分析软件等几部分组成。 由长光程差分吸收光谱气体分析仪测量空气中SO2、NO 2 、O 3 及苯系物等痕量污染物的浓度；由空气质量 PM 10 自动监测仪器和 PM 2.5 监测仪测量空气中可吸 入颗粒物 （inhalable
5、Particulate Matter）10 微米以下和 2.5 微米以下的固态粉尘颗粒的浓度；气象站系统测量环境空气中的风向、风速、气压及温湿度。上述表 2 污染物监测方法1.2数据采集、传输系统与中心站上述几种监测仪把测得的结果通过模拟量输出接口（0-1、0-5、0-10或4-20mA ）或数字量接口（ RS232或RS485接口）将分析仪测量的结果传输至数据采集器保存，并通过传输系统把测量数据远传到中心站进行分析、统计并生 成各类报表。采用的Modem/ADSL通讯方式。如图2所示：图 2 数采系统与中心站的通讯方式1.3 中心站采用目前配置比较高的国内知名品牌的电脑作为中心站电脑， 并安
6、装一套中心站软件，实现用户的数据处理及报表统计、打印功能。（ 二 ） 设备选型、技术指标及性能2.1 、 DOAS 气体监测仪1 ） 测量原理：长光程差分吸收光谱（ DOAS ）气体分析仪通过被测物质对各特定波长的光的吸收情况来检测化学物浓度。可同时测量 SO 2 ， NO 2， O 3、苯系物等多种污染物。气体分子具有各自的特征吸收截面，DOAS技术是通过研究气体对光源强度的特征吸收以确定其浓度。气体在大气中的吸收服从比尔定律，见下式：I () I。( ) exp L ( )c 式中:I C)、0光源发出的起始光强；I () 经过L距离传输后的光强;L光程；匚。)气体的吸收截面;C 测量气体
7、的浓度。C就可以从实验中测量并计算:C =ln I0 ()/ I ( J / LMJ光源(氙灯)发出的光，通过卡塞格伦望远镜系统准直传输到大气路径部分光被安放在路径另一端的角反射镜反射回来，被望远镜接收聚焦在光纤的入射端面。光纤把光导入光谱仪，经光谱仪分光，出射约为 66nm 的谱宽。光谱被探测器光电二极管阵列 PDA 接收后，将光信号转变为电信号，经 A/D模数转化后的数据通过计算机进行进一步处理。通过比较经过大气痕量气体吸收的大气光谱与灯谱的不同而确定大气中的气体成分。由于每种气体都有自己的特征吸收光谱，分析光谱的谱线结构及变化就可以确定吸收气体及气体的浓 度。结构图如图 3 所示。先樂道
8、涵蓋瓠光甌 川利檢鳩.计算机图3 DOAS系统光路结构2 )技术指标项目SO 2NO 2O3测量范围（0 l）ppm（0 l）ppm（0 1）ppm噪音W0.5ppbWlppbW1ppb最低检测限W 1ppbW2ppbW2ppb零点漂移(24h)W土 2ppbW5ppbW dfppb20%量程漂移(24h)W土 5ppbW5ppbW dfppb80%量程漂移(24h)W土 5ppbW土10ppbW土10ppb线性误差W1%F.SW1%F.S.W土 2%F .S.电压稳定性W1%F.SW土1%FSW土1%FS响应时间W 2minW2minW2min输出模拟信号或数字信号工作电压AC220V 土1
9、0 %、50HZ工作环境温度-20 C 40 C表3 DOAS气体分析仪技术指标3 ）技术特点1、阵列探测器，一次获取72nm宽的光谱，不需要频繁切换光谱区间，具 有高时间分辨率。2、精度高，信噪比高，浓度测量下限低。3、可实时、连续测量。4、可同时监测多种气体成分，新增监测项目无需改变硬件。5、完全非接触在线自动监测。该技术不需要抽取样品（传统的湿法化学监测技术和干式电化学法自动监测技术均需采样），避免了由于采样带来的不准确性，可完全真实反映大气的污染状况。6、平均污染状况，无须多点取样。7、便于维护，运行成本低。事IGRdifgSd H W# 图 4 DOAS 气体分析仪2.2、大气颗粒物
10、监测仪1 ）设备选型：PM 10颗粒物：LGH-01B 型PM 10监测仪PM 2.5颗粒物：LGH-01E型PM 2.5监测仪2 ）测量原理：本仪器采用B射线吸收原理。原子核在发生B衰变时，放出B粒子。B粒子实际上是一种快速带电粒子，它的穿透能力较强，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做 B吸收。当吸收物质的厚度比B粒子的射程小很多时，B射线在物质中的吸收，近似为:I0e_LLmt m式中：I0 为没有吸收物质时的强度；称为质量吸收系数或质量衰减系数，单位为2cm /g ；t m 称为质量厚度Um随原子序数的增加而缓慢I是B射线穿过厚度为tm的吸收物质度,
11、单位为 g/cm 2 。实验表明，对于不同的吸收物质， 地增加。对于同一吸收物质，Um与放射能量有关。3 ） 仪器组成 ：可吸入颗粒物 PM 10（PM 2.5 ）自动监测仪包括仪器主机， PM 10（PM 2.5）切割器，以及采样泵。结构图如图 5 所示：PM鹭切割器逞控电济-j可酿A颗粒畅自动监测仪（PMGdRS4S5接口4抽气泵心图5结构组成图4 ）技术指标:项目名称指标PM 1自动监测仪PM 2.5监测仪测量范围（0 1 ）或（0 10 ） mg/m 3（0 1 ）或（0 10 ） mg/m 350%切割粒径10 Pm 0.5 Pm空气动力学直径2.5 Pm 土0.2 Pm空气动力学直
12、径最小显示单位0.001 mg/m 30.001 mg/m 3采样流量偏差W 土3 %设定流量/24hW土3 %设定流量/24h平行性W土7 %W土7 %斜率：1 土 0.15斜率：1 土 0.15测量精度截距：土 10 P g/m 3截距：土 10 P g/m 3相关系数：三0.95相关系数：三0.93校准膜重现性W土2 %W土2 %输出信号模拟信号或数字信号模拟信号或数字信号工作电压AC220V 土 10 %、50HZAC220V 土 10 %、50HZ2.3 、气象系统1 ) 设备选型： WS500-UMB生产厂家：德国LUFFT2 ）测量原理： 气温和相对湿度温度通过一个高精度NTC电
13、阻进行测量，而湿度则通过一个电容式传感 器进行测量。为了降低外部影响（例如太阳辐射），这些传感器应置于防辐射、通风良好的外壳内。与传统非通风式传感器相比，此类传感器在强辐射条件下 测量精度更高。结合气压因素，可根据气温和相对湿度来计算露点、绝对湿度 和混合比等参数。 气压通过一个内置传感器（MEMS ）测量绝对气压。利用当地海拔高度（用户 可在设备中设定），通过气压公式可计算出以海平面为基准的相对气压。 风向和风速风力计中有4个超声波传感器，可在各个方向循环进行测量。根据测得的 声波传输时间差异计算并确定最终风速和风向。该传感器内置了一个风的检测 质量输出信号作为参考，从而指出在测量期间有多少合格的测量数据。3 ）技术指标:测量项目测量范围测量精度备注气压300 1200hPa土 0.5hPa
