教案1环境空气质量自动监测系统精编版.docx

1、教案1环境空气质量自动监测系统精编版1. 环境空气质量自动监测系统11 概述111建立系统的必要性和目的随着我国城市建设和经济的高速发展，不可避免地带来了生活、工业和交通排放废气量的增加，使环境空气质量不断下降，如果这些问题不引起重视，就有可能导致环境质量的进一步下降，将直接影响我国经济可持续发展。为此，我国环境保护面临许多新的挑战，为适应经济可持续发展战略的需要，从强化城市环境管理，科学制定环保法规和城市规划，提高政府对污染事故的应急处理能力，以及加强公众监督，提高全民环保意识，推动环保科研教育的发展等方面考虑，需要环保监测部门提供大量准确可靠和连续及时的环境监测依据。但是，我国还有许多城市

2、在环境空气质量必测项目的监测上，还在采用人工采样、送样、实验室分析的监测方法，不仅费工、费时，而且样品捕获率低、分析时间长、数据上报慢和信息量少，其监测结果不能很好地反映出城市环境空气污染在空间和时间上的变化现状和规律，对城市环境空气中主要污染物的扩散趋势及影响不能做出连续的判断，从而影响了城市环境管理水平的提高。特别是随着各种环境污染源的不断增加和污染事故的不断发生，有些城市环境空气污染在某些方面恶化趋势已初露端倪。采用人工采样、送样到实验室分析的监测方法，已越来越不适应我国城市经济建设高速发展的需要，而且逐渐成为有些城市提高环境管理效率和监测技术水平的瓶颈。因此为改善以上存在的问题，有必要

3、在全国主要城市建立或完善环境空气质量自动监测系统(简称系统)，建立系统应达到以下目的。判断环境空气质量是否符合国家规定的环境质量标准，及时掌握当前环境空气污染现状和变化规律及趋势，判断环境空气污染造成的影响范围，为政府主管部门控制和治理环境空气污染决策和评价防治措施效果提供依据。根据每日各时段的长期连续监测结果，捕捉本地区环境空气污染出现最严重的区域及时段，捕捉到危害及影响严重污染源的排放规律，为防止区域环境空气污染加剧，保证环保法规的执行，起到监督作用。长期收集环境背景和环境空气质量的连续监测数据，建立环境监测数据库。用积累的连续监测结果，为环保科研、科学规划及制定或修改环境标准和法规提供科

4、学依据。为发布环境空气污染指数和环境空气污染短、长期预报及评价，提供连续的信息资料。利用监测结果向公众发布环境空气质量日报、预报和定期的质量报告，对环境污染问题进行时事评议，在提高全民环保意识，加强公众监督方面起到推动作用。用自动监测方式代替人工送样实验分析的监测方式，提高监测工作效率。为城市环境空气污染总量控制和有关城市考评，提供参考依据。协助宣传教育部门，在推动环保教育和环保科普宣传方面起到示范作用。 112 系统的构成和运行方式 环境空气自动监测系统是由中心站、多个固定监测子站、车载活动子站(根据条件选用)、质量保证实验室和系统支持实验室等五部分组成。在系统中，中心站通过有线或无线通讯设

5、备对各子站监测的结果进行收集，按要求对收集的监测结果进行统计处理，形成各种统计分析报告、报表及图形，通过有线或无线通讯设备将统计分析结果传送到有关环保主管部门。 每个固定监测子站代表了一定的空间监测范围，负责对选定的监测项目进行采样和分析，分析结果按要求的格式存储在子站计算机中供中心站调用；在有条件配备车载活动子站的情况下，车载活动子站作为固定监测子站的补充，在需要进行短期连续监测，而固定监测子站空间范围不能覆盖的地方，需要通过车载活动子站对临时现场的监测项目进行采样和分析。 为保证系统获得准确可靠的监测结果，质量保证实验室负责监测设备的标定、校准和审核，负责系统有关监测质量控制措施的制定和落

