HJ 764-2015 砷水质自动在线监测仪技术要求及检测方法.pdf

中华人民共和国国家环境保护标准中华人民共和国国家环境保护标准HJ 764-2015砷水质自动在线监测仪技术要求及检测方法Specifications and Test Procedures for Automatic/On-line Monitoring of Arsenic inWater（发布稿）本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2015-10-22发布2015-12-01实施发布环境保护部环境保护部I目次1适用范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14技术要求.25性能指标和检测方法.46操作说明书.11II前言为贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国水污染防治法 ，规范砷水质自动在线监测仪的技术性能，提高我国水环境监测工作的能力，制定本标准。本标准规定了砷水质自动在线监测仪的技术要求和性能指标及检测方法。本标准为首次发布。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：中国环境监测总站。本标准由环境保护部 2015 年 10 月 22 日批准。本标准自 2015 年 12 月 1 日起实施。本标准由环境保护部解释。1砷水质自动在线监测仪技术要求及检测方法1适用范围本标准规定了砷水质自动在线监测仪的技术要求、性能指标及检测方法。本标准适用于砷水质自动在线监测仪的生产设计、应用选型和性能检测。针对应用于不同场合的砷水质自动在线监测仪（以下简称“仪器”），规定了两型仪器的检测范围。I型仪器的检测范围为：0.010.2 mg/L，主要应用于地表水、地下水和饮用水等的监测。型仪器的检测范围为：0.21.0 mg/L，主要应用于生活污水和工业废水等的监测。2规范性引用文件本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注明日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。GB 4208外壳防护等级（IP 代码）GB 7485水质 总砷的测定 二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法GB 11900水质 痕量砷的测定 硼氢化钾-硝酸银分光光度法GB/T 13306标牌HJ/T 212污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1标样核查 check with standard solution仪器测量标准溶液，判定测量结果的准确性。3.2定量下限 limit of quantification在满足示值误差要求的前提下仪器能够测定待测物质的最小浓度。3.3记忆效应 memory effect仪器完成某一标准溶液或水样测量后对下一个测量结果的影响程度。3.4标样加入试验 standard recovery仪器分别测量加入一定浓度的标准溶液前后的实际水样，计算加入标准溶液后测定值的增加量相对于理论加入量的百分率。3.5零点漂移 zero drift在未对仪器进行计划外的人工维护和校准的前提下，按规定周期连续测量浓度值为检测2范围下限值的标准溶液，仪器的测定值与初始值之间的相对偏差。3.6量程漂移 range drift在未对仪器进行计划外的人工维护和校准的前提下，按规定周期连续测量浓度值为检测范围上限值80%的标准溶液，仪器的测定值与初始值之间的相对偏差。3.7数据有效率 availability of data在最小维护周期内示值误差满足要求的测试数据占所有测试数据的百分率。3.8示值误差 mean error仪器的测定值与真值的相对误差。