第七章环境自动监测系统

第七章

环境污染自动监测

一.空气污染连续自动监测系统 的组成和功能 1.组成：自动监测系统由一个中心站，若干个子 站及信息传输系统组成。 1)监测中心站(总站) 2)固定监测站(子站)包括移动子站 3)数据及信息传输系统

2.功能： 1)总站功能有功能齐全、储存容量大的计算机，应用 软件，电台，打印绘图等输出设备，以及数据 存储设备。 (1)定时收集各子站传来的监测数据和信息 (2)处理储存这些数据，建立数据库 (3)向子站发布工作指令 (4)管理子站的监测工作

2)子站功能有测定污染项目的自动监测仪、气象参 数测量仪和环境微机和电台。 (1)按预定项目进行监测 (2)按一定时间间隔采集和处理监测数据 (3)显示打印和储存数据 (4)接收工作指令，传送数据

3 )信息传输系统功能

(1)储存数据 (2)传输数据 (3)按计算机预置方式进行分析

二.监测项目和仪器 1.监测项目1)监测空气污染的子站监测项目分为两类：(1)气象参数：温度、湿度、大气压、风速、风向及日照量等。 (2)污染参数： SO2 NOx CO O3 总烃 甲烷 非甲烷烃等

2) 空气污染自动监测系统的子站的测点分为两类： (1)I 类测点：监测数据要求存入国家环境数据库 测点五大气象参数和表9-1中所列的污染参数 (2) II类测点：监测数据由各省、市管理 测定项目可根据具体情况确定

2.监测仪器 1)仪器装备P451 图9-1 空气污染连续自动监测系统子站内 仪器装备示意图

2)监测仪器必须具有下列功能连续自动监测系统是在自动化监测仪器和 计算机相结合的基础上建立的。 (1)连续自动化(2)所测污染物的浓度以电信号大强度来表示 (3)测定仪器响应速度要快，性能稳定。 (4)灵敏、准确、可靠等性能

三.空气污染连续自动监测仪1.紫外荧光法测SO2

原理： 当用波长190-230nm脉冲紫外光照射空气样品时， 则空气中SO2分子对其产生强烈吸收，被激发至激发态，即： SO2+hv1(220nm)→SO2* 激发态SO2*分子不稳定，瞬间返回基态，发射出 波峰为330nm的荧光 SO2*→SO2+hv2(330nm) 当SO2浓度较低，吸收光程很短时，发射的荧光强 度和SO2浓度成正比。 F=K(SO2) 测量荧光强度，并与标准气样发射的荧光强度比较， 即可得知空气中SO2浓度。

电导式SO2 监测仪原理： 用稀的过氧化氢水溶液吸收空气中的二 氧化硫，并发生氧化反应： SO2+H2O 2H++ SO32SO32-+H2O2 SO42-+H2O 生成的硫酸根离子和氢离子，使吸收液 电导率增加，测量电导率的变化，可得知二 氧化硫的浓度

2.化学发光法测NOx

原

理： 化学发光反应是指某些化合物分子吸收化学能后， 被激发到激发态，再由激发态返回基态时，以光量子形式释 放出能量的现象。通过测量化学发光强度可对物质进行定量 测定，这就是化学发光分析法。 1) 测NO: NO+O3 NO2*+O2 NO2* NO2+hv 该反应的发射光谱在600-3200 nm范围内. 最大强度在1200 nm处。 2) 测NO2: NO2 NO 如气样先通过装有炭钼(或炭金、炭钯)催化剂的催 化装置 2NO2 催化剂 2NO+O2 可测得NOx总量 I=K[NO]

3. 紫外光度法测O3 原理： 基于O3对254nm附近的紫外光有特征吸收，根据吸光度确定空气中O3的浓度。

测出透过空气样的光强I和透过背景气的光强I0,根 据I/I0值算出空气样O3的浓度。 连续或间歇自动测定空气中O3的仪器.紫外光度法O3 监测仪应用最广，其次是化学发光法O3监测仪。

化学发光法测O3: 原理： 基于O3能与乙烯发生气相化学发光反应， 即气 样中O3与过量乙烯反应，生成激发态甲醛，而激发态甲 醛分子瞬间返回基态，放出光量子，波长范围为3006000 nm峰值波长为435 nm,其发光强度与O3浓度呈 线性关系。 2 O3+2H2C=CH2 4HCHO*+ O2 HCHO* HCHO+hv λ=435nm

