【儀表網 行業標準】根據《上海市環境保護產業協會團體標準管理辦法》等有關規定，由上海市環境監測中心負責編制的團體標準《環境空氣二氧化碳(CO2)連續自動監測系統運行和質控技術規范》已完成征求意見稿，現面向社會征求意見。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‰。為了滿足這些監測要求，必須采用高精度的溫室氣體監測儀器。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，并且在長期監測中保持穩定的性能。此外，CO2監測的環境條件，例如溫度、濕度、氣壓等因素都有可能影響 CO2 監測的精度，因此高質量的監測數據必須依賴于配套設備和監測系統嚴格標校流程等措施來保證監測條件的穩定性，保證儀器的高精度運行，包括對監測儀器的校準和校正，確保儀器的測量精密度、穩定性和可比性。質量保證和質量控制方法是保證監測數據可靠性的重要環節，高精度的監測要求等都迫切需要探索出成體系的針對不同原理環境空氣二氧化碳連續自動監測系統的質量保證和質量控制的標準，促進全行業共同在標準指導下開展 CO2監測，共同推動高精度監測目標實現。
 

　　根據《上海市環境保護產業協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：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。
 

　　本文件參考環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自動監測系統運行和質控技術指南(第一版)，環境空氣溫室氣體及其示蹤物(CO2、CH4、N2O 和 CO)連續自動監測采樣系統技術要求(第一版)。
 

　　本文件主要內容說明：
 

　　本文件規定了環境空氣二氧化碳(CO2)連續自動監測系統的構成與技術要求、日常運行維護要求、質量保證與質量控制、數據有效性判斷等技術要求。文件包括：前言、范圍、規范性引用文件、術語和定義、系統構成與技術要求、日常運行維護要求、質量保證與質量控制、數據有效性判斷。
 

　　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自動監測系統對環境空氣二氧化碳(CO2)進行監測時的運行管理與質量控制，其他方法不在本文件規范范圍內。
 

　　2.術語和定義
 

　　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日常使用的標氣，用于樣品中目標物種的定量。根據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，用以監視分析系統的運行情況。
 

　　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)和腔內被測組分(介質)吸收相關的原理，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
 

　　根據目標物質的特征吸收光譜，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，測量樣氣發生紅外吸收后產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
 

　　根據目標物質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來回反射并被氣體吸收，激光強度的降低與目標物質濃度成正比，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生共振，并通過光反饋技術實現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的吸收光譜，實現對目標物質的測量。
 

　　3.系統構成和技術要求
 

　　3.1 系統單元構成
 

　　環境空氣二氧化碳(CO2)連續自動監測系統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、數據采集處理單元以及其它輔助單元等組成。
 

　　3.2 技術要求
 

　　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玻璃材質，除水效率大于 99%，推薦樣氣經過低于 -50 ℃環境脫水除水。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，內部材質為聚四氟乙烯，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，流量分辨率優于全量程的 0.1%。
 

　　4.日常運行維護要求
 

　　4.1 基本要求
 

　　環境空氣二氧化碳(CO2)連續自動監測系統應連續不間斷運行，具有故障指示功能。
 

　　監測儀器主要技術參數應與儀器說明書要求和系統安裝驗收時的設置值保持一致。如確需對主要技術參數進行調整，應開展參數調整試驗和儀器性能測試，記錄測試結果并編制參數調整測試報告。
 

　　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、夏季節應注意站房內外溫差，及時調整站房溫度或對采樣管采取適當的溫控措施防止因溫差造成采樣裝置出現冷凝水的現象。
 

　　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，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%)，如出現水汽濃度值顯著增高，應檢查瓶閥、管路、進樣系統是否漏氣。
 

　　e)檢查數據采集、傳輸與網絡通訊是否正常。
 

　　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、電源等輔助設備的運行狀況是否正常，檢查站房空調機的過濾網是否清潔，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)每日遠程查看監測數據及儀器工作狀態參數，發現異常時，應及時至現場進行故障檢測及排除。
 

　　每周檢查包括：
 

　　b)每周進行儀器、數據采集系統時鐘檢查，確保時鐘偏差不超過30秒。應注意時區設置情況，監測儀器可使用自帶時區，數據采集系統應使用北京時區。
 

　　c)每周檢查儀器配備的干燥系統等，包括設備工作狀態參數、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。
 

　　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或濃度較高季節，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建議每年清潔1次室外采樣管，其他地區視情況開展。每次清潔后，應進行檢漏測試。
 

　　i)根據儀器說明書的要求，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，還應根據不同監測儀器定期進行以下維護，主要內容包括：
 

　　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，發現異常時，應及時至現場進行調整。
 

　　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 小時內響應，原則上 7 天內完成修復。
 

　　b) 根據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) 對于不能在現場完成故障檢修的儀器，應送至系統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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