6、实：为保证系统能正常运转，系统支持实验室负责系统仪器设备的日常保养、维护和维修。每个监测子站主要是由采集和分析大气样品的大气污染监测分析仪器(包括多支管采样系统在内)、监测气象参数的气象传感器、用于校准和检查监测分析仪器的多种气体校准器，用于采集和存储监测结果的子站计算机及通讯设备组成。监测子站结构和仪器设备配置见下图所示。系统的运行方式采用集中分散控制方式，即：每个监测子站可以独立获取数据，也可以通过通讯系统在中心计算机的控制下进行数据交换，监测子站为计算机控制无人值守运行。12 系统监测布点和监测项目选取121 监测布点原则 在设计环境空气质量自动监测系统时，应根据本地区多年的环境空气污染

7、状况及发展趋势、工业、能源开发和经济建设的发展、人口分布、地形和气象条件等因素，与代表性相结合，以能客观反映环境空气污染对人群和生活环境影响为原则，综合考虑系统监测点位的布点问题。在布点设计中，确定的监测点数量与系统资金投入有直接关系，因此需要对监测点位进行合理优化。由于有多种优化布点方法，选用何种方法，各地应根据本地的实际情况做出合理选择。在这里对优化布点方法不做叙述，请另见有关环境空气质量监测布点技术规定和专著。但对监测点位的布设应遵循以下布点原则。 监测点位的设置应具有较好的代表性，应能客观反映一定空间范围的环境空气污染水平和变化规律。应考虑各监测点之间设置条件尽可能一致，使各个监测点取

8、得的数据具有可比性。 为了能大致反映城市各行政区环境空气污染水平及规律，在监测点位的布局上尽可能分布均匀。同时在布局上还应考虑，能大致反映城市主要功能区和主要环境空气污染源的污染现状及变化趋势。 为分析和评价城市各测点环境空气污染的变化情况，每个城市应设置1个区域性范围的环境空气对照点。对照点应设在城市主导风向上风向，环境空气污染水平远低于其他测点的地方。 应适当结合城市规划考虑监测点位的布设，使确定的监测点位能兼顾未来发展的需要。 122监测项目和监测频次的选取 在环境质量标准中涉及的常规环境空气质量监测项目有几十种，现在这几十种监测项目中只有部分项目可以实现连续自动监测，因此系统监测项目的

9、选取上，选择仪器设备容易购置，且容易掌握污染超标和具有代表总体变化特征的项目进行监测。 由于国内大规模全面开展环境空气质量自动监测的城市还不多，购置的多项目监测仪器设备投人运行的时间还不长，各城市环保部门在系统选型、应用和管理等方面可借鉴的经验有待于进一步充实和扩展，在这种情况下进行系统的仪器设备选型，若对各环节考虑不周，选型不适当，一旦仪器设备大量购入将会对国家造成巨大的经济损失，因此。在系统确定监测项目时，不仅要考虑监测项目的代表性，还应兼顾仪器设备的可靠性和技术适用性的选择，据此，系统的监测项目选取国家环境空气质量监测网络及数据库管理的要求，首先选择技术成熟，且有国家监测技术规范可遵循，

10、又容易实施的主要监测项目；在技术条件具备，且有国外监测技术规范可参照和本地区急需的情况下，慎重选择表1所列的项目测定。环境空气质量自动监测系统对必测项目的数据采集频率和时间按以下要求进行。大气自动监测系统采集的监测数据应能每个小时平均值。每种仪器采集一次数据的时间有所不同，在每小时中采集到75以上的一次值时，本小时的监测结果有效，用本小时内所有一次值的算术平均值作为其小时平均值。每日不少于18个有效一次值的算术平均值为有效日均值(以日历时段作为有效日均值的统计时段)。每月不少于21个有效日均值的算术平均值为有效月均值。每季不少于3个有效月均值的算术平均值为有效季均值。 每年不少于12个有效月均

