【儀表網(wǎng) 行業(yè)標準】根據(jù)《上海市環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會團體標準管理辦法》等有關(guān)規(guī)定，由上海市環(huán)境監(jiān)測中心負責編制的團體標準《環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范》已完成征求意見稿，現(xiàn)面向社會征求意見。意見反饋郵箱：houjunshaepi@163.com，截止時間2024年6月14日。
 

　　大氣中溫室氣體濃度變化相對其他大氣成分較小，比如 CO2 濃度年際變化僅約 2 ppm(10-6，百萬分率)。為了準確捕捉本底大氣中溫室氣體的微小變化，WMO/GAW 對本底大氣溫室氣體監(jiān)測提出了極高的要求。CO2 觀測的可比性要求須達到 0.1 ppm，考慮到本底大氣 CO2 濃度約 410 ppm，則相對誤差應小于0.25‰。此外，對 CH4 和 N2O 的可比性要求也達到 2 ppb(10-9，十億分率)和0.1 ppb，即相對誤差應小于 1‰和 0.3‰。為了滿足這些監(jiān)測要求，必須采用高精度的溫室氣體監(jiān)測儀器。這些儀器必須能夠在微量級別檢測出溫室氣體濃度的變化，并且在長期監(jiān)測中保持穩(wěn)定的性能。此外，CO2監(jiān)測的環(huán)境條件，例如溫度、濕度、氣壓等因素都有可能影響 CO2 監(jiān)測的精度，因此高質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)必須依賴于配套設備和監(jiān)測系統(tǒng)嚴格標校流程等措施來保證監(jiān)測條件的穩(wěn)定性，保證儀器的高精度運行，包括對監(jiān)測儀器的校準和校正，確保儀器的測量精密度、穩(wěn)定性和可比性。質(zhì)量保證和質(zhì)量控制方法是保證監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性的重要環(huán)節(jié)，高精度的監(jiān)測要求等都迫切需要探索出成體系的針對不同原理環(huán)境空氣二氧化碳連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的標準，促進全行業(yè)共同在標準指導下開展 CO2監(jiān)測，共同推動高精度監(jiān)測目標實現(xiàn)。
 

　　根據(jù)《上海市環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會團體標準管理辦法》的要求，本文件按照 GB/T 1.1—2020《標準化工作導則 第 1 部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。
 

　　本文件參考環(huán)境空氣溫室氣體及其示蹤物(CO2、CH4、N2O 和 CO)光腔衰蕩光譜法連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行和質(zhì)控技術(shù)指南(第一版)，環(huán)境空氣溫室氣體及其示蹤物(CO2、CH4、N2O 和 CO)連續(xù)自動監(jiān)測采樣系統(tǒng)技術(shù)要求(第一版)。
 

　　本文件主要內(nèi)容說明：
 

　　本文件規(guī)定了環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成與技術(shù)要求、日常運行維護要求、質(zhì)量保證與質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)有效性判斷等技術(shù)要求。文件包括：前言、范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)要求、日常運行維護要求、質(zhì)量保證與質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)有效性判斷。
 

　　1.適用范圍確定
 

　　本文件適用于采用光腔衰蕩光譜法、離軸積分腔輸出光譜法、傅里葉變換紅外光譜法、中紅外激光直接吸收光譜法、光學反饋腔增強激光吸收光譜法連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)對環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)進行監(jiān)測時的運行管理與質(zhì)量控制，其他方法不在本文件規(guī)范范圍內(nèi)。
 

　　2.術(shù)語和定義
 

　　2.1 工作氣 working gas
 

　　實驗室標氣直接衍生的、供某套特定觀測系統(tǒng)日常使用的標氣，用于樣品中目標物種的定量。根據(jù)儀器消耗標氣的量和使用頻率而有所不同。使用前后用上一級標氣各標定一次。
 

　　2.2 目標氣 target gas
 

　　工作標氣的一種，將濃度(接近目標物質(zhì)的大氣濃度)已知的標氣作為待測氣體，每隔一定周期重復測定，用以監(jiān)視分析系統(tǒng)的運行情況。
 

　　2.3 光腔衰蕩光譜法 cavity ring-down spectroscopy
 

　　基于單波長激光光束進入光腔在腔鏡之間來回反射振蕩，切斷光源后其能量隨時間而衰減、衰減的速度與光腔自身的損耗(包括透射、散射)和腔內(nèi)被測組分(介質(zhì))吸收相關(guān)的原理，特定光腔自身的損耗為常量，光能量的衰減與被測組分的含量成比例，以此定量被測組分含量的方法。
 

　　2.4 離軸積分腔輸出光譜法 off-axis integratedcavity output spectroscopy
 

　　根據(jù)目標物質(zhì)的特征吸收光譜，使特定波長的激光偏離光軸人射充有樣氣的高精密諧振光腔，在高效反射鏡的作用下不斷反射，通過測量和比較入射光和透射光的強度，從而得到樣氣中目標物質(zhì)的濃度。
 

