DB13∕T 2544-2017 大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法.pdf

ICS 13.040.20 Z 15 DB13 河北省地方标准 DB13/T 25442017 大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法 Specifications and test procedures for air pollution control gridded monitoring system 2017 - 07 - 17 发布 2017 - 09 - 18 实施 河北省质量技术监督局 发 布 DB13/T 25442017 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。 本标准由河北先河环保科技股份有限公司负责起草，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等参加起草。 本标准主要起草人：李少华、崔厚欣、尚永昌、付国印、范朝、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、赵金宝、匡飞、陈磊、吴光辉、王玮。 本标准由河北省环境保护厅负责解释。 DB13/T 25442017 1 大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法 1 范围 本标准规定了大气污染防治网格化监测系统的术语和定义、系统组成和原理、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 3095-2012 环境空气质量标准 GB 4208-2008/IEC 60529:2001 外壳防护等级（IP代码） 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检测方法 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文件。 3.1 大气污染防治网格化监测 air pollution control gridded monitoring 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 micro air monitoring station 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0.1 m3、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、TVOC等其中的一种或几种。 3.3 微型六参数监测站 micro six parameter monitoring station 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 micro particle monitoring station 检测参数包含PM10和PM2.5的微型空气监测站。 3.5 DB13/T 25442017 2 微型TVOC监测站 micro TVOC monitoring station 检测参数为TVOC的微型空气监测站。 3.6 标准方法standard method 符合GB 3095-2012中5.3规定的自动分析方法。 3.7 质控设备calibration equipment 采用标准方法的可用于微型空气监测站校准的监测仪器。 3.8 标准空气质量监测站 standard air quality monitoring station 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 small air quality monitoring station 采用标准方法的小型化、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、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 small particle monitoring station 采用标准方法的小型化、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 移动式空气质量监测站 moving air quality monitoring station 采用标准方法或其他可溯源到国家标准方法的小型化、可直接移动且可直接用于室外空气质量监测的装置，检测参数可以包含PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3、TVOC等其中的一种或几种。在本标准中用作微型空气监测站的质控设备。 3.12 大气环境模拟舱 atmospheric environment simulator 配备有采用标准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出厂前校准。 4 系统组成和原理 4.1 系统组成 DB13/T 25442017 3 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，见图1。 监测单元应包含多台微型空气监测站。具体设备类型可为微型六参数监测站、微型颗粒物监测站或微型TVOC监测站。 质控单元应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。监测单元出厂前应在大气环境模拟舱内经质控设备校准；监测单元安装后应定期经质控设备校准。 数据处理分析单元应包括数据接收模块、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/差分吸收光谱法 NO2 电化学法/金属氧化物法 化学发光法/差分吸收光谱法 CO 电化学法/金属氧化物法 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/差分吸收光谱法 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 DB13/T 25442017 4 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。 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 设备及其附件应避免在装配、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20 M 。 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1.5 kV、50 Hz泄露电流5 mA，历时1 min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，设备防护等级应符合GB 4208-2008中对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 供电方式 市政供电或太阳能供电。 5.1.4.2 电池续航能力 不少于30 d。 5.1.4.3 数据有效性 DB13/T 25442017 5 数据传输周期5 min，每小时监测时间45 min。 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10 s，远程控制响应时间不大于1 min。 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，可保存的数据应不少于十万条。 5.1.4.8 GPS 定位 具有GPS定位功能，定位偏差10 m。 5.1.4.9 全生命周期管理功能 具有全程记录设备自生产至报废的全生命周期中安装、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 应符合 HJ 653 和 HJ 654 中的相关规范要求。 5.2.1.2 小型空气质量监测站和小型颗粒物监测站应具有通电自启动功能。 5.2.1.3 移动式空气质量监测站应符合下列要求： a) 具有移动定位功能； b) 数据检测周期5 min。 5.2.2 大气环境模拟舱 大气环境模拟舱功能应符合下列要求： 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) 温度调节范围：-20+55； g) 湿度调节范围：15RH95RH。 5.3 数据处理分析单元功能要求 5.3.1 数据接收与传输模块 DB13/T 25442017 6 5.3.1.1 能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 能采用多线程异步通信技术与各监测点通信。 5.3.1.4 能同时接收一万个以上的在线监测设备实时传输数据。 5.3.1.5 能按规定的数据传输协议，与现有管理部门的管理平台连接。 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 能提供可供应用程序调用的数据接口。 5.3.2.3 具有断电保护功能，断电时不应造成已存储数据丢失。 5.3.3 数据运算模块 5.3.3.1 能对实时数据进行分类计算汇总。 