3.9环境温度稳定性 interference of environmental temperature仪器在不同的环境温度下测定标准溶液，仪器的测定值与参考值的示值误差。3.10离子干扰 interference of ions仪器测定加入干扰离子的标准溶液，仪器的测定值与真值的示值误差。3.11运行日志 running record在运行过程中仪器自动记录测试条件、故障、维护等状态信息及日常校准、参数变更等维护等状态信息。3.12一致性 conformity在相同测试条件下多台仪器测定值的平行程度。3.13最小维护周期 minimum period between maintenance operations在检测过程中不对仪器进行任何形式的人工维护（包括更换试剂、校准仪器等） ，直到仪器不能保持正常测定状态或测定结果不满足相关要求的总运行时间（小时） 。4技术要求4.1仪器组成仪器的基本组成如图1所示，主要包含以下单元：3图 1仪器的基本组成单元进样/计量单元：包括水样、标准溶液、试剂等导入部分（含水样通道和标准溶液通道）和计量部分。消解单元：将水样中砷单质及其化合物转化为砷离子的部分。分析单元：由反应模块和检测模块组成，通过控制单元完成对待测物质的自动在线分析，并将测定值转换成电信号输出的部分。控制单元：包括系统控制的硬件和软件，实现进样、消解、排液等操作的部分。4.2基本要求4.2.1仪器在醒目处应标识产品铭牌，内容应包含生产单位、生产日期、产品编号、量程范围、功率、工作环境条件等内容，符合GB/T 13306的要求。4.2.2显示器应无污点、损伤。所有显示界面应为中文，且字符均匀、清晰，屏幕无暗角、黑斑、彩虹、气泡、闪烁等现象，能根据显示屏提示进行全程序操作。4.2.3机箱外壳应由耐腐蚀材料制成，表面无裂纹、变形、污浊、毛刺等现象，表面涂层均匀，无腐蚀、生锈、脱落及磨损现象。4.2.4产品组装应坚固、零部件无松动，按键、开关、门锁等部件灵活可靠。4.2.5主要部件均应具有相应的标识或文字说明。4.2.6应在仪器醒目位置标识分析流程图。4.2.7仪器外壳应满足GB 4208规定的IP52防护等级的要求。4.3性能要求4.3.1进样/计量单元4.3.1.1应由防腐蚀和吸附性较低的材料构成，不会因试剂或待测物质的腐蚀或吸附而影响测定结果。4.3.1.2计量部分应保证水样、标准溶液、试剂等进样的准确性。4.3.2消解单元4.3.2.1应采用高温、高压、紫外等消解方式，能够将水样中砷单质及其化合物全部转化为砷离子。4.3.2.2应采用防腐蚀耐高温材料，且易于清洗。4.3.2.3应具有自动加热装置和温度传感器，可以设置消解时间和温度。4.3.2.4应具有冷却装置和安全防护装置，可保持恒温或恒压。4.3.3分析单元44.3.3.1反应模块应由防腐蚀的材料构成，且易于清洗。4.3.3.2检测模块的输出信号应稳定。4.3.4控制单元4.3.4.1应具有异常信息（超量程报警、缺试剂报警、部件故障报警、超标报警等）反馈功能，宜采用声光电等方式报警。4.3.4.2应具有对进样/计量、消解和分析等单元的自动清洗功能。4.3.4.3在意外断电再度通电后应能自动排出断电前正在测定的待测物质和试剂，自动清洗各通道并复位到重新开始测定的状态。若在断电前处于加热消解状态，再度通电后能自动冷却，并复位到重新开始测定的状态。4.3.4.4数据处理系统应具有数据和运行日志采集、存储、处理、显示和输出等功能，应能存储至少 12 个月的原始数据和运行日志，并具备二级操作管理权限，一般操作人员只可查询相应日志和仪器设置参数。4.3.4.5仪器数据单位为 mg/L 或g/L，并需具有 mg/L 和g/L 单位相互转换功能。4.3.4.6应具备自动标样核查和自动校准功能，当自动标样核查不通过时进行自动校准，并将结果记入运行日志。4.3.4.7应具备日常校准、参数变更的自动记录、保存和查询功能。