　　2.5 傅里葉變換紅外光譜法 Fourier transform infrared spectroscopy
 

　　基于樣氣對紅外輻射的吸收特性，測量樣氣發(fā)生紅外吸收后產(chǎn)生的干涉圖和對干涉圖進行傅里葉變化的方法來測定紅外光譜定量被測組分。
 

　　2.6 中紅外激光直接吸收光譜法 mid-infrared laser absorption spectroscopy
 

　　根據(jù)目標物質(zhì)在中紅外波段的特征吸收光譜，將特定波長的激光引導進入氣體吸收池，激光在氣體吸收池內(nèi)來回反射并被氣體吸收，激光強度的降低與目標物質(zhì)濃度成正比，通過測量和比較入射光和透射光的強度，從而得到樣氣中目標物質(zhì)的濃度。
 

　　2.7 光學反饋腔增強紅外吸收光譜法 cavity-feedback cavity-enhanced enbance absorption spectroscopy通過掃描激光頻率，使之與諧振腔某一腔模頻率產(chǎn)生共振，并通過光反饋技術(shù)實現(xiàn)激光頻率和光學諧振腔縱模的鎖定，測量通過諧振腔的透射光信號來獲得被測物質(zhì)的吸收光譜，實現(xiàn)對目標物質(zhì)的測量。
 

　　3.系統(tǒng)構(gòu)成和技術(shù)要求
 

　　3.1 系統(tǒng)單元構(gòu)成
 

　　環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)一般由樣品采集及處理單元、樣氣/標氣選擇單元、主機單元、標氣單元、數(shù)據(jù)采集處理單元以及其它輔助單元等組成。
 

　　3.2 技術(shù)要求
 

　　3.2.1 樣品采集和處理單元
 

　　a)樣氣從室外進樣口至分析儀的駐留時間不超過 5 min。
 

　　b)進氣過濾器能去除粒徑大于 5 μm 顆粒物，推薦使用不銹鋼或聚四氟乙烯過濾膜。
 

　　c)樣氣在進人樣氣/標氣選擇單元之前應經(jīng)過溫度平衡、壓力控制。
 

　　d)樣氣/標氣溫度應基本相同，壓力接近于 1 個標準大氣壓(或為環(huán)境壓力)。
 

　　e)除濕裝置對待測組分無明顯吸附或化學反應建議采用不銹鋼或者硬質(zhì)玻璃材質(zhì)，除水效率大于 99%，推薦樣氣經(jīng)過低于 -50 ℃環(huán)境脫水除水。雖然部分分析儀出廠時對水汽影響予以精確校正，仍推薦對樣氣進行除濕干燥。
 

　　f)采樣管線應對 CO2，無污染或吸附，因長期置于室外，故要求耐老化，推薦使用黑膠鋁管或不銹鋼管線，外徑≥10mm。
 

　　g)采樣泵應為無油隔膜泵，內(nèi)部材質(zhì)為聚四氟乙烯，流量不低于 5L • min-1。采樣泵后端采樣管線應使用黑膠鋁管或不銹鋼材質(zhì)管線。
 

　　3.2.2 樣氣/標氣選擇單元
 

　　a)采樣管線對 CO2 無污染、吸附或破壞作用。
 

　　b)在不同管路之間切換時密封性要好，不漏氣，無交叉污染，并可編程控制。
 

　　c)質(zhì)量流量控制器在流量為 0~300 mL • min-1，壓力為 0~0.2 MPa時，流量分辨率優(yōu)于全量程的 0.1%。
 

　　4.日常運行維護要求
 

　　4.1 基本要求
 

　　環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)應連續(xù)不間斷運行，具有故障指示功能。
 

　　監(jiān)測儀器主要技術(shù)參數(shù)應與儀器說明書要求和系統(tǒng)安裝驗收時的設置值保持一致。如確需對主要技術(shù)參數(shù)進行調(diào)整，應開展參數(shù)調(diào)整試驗和儀器性能測試，記錄測試結(jié)果并編制參數(shù)調(diào)整測試報告。
 

　　4.2 日常維護
 

　　4.3 站房日常維護
 

　　應對站房及輔助設備定期巡檢，每周至少巡檢 1 次，巡檢工作主要包括：
 

　　a)檢査站房內(nèi)溫度是否保持在 25℃±5℃，建議 24小時變化幅度不超過±2℃，相對濕度保持在 80%以下。在冬、夏季節(jié)應注意站房內(nèi)外溫差，及時調(diào)整站房溫度或?qū)Σ蓸庸懿扇∵m當?shù)臏乜卮胧┓乐挂驕夭钤斐刹蓸友b置出現(xiàn)冷凝水的現(xiàn)象。
 