5.3.3.2 能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 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。 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应符合表2的要求。 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/m3 （02000） g/m3 DB13/T 25442017 7 表 2 微型空气监测站实验室性能指标（PM10和 PM2.5）(续) 测量参数 PM2.5 PM10 最低检出限 10 g/m3 15 g/m3 最小分辨率 1 g/m3 1 g/m3 微型空气监测站PM10和PM2.5的室外应用检测项目和指标应符合表3的要求。 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/m3 20 g/m3 25 g/m3 （1001000） g/m3 20% - （1002000） g/m3 - 25% 室外比对测量相关系数 r 0.8 0.8 仪器平行性 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应符合表4的要求。 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 SO2 NO2 O3 CO 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/mol 标物校准示值误差 10% FS 10% FS 10% FS 10% FS 5% FS 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% 注：1.TVOC 以异丁烯计；2.FS 表示满量程。 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应符合表5的要求。 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 NO2 O3 CO TVOC 室外比对测量误差 （0100）nmol/mol 20 nmol/mol 20 nmol/mol 20 nmol/mol - - （100500）nmol/mol 20% 20% 20% - - （010） mol/mol - - - 2.0 mol/mol - （1050） mol/mol - - - 20% - （02） mol/mol - - - - 0.2 mol/mol （250） mol/mol - - - - 10% 室外比对测量相关系数 r 0.8 0.8 0.8 0.9 0.8 DB13/T 25442017 8 6.2 质控设备 质控设备（包含标准空气质量监测站、小型空气质量监测站、小型颗粒物监测站和移动式空气质量监测站）PM10和PM2.5应符合HJ 654第6章对应性能指标要求，SO2、NO2、CO和O3应符合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1.5 m5 m。运行24 h后，记录测量值小时均值，连续测量3天。当质控设备测量浓度24 h均值100 g/m3时，按公式（1）计算待测微型空气监测站的绝对误差dL；当质控设备测量浓度24 h均值100 g/m3时，按公式（2）计算待测微型空气监测站的相对误差eL。3组室外比对测量误差均应满足表3要求。 dsdLCC（1） 式中： dL-绝对误差； sC-质控设备测量浓度值，g/m3； dC-待测微型空气监测站的测量浓度值，g/m3。 100%dsesCCLC（2） 式中： eL-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1.5m5m。 取相同采样时间段内微型空气监测站测试数据jC和质控设备测试数据jR作为一组数据，j是样品的个数（j=1168），每组样品的采集时间为1 h，共测试168组样品，jR100 g/m3和200 g/m3的有效数据组数均应50。将微型空气监测站测试数据与质控设备测试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。 DB13/T 25442017 9 16811681682211() ()()()jjjjjjjRRCCrRRCC（3） 式中： r-比对测试回归曲线相关系数； jR-质控设备测量第j组样品浓度的平均值， g/m3； R-168组质控设备测量浓度的平均值， g/m3； jC-待测微型空气监测站测量第j组样品浓度的平均值，g/m3； C-168组待测微型空气监测站测量浓度的平均值，g/m3。 7.1.3 仪器平行性 在同一环境条件下，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0.5m5m，进行仪器平行性测试。测试环境大气中的PM2.5（PM10）浓度，每组样品连续测试12h，记录测量值小时均值，检测样品数为至少10组。记录每台待测微型空气监测站测得每组样品的PM2.5（PM10）浓度值ijC，i为待测微型空气监测站的编号（i=13），j 为检测样品的序号（j=110），三台待测微型空气监测站每个样品测量结果的平均值为jC。当jC30 g/m3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jP，按公式（5）计算3台待测微型空气监测站平行性P。 321()2100%ijjijjCCPC（4） 式中： jP-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，%； ijC-第i台待测微型空气监测站测量第j个样品的 PM2.5（PM10）浓度值， g/m3； jC-三台待测微型空气监测站测量第j个样品的 PM2.5（PM10）浓度平均值， g/m3； 10211()100%10jjPP（5） 式中： DB13/T 25442017 10 P-仪器平行性，%。 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SO2（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%dseCCLR（6） 式中： eL-待测微型空气监测站的示值引用误差，%； dC-待测微型空气监测站的3次测量浓度平均值； sC-标准气体浓度标称值； R-待测微型空气监测站的满量程值。 7.2.2 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。 %1001-nA(112niirAAs）（7） 式中： rs-微型空气监测站重复性，%； iA-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1 min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。继续重复以上过程 4 次，同时记录仪微型空气监测站示值ziA及siA（i=14） 。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。 DB13/T 25442017 11 0zziziAA （8） 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)()(0000zszszisisiAAAAAA（9） 7.2.5 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放到质控设备周围0.5m20m距离内，运行24 h后，分别记录微型空气监测站和质控设备24 h平均值dC和sC，连续运行10天。当质控设备测量SO2（O3/NO2）气体浓度24 h均值100 nmol/mol（CO气体浓度10 mol/mol，TVOC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；当质控设备测量SO2（O3/NO2）气体浓度24 h均值100 nmol/mol（CO气体浓度10 mol/mol，TVOC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。10组室外比对测量误差均应满足表5要求。 dsdLCC（10） 式中： dL-绝对误差； sC-质控设备测量值； dC-待测微型空气监测站的测量浓度值。 100%dsesCCLC（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0.5m20m距离内，采集同环境下的气体。运行1h后，分别记录微型空气监测站数值jC和分析仪数值jR作为一组数据，j是样品的个数（j=1240），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微型空气监测站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。 24012402402211() ()()()jjjjjjjRRCCrRRCC（12） 式中： r-比对测试回归曲线相关系数； jR-质控设备测量第j组样品浓度的平均值； DB13/T 25442017 12 R-240组质控设备测量的平均值； jC-待测微型空气监测站测量第j组样品浓度的平均值； C-240组待测微型空气监测站测量的平均值。 _