11、值的算术平均值为有效年均值。表1监测项目划分主要监测项目选测项目主要监测项目选测项目二氧化硫(S02)碳氢化合物一氧化碳(CO)二氯化氮(N02苯系物臭氧(03)吸人尘(PMl0)对当地影响较大的其他污染物 13子站和中心站建设要求131子站周围环境要求在监测点50m范围内不能有明显的污染点源，不能靠近炉、窑和锅炉烟囱。点式监测仪器(每个监测项目对应一台监测仪器)采样口周围，或开放光程分析仪（用差分吸收光谱法分析多个监测项目)发射光源到监测光束接收端之间90光程附近，不能有高大建筑物、树木或其他障碍物阻碍环境空气流通。从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的距离，至少是该障碍物高出采样口或监测

12、光束的两倍以上。 在监测点采样口周围270度弧形范围，环境空气流动不受任何影响。如果采样管一边靠近建筑物，至少在采样口周围要有180度弧形范围的自由空间。 监测点周围建设情况相对稳定，在相当长的时间内不能有新的建筑工地出现。监测点应建在能长期使用，且不会改动的地方。 监测点应地处相对社会安全和防火措施有保障的地方，最好选在有人看管的学校或政府部门内。 监测点位附近无强大的电磁波干扰，周围容易获得稳定可靠的电源供给，电话线路容易安装和检修。若选用无线通讯方式，为保证通讯畅通，架设天线应注意地形对通讯信号的影响。 为了方便进出监测点位进行维护，应有便于出入监测点位的车辆通道。 132 采样口定位基

13、准 为避开树木、建筑物和其他物体吸附作用的影响，尽量减小周围环境因素对监测结果的干扰。在固定采样口或监测光束时，按表2确定的基准进行定位。污染物采样口或监测光束的80光程离地面高度/m采样口或监测光束的90光程与支撑物之间的距离/m采样口或监测光束的90光程离树木边缘之间的距离/m水平方向垂直方向PM102152110SO23151110NO23151110O33151110CO3151110 注：水平和垂直方向距离指采样头或开放光程分析仪的发射光源和监测光束接收端在建筑物上固定时，离墙壁和屋顶等建筑物的安装距离。 在监测子站建筑上需要设置多个采样口时，为防止各采样口之间对采集空气样互相干扰，

14、各采样口之间的间隔距离不能少于15m。若使用大流量TSP采样装置(滤膜称重法)进行并行监测，各采样口之间的间隔距离不能少于2m。 为避开交通车辆排放尾气对一定范围监测结果产生干扰，采样口或监测光束的光程应离开交通道路一段距离。表3按交通道路日平均车流量，给出了采样口或监测与道路之间最小间隔距离的限定。 使用开放光程分析仪进行空气质量监测时，在不阻挡监测光束完全通过的情况下允许监测光束在上空穿过日平均车流量少于10000辆的道路，排放量少、对监测结果影响不大的小污染源，未达到间隔距离要求的树木或建筑物。但是监测光束穿过这些道路、小污染源、树木和建筑物的合计距离，不能超过监测光束总光程长度的10。

15、 开放光程分析仪在附近范围到区域范围之间进行空气质量监测时，监测光束的光程长度不能超过1000m；在中等范围监测时，光程长度不能超过300m；小范围监测不能使用开放光程分析仪。对于频繁扬尘、下雾、下雨和下雪的区域，为了减少监测光束亮度减弱的影响，可以考虑对监测光束的光程长度给予适当缩短，但不能低于200m。 开放光程分析仪用于监测环境空气中N0时，由于受发射光源的制约，监测光束的光程长度应在200350m之间。表3采样口或监测光束与交通道路之间最小间隔距离的限定道路日平均车流量(日平均车辆数)/辆采样口或监测光束的90光程与交通道路之间最小距离/mO3NO2CO1000010101015000

16、202025200003030453000040408040000505011550000606013560000808015070000100100110000250250 注：1在道路日平均车流量大于3000辆，采样高度为215m的地方监测PMlO时，采样口与道路之间的间隔距离不能少于25m；2按交通道路边缘到采样口之间的距离，计算间隔俚巨离；3监测点用于监测车辆排放尾气污染对道路两侧人群密集区的影响时，路边环境监测点应靠近人行道设置，采样高度不能超过5m。安装开放光程分析仪的发射端和接收端时，如果发射端发出的监测光束不通过任何反射镜直接到达接收端，那么发射端直接到接收端的距离作为监测光程