4.3.4.8应具备高低量程自动切换的功能，量程切换时不影响监测数据的正常显示和信号的正常输出。I 型仪器低量程为 0.01 0.2 mg/L，高量程为 0. 2 0.6 mg/L；型仪器的低量程为 0.2 1.0 mg/L，高量程为 1 3 mg/L。4.3.4.9应具备对不同测试数据添加标识，如人工维护：M；故障：D；校验：C；标样核查：SC。4.3.4.10控制单元实现以上功能时均应提供通讯协议，且满足 HJ/T 212 的要求。4.3.4.11应具有数字量通讯接口，通过数字量通讯接口输出相关数据及运行日志，并可接收远程控制指令。4.4安全要求4.4.1电源引入线与机壳之间的绝缘电阻应不小于20M。4.4.2应设有漏电保护装置和过载保护装置，防止人身触电和仪器意外烧毁。4.4.3应具有良好的接地端口。4.4.4高温、高压、腐蚀、有毒和有害等危险部位应具有警示标识。5性能指标和检测方法5.1性能指标5.1.1示值误差I型和型仪器对两个标准溶液分别进行6次测量，每个标准溶液6次测量定值的平均值相对于真值的最大相对误差应在5%以内。5.1.2定量下限I型仪器定量下限应0.01mg/L，型仪器定量下限应0.2mg/L。5.1.3精密度5I型和型仪器连续测量标准溶液6次所得测量结果的相对标准偏差应5%。5.1.4零点漂移I型和型仪器连续测量浓度值为检测范围下限值的标准溶液，以1小时为周期连续测量24小时，测量结果与初始值之间的最大变化幅度应在检测范围上限值的5%以内。5.1.5量程漂移I型和型仪器连续测量浓度值为检测范围上限值80%的标准溶液，以1小时为周期连续测量24小时，测量结果与初始值之间的最大变化幅度应在检测范围上限值的10%以内。5.1.6电压稳定性I型和型仪器正常运行后，在供电电压分别为220V、198V、242V条件下分别测量浓度值为检测范围上限值20%的标准溶液，198V、242V条件下测定值相对于220V条件下测定值的最大相对误差应在5%以内。5.1.7环境温度稳定性I型和型仪器依次在20、5、20、40、20的环境温度下等待3个小时后，测量浓度值为检测范围上限值20%和80%的标准溶液，测定值相对于20条件下三个测定值平均值的最大相对误差应在10%以内。5.1.8离子干扰I型和II型仪器分别测量含有单个干扰离子的标准溶液，测量结果的示值误差应在30%以内。5.1.9记忆效应I型和II型仪器依次测量浓度值为检测范围上限值20%、80%、20%的标准溶液，测量结果的最大示值误差应在10%以内。5.1.10 标样加入试验仪器先后测试实际水样和加入一定标准溶液的实际水样，I型仪器标样加入试验回收率范围应为80%120%，型仪器标样加入试验回收率范围应为75%125%。5.1.11 实际水样比对检测I型仪器测量的实际水样浓度0.050mg/L时， 实际水样比对检测的结果应在0.010mg/L以内；当测量的实际水样浓度0.050mg/L时，比对检测的结果应15%。型仪器实际水样比对检测的结果应15%。5.1.12 一致性I型和型仪器测试数据的一致性应10%。5.1.13 最小维护周期和数据有效率I型仪器最小维护周期应168小时，型仪器最小维护周期应168小时，期间I型和型仪器所得数据有效率应90%。表1 仪器的性能指标性能指标I 型型示值误差5%5%定量下限0.01mg/L0.2mg/L精密度5%5%零点漂移5%5%6量程漂移10%10%电压稳定性5%5%环境温度稳定性10%10%离子干扰30%30%记忆效应10%10%标样加入试验80% 120%75% 125%实际水样比对检测实际水样浓度0.050mg/L 时，绝对误差在0.010mg/L 以内；实际水样浓度0.050mg/L 时，比对检测相对误差15%15%数据有效率90%90%一致性10%10%最小维护周期168 小时168 小时5.2检测条件5.2.1环境温度（5 40）5.2.2相对湿度（6520）%5.2.3电源电压交流电压（22022）V5.2.4电源频率（500.5）Hz5.2.5水样温度（0 50）5.2.6水样酸碱度pH6 95.2.7水样悬浮物50mg/L 以内5.3试剂5.3.1实验用水：不含砷的蒸馏水。