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行業動態

環境自動監測技術與設備的發展動態(上)

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2016/8/11     瀏覽次數:    

摘 要

  本文對空氣、廢氣以及地表水、污水自動監測系統的技術構成和技術關鍵,以及在線自動分析儀的技術原理、發展現狀和存在的問題進行了評述。重點討論了SO2、NOx、O3、CO、

PM10、煙塵等空氣或廢氣自動分析儀以及水質常規五參數、化學需氧量(COD)、高錳酸鹽指 數、總有機碳(TOC)、氨氮、總氮、磷酸鹽、總磷和UV等水質自動分析儀。


  關鍵詞 空氣和廢氣 地表水和污水 自動監測系統 自動分析儀 在線


1、前言

  目前,我國重點城市已在利用建立的環境空氣質量自動監測系統開展環境空氣質量日報或 預報工作。2000年,開始實施130個城市的環境空氣質量監測系統的建設項目。與此 同時,隨著污染物排放總量制度的實施,各地相繼開始建設污染源在線自動監測系統( 重點廢氣排放源和重點污水排放源)。自1999年以來,國家已先后在七大水系的十個 重點流域建成了42個地表水水質自動監測系統,黑龍江、廣東、江蘇和山東等省也相 繼建成了10個地表水水質自動監測系統。目前,國家環保總局正利用世行貸款啟動重 點流域30個地表水水質自動監測系統的建設項目。


2、環境空氣質量自動監測系統

  環境空氣質量自動監測系統是一套自動監測儀器為核心的自動“測-控”系統。空 氣質量 的自動監測系統一般采用濕法和干法兩種方式。濕法的測量原理是庫侖法和電導 法等,需要大量試劑,存在試劑調整和廢液處理等問題,操作繁瑣,故障率高,維護量大。該法以日本為主,但自1996年起,日本在法定的測量方法中增加了干式測量原理,濕法現已處于淘汰階段。干法基于物理光學測量原理,使樣品始終保持在氣體狀態,沒有試劑的損耗,維護量較小。干法以歐美國家為主,代表了目前的發展趨勢。


2.1 系統的結構

  干法監測子站主要由樣品采集、空氣自動分析儀、氣象參數傳感器、動態自動校準系統、 數據采集和傳輸系統以及條件保證系統等組成。


2.1.1 大氣污染物自動分析儀

  SO2自動分析儀:基于SO2分子接收紫外線(214 nm)能量成為激發態分子,在返回基態時,發出特征熒光,由光電倍增管將熒光強度信號轉換成電信號,通過電 壓/頻率轉換成數字信號送給CPU進行數據處理。當SO2濃度較低,激發光程較短且背景 為空氣時,熒光強度與SO2濃度成正比。采用空氣除烴器可消除多環芳烴(PAHs)對測 量的干擾。

  NOx自動分析儀:NO與O3發生反應生成激發態的NO2*,在返回基態時發射特征光,發光強度與NO濃度成正比。NO2不與O3發生反應,可通過鉬催化還原反應(315℃)將NO2轉換成NO后進行測量。如果樣氣通過鉬轉換器進入反應管,則測量的是NOx, NOx與NO濃度之差即為NO2。

  PM10自動分析儀(β射線法):儀器利用恒流抽氣泵進行采樣,大氣中的懸浮顆粒被吸附 在β源和蓋革計數器之間的濾紙表面,抽氣前后蓋革計數器計數值的改變反映了濾紙上吸附灰塵的質量,由此可以得到單位體積空氣中懸浮顆粒的濃度。


  對自動分析儀的自動校準通過動態自動校準系統完成,該系統包括動態自動校準儀、零氣發生器、標準氣源。

  目前,我國尚未出臺各主要大氣自動分析儀的技術條件要求,表1是中國環境監測總站驗 收DASIBI公司產品時的驗收標準。美國EPA對自動分析儀的性能指標要求(40 CFR PART 53)見表2。



表1 DASIBI公司產品的驗收標準

指標 SO2 NOx O3 CO PM10
24 h零漂 <±5 ppb <5 ppb <5 ppb 0.5 ppm 各臺儀器間的平行性≤±7%
24 h標漂 <±5 ppb <5 ppb <5 ppb 0.5 ppm
線性度 <±5 ppb <5 ppb
<5 ppb 0.5 ppm
響應時間(t90) 5 min
5 min
2 min
2 min
重現性 5 ppb 5 ppb 20 ppb 0.5 ppm
流量范圍 300~800 ml/min 250~700 ml/min 1.0~3.0 L/min 1.0 L/min (16.7±1%)L/min

表2 美國EPA對大氣自動分析儀的技術性能要求

性能參數 SO2 NO2 CO 光化學氧化劑
量程(ppm 00.5 00.5 050 00.5
噪聲(ppm 0.005 0.005 0. 50 0.005
MDLppm 0.01 0.01 1.0 0.01
24 h零漂ppm ±0.02 ±0.02 ±1.0 ±0.02
24 h標漂20% ±20% ±20% ±10% ±20%
24 h標漂80% ±5% ±5% ±2.5% ±5%
注意:利用O3分子吸收射入中空玻璃管的254 nm的紫外光,測量樣氣 的出射光 強。通過電磁閥的切換,測量滌除O3后的標氣的出射光強。二者之比遵循比 爾-朗伯公式,據
此可得到O3濃度值。

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