17、长度。如果发射端发出的监测光束通过反射镜到达接收端，监测光程的长度应该是监测光束从发射端出发，经过反射镜到达接收端全部路程的长度。监测光程长度的测绘误差应严格限制在3m内。应尽量使发射端到接收端之间的监测光束保持在仰角不超过15。的范围内。133 多支路集中采样系统在使用多台点式监测仪器的监测子站中，除PMlO监测仪器单独采样外，其他多台仪器公用一套多支路集中采样系统进行样品采集。在该采样系统中，抽气风机作为抽取空间气体样品的动力，使采集的气体样品由采样头进入总管，通过总管上的支路接口与各分析仪器采样管线连接，将气体样品传送到各分析仪器进行监测分析。多支路集中采样系统有两种组成形式：垂直层流多

18、路支管系统和竹节式多支管系统。对这两种形式采样系统的要点设计做如下规定。采样头设置在总管户外的采样气体人口端，防止雨水和粗大的颗粒物落入总管，同时采样头还能阻止鸟类、小动物和大型昆虫进入总管。要求以采样头不受风向影响，采样气流稳定进入总管为原则。为了方便清洁总管，采样头应便于拆卸和安装。总管设计 a垂直层流多支管系统总管 为保证采样总管内气流保持层流状态，总管内径选择在515cm之间，以15cm为宜，总管内抽气流量以150Lmin为宜。在保证管内气流为层流状态的前提下，总管进口至抽气风机出口之间的压降要小，以保证采集气体样品的压力接近大气压。总管应设计成便于清洗、拆卸和安装的结构，总管内壁加工

19、应光滑，支管接头可设置在总管任何部位，但一定要将它置于采样总管的层流区域内，各支管接头之间应保持8cm以上的距离。 b竹节式多支管系统总管 在该采样系统中，由于总管内有T形管存在，管内采样气流要通过急弯，使总管内气流很难达到垂直层流状态，因此该类型采样总管应设计成不起化学反应，且能经常清洗和方便组合的竹节结构。该总管每节标准组件都可以方便拆卸，图2(a)与T形管连接的湿气阱和图2(b)与T形管连接靠近地板部分，被用来收集进入总管的重颗粒物和水分。在总管排气端口连接小型风机用于抽取空气样品，小型风机为总管提供85140Lmin的空气流量，这样使总管内径为156cm时，采样气体在总管内的滞留时间降

20、至10s以下，避免了待测组分气体(特别是O3)的损失，同时确保了各监测仪器均有适量的气流通过，使仪器处于正常的工作状态。总管内壁加工应光滑，各支管接头之间应保持10cm以上的距离。 制作材料的选用 在多支管采样系统设计中，无论使用哪种形式的采样系统，采样头、总管和支管接头等的制作加工材料，都应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料。对于只用于1类测点必测项目监测的采样系统，可选用不锈钢、聚四氟乙烯和硼硅酸盐玻璃等作为加工材；对于用于包括必测和选测项目在内的采样系统，最好只选用聚四氟乙烯和硼硅酸盐玻璃作为加工材料，或选用与聚四氟乙烯和硼硅酸盐玻璃化学性质相等的材料。 监测仪器与

21、支管接头连接的管线也应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料，聚四氟乙烯是惟一适用于各种污染项目监测的管线材料，O3监测只能选用聚四氟乙烯材料制成的管线，SO2和NO2监测可选用聚乙烯材料制成的管线，CO监测可选用尼龙或硅橡胶材料制成的管线。其他要求 为防止灰尘落入监测分析仪器，延长仪器保养周期，应在监测仪器的采样入口与多支管采样系统气路的结合部之间，安装5um聚四氟乙烯过滤膜。a.监测仪器管线与支管接头连接时，为防止结露水流和管壁气流波动的影响，应将管与支管连接端伸向总管接近中心(或12)的位置，然后再做固定。b.在使用空调机的监测子站房内，室内外温差较大会引起采样管路冷凝