4.非色散红外线吸收法测CO原理： 基于CO对红外光具有选择性吸收 (吸收峰在4.5 um附近),在一定浓度 范围内，其吸光度与CO浓度之间关系符 合朗伯比尔定律，故可根据吸光度测定 CO的浓度。

5.气相色谱法测总烃

. 原理：基于氢火焰离子化检测器(FID) 分别测定气样中的总烃和甲烷含量，两者之差 即为非甲烷烃含量。 气相色谱仪中并联了两根色谱柱： 一根是不锈钢螺旋空柱，用于测定总烃； 另一根是填充GDX-502担体的不锈钢柱， 用于测定甲烷。

6.可吸入颗粒物的监测

B射线吸收法

B射线测定法的原理基于物质对B射线的吸收作用。 当B 射线通过被测物质后，射线强度衰减程度与所透过物质的质量 有关，而与物质的物理、化学性质无关。 原理：它是通过测定清洁滤带(未采PM10)和采样滤 带(已采PM10)对B射线吸收程度的差异来测定PM10量的。 因为采集空气的体积是已知的，故可得知空气中PM10浓度。 △m=1/K㏑I1/I2 式中:I1和I2分别为等强度的B射线穿过清洁滤带和采 PM10 滤带后的强度； K质量吸收系数，cm2/mg △m滤带单位面积上PM10质量，mg / cm2 设滤带采PM10部分的面积为S,采气体积为V,则空气中 PM10浓度P为： P=△m.S/V=S/V.K㏑I1/I2

压电晶体差频法 P193气样经切割器后，PM10颗粒物进入测量气室，在测 量石英谐振器电极表面放电并沉积，除尘后的气样流经 参比室内的石英谐振器排出。因参比石英谐振器没有除 尘作用，当没

用气样进入仪器时，两谐振器固有振荡频 率相同，其差值△f=0,无信号送入电子处理系统。当有 气样进入仪器时，则测量石英谐振器因集尘而质量增加， 使其振荡频率降低，两振荡器频率之差(△f)经信号处 理系统转换成PM10浓度并在数显屏幕上显示。 两振荡器频率之差与采集的PM10质量成正比。 △f=K△m △f 参比与测量振荡器频率之差 K 由石英晶体特性和温度等因素决定的常数 △m 测量石英谐振器质量增值，即采集的PM10质量， mg 设空气中PM10浓度为P(mg/m3), 采气流量为Q(m3/min),采样时间为t(min) △m=P.Q.t P=△f/(K.Q.t)=A. △f

四。兰州大学半干旱气候与环境观测站

1.基本介绍

(SACOL)

兰州大学半干旱气候与环境观测站位于兰州东部夏官营镇兰州 大学榆中校区海拔1965.8米的萃英山顶上(35.57N,104.08E)。 观测场占地约120亩，下垫面属于典型的黄土高原地貌，塬面 梁峁基本为原生植被,受人类活动的影响较小，山顶的环境基本属 于自然状态。 属温带半干旱气候，年平均气温 6.7°C,一月平均气温-8°C ,七月平均气温19°C。年平均降雨量381.8毫米，相对湿度63%。 山顶全年盛行西北和东南风，年平均风速约为1.6米/秒。全年日照 时数2607.2小时左右。

2. SACOL样品采集采集资料包括PM10质量浓度、黑碳气溶胶质 量浓度等。大气成分仪器主要用来采集沙尘天气 过程和背景大气情况下空气中的NOx和SO2等相关 污染气体，积分浊度仪主要采集450、550、 700nm三个观测波段气溶胶的散射系数。以上所 有数据采样间隔均为每5分钟一次，且数据均经过 气候站工作人员进行相关数据的质量控制与标定。

3. AQMS-9000环境大气质量监测系统AQMS-9000型环境大气质量监测系统是北京莫 尼特尔环境公司利用美国Monitor Labs公司和澳大利 亚Ecotech公司技术，并采用世界著名厂家的监测仪 器组成的具有高性能化，高透明度，运行稳定可靠 的环境大气质量自动监测系统。可提供实时环境大 气质量监测的NO/NO2/NOx、CO、CO2、SO2、O3、碳 氢化合物、空气粒子等污染参数和风速、风向、温 度、相对湿度、大气压、降雨量、太阳辐射、净辐 射等气象参数。

系统包括 监测站站体 仪器柜 采样方式 分析仪 校准系统 气象传感器 数据采集系统 中心站的数据评估系统

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