　　b)檢查采樣管進氣、排氣是否正常。檢査抽氣泵工作是否正常。若配有閥箱，應檢査閥箱是否正常多口閥切換是否正常。
 

　　c)檢查站房排風排氣裝置工作是否正常。
 

　　d)檢查標氣瓶是否漏氣，檢査標氣消耗情況，壓力值接近 500 psi 時需更換標氣瓶。檢查標氣瓶二級分壓是否在正常范圍內(nèi)，并與樣氣進樣壓力保持一致。若分析儀測量水汽濃度，則應檢査標氣水汽濃度值(一般在 0-0.008%)，如出現(xiàn)水汽濃度值顯著增高，應檢查瓶閥、管路、進樣系統(tǒng)是否漏氣。
 

　　e)檢查數(shù)據(jù)采集、傳輸與網(wǎng)絡通訊是否正常。
 

　　f)檢查各種運維工具、儀器耗材、備件是否完好齊全。
 

　　g)檢查空調(diào)、電源等輔助設備的運行狀況是否正常，檢查站房空調(diào)機的過濾網(wǎng)是否清潔，必要時進行清洗。
 

　　h)檢查各種消防、安全設施是否完好齊全。
 

　　i)對站房周圍的雜草和積水應及時清除，對監(jiān)測有影響的樹枝應及時進行剪除。
 

　　j)檢查避雷設施是否正常，子站房屋是否有漏雨現(xiàn)象。
 

　　k)每年檢查采樣塔、采樣管線等輔助設施。
 

　　l)記錄巡檢情況。
 

　　4.4 監(jiān)測儀器日常維護
 

　　4.4.1 總體要求
 

　　每日檢查包括：
 

　　a)每日遠程查看監(jiān)測數(shù)據(jù)及儀器工作狀態(tài)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常時，應及時至現(xiàn)場進行故障檢測及排除。
 

　　每周檢查包括：
 

　　b)每周進行儀器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時鐘檢查，確保時鐘偏差不超過30秒。應注意時區(qū)設置情況，監(jiān)測儀器可使用自帶時區(qū)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應使用北京時區(qū)。
 

　　c)每周檢查儀器配備的干燥系統(tǒng)等，包括設備工作狀態(tài)參數(shù)、干燥后水汽濃度、耗材使用情況、積水情況等，及時維護、更換耗材。
 

　　每月檢查包括：
 

　　d)每月視儀器類型清洗風扇防塵網(wǎng)。
 

　　每季度檢查包括：
 

　　e)每季度檢查抽氣泵泵膜、閥片，必要時更換，且至少每年更換1次。
 

　　f)每季度使用檢漏液對氣路正壓部分進行氣密性檢查。
 

　　每年檢查包括：
 

　　g)根據(jù)儀器說明書的要求，定期更換和清潔儀器設備中的過濾裝置。采樣入口處和采樣管路中的過濾器至少每年更換1次，顆粒物濃度較高地區(qū)或濃度較高季節(jié)，并視顆粒物過濾膜實際污染情況加大更換頻次。
 

　　h)顆粒物濃度較高地區(qū)建議每年清潔1次室外采樣管，其他地區(qū)視情況開展。每次清潔后，應進行檢漏測試。
 

　　i)根據(jù)儀器說明書的要求，定期檢查、清洗、更換儀器重要部件。
 

　　4.4.2 具體要求
 

　　滿足總體維護要求，還應根據(jù)不同監(jiān)測儀器定期進行以下維護，主要內(nèi)容包括：
 

　　a)離軸積分腔輸出光譜儀應每日檢查激光是否偏移及激光器光譜是否正確，發(fā)現(xiàn)異常時，應及時至現(xiàn)場進行調(diào)整。
 

　　b)離軸積分腔輸出光譜儀應定期檢查高反射率透鏡是否潔凈，受到污染應及時更換。
 

　　c)傅里葉變換紅外光譜儀每月檢查氮氣瓶使用情況，必要時及時更換氣瓶。
 

　　d)中紅外高精度光譜儀每季度檢查抽氣泵潤滑油刻度線，及時補充。
 

　　4.5 故障設備處理
 

　　對出現(xiàn)故障的儀器設備應及時進行針對性的檢查和維修。
 

　　a) 應在 24 小時內(nèi)響應，原則上 7 天內(nèi)完成修復。
 

　　b) 根據(jù)儀器制造商提供的維修手冊要求，開展故障判斷和檢修。
 

　　c) 對于在現(xiàn)場能夠診斷明確，并且可以通過簡單更換備件解決的故障，
 

　　應及時檢修并盡快恢復正常運行。
 

　　d) 對于不能在現(xiàn)場完成故障檢修的儀器，應送至系統(tǒng)支持實驗室或儀器制造商進行檢查和維修，并及時采用備用儀器開展監(jiān)測。
 

　　e) 對泵膜、散熱風扇、氣路接頭、顆粒物過濾器或接插件等普通易損件維修后，應進行目標氣檢查。對機械部件、光學部件、檢測部件和信號處理部件等關(guān)鍵部件維修后，應進行校準和儀器性能測試，測試合格后，方可投入使用。
 

　　f) 每次故障檢修完成后，應對檢修、校準和測試情況進行記錄并存檔。
 

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