22、结露。为防止管线结露，监测仪器与支管接头连接的管线长度不能超过3m，总管与仪器连接的管线应远离空调机安装，必要时应对采样总管和影响较大的管线外壁加装保温套或加热器。c.单台仪器单独采样时，可以不使用多支管采样系统直接用管线采样，但是采样管线应选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料。d.单台仪器单独采样时，以采样气体滞留采样管线不超过10s为原则，适当选择采样管线长度，同时也应采取防止雨水、大颗粒物落入和冷凝结露的措施。e.在监测子站中，虽然PMlO项目单独进行监测采样，但选择连接仪器的采样管路时，同样也应采取缩短管线长度和防止冷凝结露的措施。134子站房建设对于监测点站房(子

23、站房)建设和内部设计的具体要求如下。子站房使用面积建议不少于10m2。站房为无窗或双层密封窗结构，进门有小隔间作为站房与大门之间的缓冲，用于保持站房内温度和湿度的恒定、阻挡灰尘和泥土带入站房，以及安全放置钢瓶气体。在屋顶上建立站房时，站房重应满足屋顶承重要求，若站房重经正规建筑设计部门核实超过屋顶承重，在建站房前应先对屋顶进行加固。 站房应建在周围有疏通雨水渠道，雨水不容易淹到站房门槛的地方。站房门槛应高于地面或屋顶25cm，防止下大暴雨时因雨水排泄不及漫淹站房。在四周比较开阔的站房顶上，设置用于固定气象传感器的气象杆或气象塔时，气象杆、塔与站房顶的垂直高度不能小于2m，并且气象杆、塔和子站房

24、的建筑结构应能经受10级以上的风力(南方沿海地区应能经受12级以上的风力)。多支管采样系统抽气风机排气口和监测仪器排气口的位置，应设置在靠近站房下部位置的墙壁上，排气口与站房内地面的距离为2030cm。站房除采取防雨、防虫、防尘和防渗漏措施外，还应采取防雷电和防电磁波干扰的措施。要求气象杆、塔和站房安装可靠的避雷设施，并且要有良好的接地线路，接地电阻4欧。为使监测仪器在正常环境条件下工作，获取准确可靠的监测结果，站房内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地方还应加装暖气设备，使站房温度能控制在(25士5)，相对湿度控制在70以下为宜。为防止电噪声的相互干扰，站房采用3040A三相供电分相使用。站房

25、监测仪器供应独立走线，选用220V 15A的仪器设备电源插座。为方便在站房顶安装、维修和架设仪器，站房顶应设置两组防水电源插座和一盏照明灯具。为保证站房内仪器设备能安全可靠运行，要求子站电源电压波动不能大于10。站房供电系统应配有电源过压、过载和漏电保护装置，还应配备站房温度检测装置。为了便于查找事故原因，温度检测装置必须有1路模拟信号或数字信号输到子站计算机，用于记录站房环境温度状态。当站房温度超过警戒值时，温度检测装置还能向电源保护装置发出信号立即自动切断站房内所有电源，防止事故蔓延引起仪器设备毁坏或火灾。 (11)若采用开放光程分析仪进行空气质量监测，该仪器发射光源和监测光束接收端应固定

26、安装在站房外的基座上。为避免金属构件热胀冷缩引起监测光束偏移，要求基座不能建在金属构件上，应建在受环境变化影响不大的建筑物主承重混凝土结构上。要求基座不能采用金属结构，应采用实心砖平台结构(不能用轻质水泥空心砖)或混凝土水泥桩结构，建议离地高度为O612m，长度和宽度尺寸应按发射光源和接收端底座四个边缘多加1 5m计算。 (12)为了避免振动引起监测光束偏移，要求用于固定发射和接收端的基座位置，应远离振动源。并且为保证安全作业，基座应设置在便于安全操作的地方。 135 中心站建设 对中心站各实验室建设和内部设计具体要求如下。 (1)计算机房 中心站应建有计算机房，机房的大小应能保证日常工作的正