5.3.2砷标准贮备液：=1000.0mg/L准确称取优级纯三氧化二砷（于 110烘 2h）0.1320g 置于 50mL 烧杯中，加入 20%氢氧化钠溶液 2mL，搅拌溶解后，再加入 1mol/L 硫酸 10mL，转入 100mL 容量瓶中，用水（5.3.1）稀释到标线，混匀，低温保存。5.3.3校正液：按仪器说明书要求配制。5.3.4其余试剂：按仪器说明书要求配制。5.4实验准备与校正5.4.1连接电源，按照仪器说明书规定的预热时间至仪器正常运行。5.4.2按照仪器说明书规定，用校正液对仪器进行校验。5.5检测方法5.5.1示值误差仪器分别对浓度值为检测范围上限值20%、50%的标准溶液连续测量6次，计算每个标准溶液6次测定值的平均值与已知标准溶液浓度的相对误差，取两个标准溶液相对误差值的较大值作为示值误差的判定值。标准溶液相对误差的计算方法见公式（1） ：7%100CCxRe(1)式中：Re标准溶液的相对误差，%；x标准溶液测定值的平均值；C标准溶液的浓度值。5.5.2定量下限仪器在相同的条件下连续测量浓度值为检测范围下限值的标准溶液7次，计算7次平行测定值的标准偏差S，所得标准偏差的10倍为仪器的定量下限。计算方法见公式（2）和（3） ：211-1niiSxxn(2)SLOQ10(3)式中：S 7次测定值的标准偏差；n 测量次数；ix 第i次测定值。x标准溶液测定值的平均值；LOQ定量下限；5.5.3精密度仪器测量浓度值为检测范围上限值50%的标准溶液，连续测量6次，计算6次测定值的相对标准偏差，以该相对标准偏差作为精密度的判定值。计算方法见公式（4） ：00%11112xxxnSniir(4)式中：rS仪器的精密度；x标准溶液测定值的平均值；n测量次数；ix 第i次测定值。5.5.4零点漂移采用浓度值为检测范围下限值的标准溶液，以1小时为周期，连续测量24小时，取前三次测定值的平均值为初始测定值，计算后续测定值与初始测定值的最大变化幅度相对于检测范围上限值的相对偏差。计算方式见公式（5）和（6） ：数据个数：x1、x2、x3x24共24个。|ZCii x(5)8100%ZAZDmax(6)式中：iZ第i次测定值相对于标准溶液浓度值的绝对误差；ix 第i次测定值；C标准溶液初始测定值；ZD仪器的零点漂移；Zmaxi次测定值相对于标准溶液浓度值的绝对误差中的最大值；A检测范围上限值。5.5.5量程漂移采用浓度值为检测范围上限值80%的标准溶液，以1小时为周期，连续测量24小时，取前三次测定值的平均值为初始测定值，计算后续测定值与初始测定值的最大变化幅度相对于检测范围上限值的相对偏差。计算方式见公式（7）和（8） ：数据个数：x1、x2、x3x24共24个。|ZCii x (7)100%ZARDmax (8)式中：iZ第i次测定值相对于标准溶液浓度值的绝对误差；Zmaxi次测定值相对于标准溶液浓度值的绝对误差中的最大值；A检测范围上限值；ix 第i次测定值；C标准溶液初始测定值；RD仪器的量程漂移。5.5.6电压稳定性采用浓度值为检测范围上限值20%的标准溶液，仪器在初始电压220V条件下连续测试三次，三次测定值的平均值为初始值；调节仪器电源电压至242V，测定同一标准溶液三次；调节电压至198V，测定同一标准溶液三次，按照公式（9）计算电压变化引起的相对误差，取两个电压下相对误差的较大值作为仪器电压稳定性的判定值。100%WW-XV或100%WW-YV(9)式中：V电压变化引起的相对误差；X工作电压242V条件下的三次测定的平均值；W初始电压220V条件下的三次测定的平均值；Y工作电压198V条件下的三次测定的平均值。5.5.7环境温度稳定性9将仪器置于恒温室内，测量浓度值为检测范围上限值20%和80%的标准溶液，依次得动20、5、20、40、20五个恒温条件下放置3小时后的测量结果。