27、常开展。建议计算机房使用面积不少于25m2。 机房内应保持温度和湿度的恒定、防止灰尘和泥土带入机房。应采用密封窗结构，建议进门有小隔间作为机房与进门之间的缓冲，用于开门时保持机房内温度和湿度的恒定，阻挡灰尘和泥土带入机房。 为使机房的设备在正常环境条件下工作，顺利完成中心站数据处理和分析，机房内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地方还应加装暖气设备，使站房温度能控制在(25士5)，相对湿度控制在80以下。 在门窗密闭的情况下，为保持机房工作环境空气清新，建议机房安装换气扇。 机房采用220V、30A供电，要求电源电压波动不能大于10。机房供电系统应配有电源过压、过载和漏电保护装置，机房要有良好的

28、接地线路，接地电阻4Q。 为避免突然停电造成计算机数据丢失，要求按计算机设备使用情况，配备UPS后备电源。 为保证中心站与子站之间通讯畅通，应架设专用通讯线路，有条件的地方建议至少架设两条以上的程控电话线路。 若采用无线通讯应使机房的位置尽量靠近天线，为减小传输信号的损失，天线馈线应尽量缩短。 (2)质量保证实验室 质量保证实验室的大小应能保证日常工作的正常开展。建议质量保证实验室使用面积不少于25m2。 实验室采用密封窗结构，进门有小隔间作为实验室与进门之间的缓冲，用于开门时保持实验室内温度和湿度的恒定、阻挡灰尘和泥土带人机房。 实验室内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地方还应加装暖气设备，

29、使实验室基座温度能控制在(255)，相对湿度控制在80以下。 实验室采用220V、30A供电，要求电源电压波动不能大于10。实验室供电系统配有电源过压、过载和漏电保护装置，要有良好的接地线路，接地电阻4Q。为防止有害气体对实验室工作人员健康影响，实验室应配置良好的通风设备，保持室内空气畅通。同时在操作有害气体的位置，应设置通风橱或柜和仪器废气排出口，便于有害汽体及时排出。 应设置标气钢瓶放置间或柜，用于安全放置标准传递用标气钢瓶。在没有条件设置标气钢瓶放置间或柜的地方，应设置放置标气钢瓶的位置，并牢固固定钢瓶。 应设置冷冻柜，用于存放标准传递用渗透管。 应设置用于清洗器皿和物品的清洗池，清洗池

30、安装位置应远离干燥操作的工作台。 质量保证用精密天平最好放置在独立的天平间中，天平间应恒温恒湿和采取防震措施，如果没有条件设置独立的天平间，天平应放置在本单位公用天平间内。 实验室应配置一定数量的实验台和存储柜。建议每个分析人员在实验台的工作范围不能少于18m，实验台应有充足的采光，建议采光量为100烛光左右。 (3)系统支持实验室 系统支持实验室建筑面积建议为：维修间，不少于25m2；仪器设备仓库，不少于25m2，；运行考核间，不少于15m2。 维修间与仪器设备仓库和运行考核间既互相独立，又紧密相连，便于维修、考核和存储仪器设备。 金属部件加工和维修与电器维修必须互相独立，一般情况下采取分台

31、操作，在有条件的地方还应考虑单独设置金属件维修加工间。 为保证维修的仪器设备在正常环境条件下工作，维修间和运行考核问内应安装空调机和除湿设备，在寒冷的地方还应加装暖气设备，使维修间和运行考核间温度能控制在（255)，相对湿度控制在80以下。 仪器设备仓库应为无窗或双层密封有色玻璃窗结构，以便阻挡灰尘、雨水进入仓库和防止阳光直接照射存放的仪器及物品。仓库还应安装一定数量的换气扇，保持库房内空气清新，防止物品霉变。 维修间和运行考核间应采用220V、40A供电，要求电源电压波动不能大于10。供电系统应配有电源过压、过载和漏电保护装置，要有良好的接地线路，接地电阻4Q。 仪器设备维修间应采取宽面维修台以便放置仪器和工具，维修台总面积不能少于3m2 ，并且还应配备一定数量用于存放维修零件、工具和仪器的贮存柜，使维修物品存放合