以三个20条件下测定值的平均值为参考值，按照公式（10）计算5、40两种条件下第一次测定值与参考值的相对误差，取相对误差的最大值作为仪器环境温度稳定性的判定值。100%1XXXtW或100%2XXXtW(10)式中：tW环境温度稳定性；1X5条件下第一次测定值；2X40条件下第一次测定值；X三个20条件下测定值的平均值。5.5.8离子干扰按表2要求的干扰离子的种类及浓度，将单一干扰离子分别加入浓度为检测范围上限值50%的砷标准溶液中，仪器分别连续测量3次该混合溶液的砷离子浓度，计算3次测量结果的示值误差，取示值误差的最大值作为该离子对仪器干扰的判定值。表2 干扰离子及其浓度干扰离子I 型仪器干扰离子浓度（mg/L）II 型仪器干扰离子浓度（mg/L）镉0.10.1锌25.0铜2.02.0铅0.115.5.9记忆效应仪器连续测量3次浓度值为检测范围上限值20%的标准溶液后（测试结果不作考核） ，再依次测量浓度值为检测范围上限值80%和20%的标准溶液各3次，分别计算两个标准溶液第一次测定值的示值误差，取较大的示值误差作为仪器记忆效应的判定值。5.5.10 标样加入试验取实际水样比对检测中任一水样进行标样加入试验。仪器连续测量水样3次并计算测定值的平均值，于1000.0 mL同一水样中加入1.0 mL的砷标准溶液，仪器连续测量加入标准溶液后的水样3次并计算测定值的平均值。按照公式（11）计算实际水样的标样加入试验回收率R。21100%1.01000.0AARC(11)式中：R标样加入试验回收率；2A加入标准溶液后的水样3次测定值的平均值；1A水样3次测定值的平均值；10C标准溶液的浓度值。注：标样加入试验中加标浓度一般为水样测定值的0.5 3倍，加入标准溶液后的浓度不超过仪器的检测范围上限。5.5.11 实际水样比对检测选择三种实际水样，其浓度从低到高基本覆盖仪器的检测范围，分别用仪器和GB 7485或GB 11900方法进行测量，每种水样用仪器测量次数应不少于15次，用实验室国标方法测量次数应不少于3次，在不同浓度区间分别计算每种实际水样测定值与实验室国标方法测定值的平均值之间误差绝对值的平均值或相对误差绝对值的平均值，作为仪器实际水样比对检测误差的判定值，计算方法见公式（12） ：nBxAnii1|或1100%niixBAnB(12)式中：A每种实际水样测定误差绝对值的平均值，或相对误差绝对值的平均值；ix第i次测定值；B水样以实验室国标方法测定所得测定值的平均值。5.5.12 最小维护周期仪器以1小时为周期对实际水样进行连续测量，从测量开始记时，测量过程中不对仪器进行任何形式的人工维护（包括更换试剂、校准仪器、维修仪器等） ，直到仪器不能保持正常测量状态或连续三次测量结果示值误差均超过10%，同时期间各台仪器的数据有效率应达到90%以上，记录总运行时间（小时）为仪器的最小维护周期。数据有效率为有效数据与所有数据的比率，见公式（13） ：%100teDDD(13)式中：D数据有效率；eD有效数据；tD所有数据。5.5.13 一致性在最小维护周期期间，抽取三台仪器获得多组数据Ci,j（其中i是仪器编号，j是时段编号），按照公式（14）计算第j时段三台仪器测试数据的相对标准偏差CMj，再按照公式（15）计算数据的一致性CM。112,11,1111100%1tti ji jiijti jiCCttCMCt(14)21mjjCMCMm(15)式中：Ci,j第i台仪器j时段数据Ci,j，其中i=1，2，3，j=1，2，3，m；CMj第j时段三台仪器测试数据的相对标准偏差；CM一致性；t仪器的总台数；m仪器的数据组数。注：当CMj10%时则视为CM 10%。6操作说明书仪器的操作说明书应至少包括以下内容：仪器原理、仪器构造图、测试流程图、现场安装条件及方法、仪器操作方法、部件标识及注意事项、有毒有害物品（部件）警告标识、仪器校准用等试剂配制方法及使用方法、常见故障处理、废液处置方法、日常维护说明等。