⑧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。 1.3.3 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。
①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。 ②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5~15cm之间,以15cm为宜,总管内抽气流量以150L/min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85~140L/min的空气流量,这样使总管内径为1.5~6cm时,采样气体在总管内的滞留时间降至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。
③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。
④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1/2)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。
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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。 1.3.4子站房建设
对于监测点站房(子站房)建设和内部设计的具体要求如下。
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①子站房使用面积建议不少于10m。
②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。
③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。
④ 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。
⑤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)。
⑥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20~30cm。
⑦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。
⑧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。
⑨为防止电噪声的相互干扰,站房采用30~40A三相供电分相使用。站房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。
⑩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O.6~1.2m,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。 1.3.5 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
①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常开展。建议计算机房使用面积
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不少于25m。
②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。
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③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。
④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。
⑤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,机房要有良好的接地线路,接地电阻<4Q。
⑥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。 ⑦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。
⑧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
①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2
25m。
②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。
③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,使实验室基座温度能控制在(25±5)℃,相对湿度控制在80%以下。
④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。
⑤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。 ⑥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。 ⑦应设置冷冻柜,用于存放标准传递用渗透管。
⑧应设置用于清洗器皿和物品的清洗池,清洗池安装位置应远离干燥操作的工作台。
⑨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。
⑩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1.8m,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
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①系统支持实验室建筑面积建议为:维修间,不少于25m;仪器设备仓库,不少于25m;运行考
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核间,不少于15m。
②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。
⑧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。
④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(25±5)℃,相对湿度控制在80%以下。
⑤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。
⑥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
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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。
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⑦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3m ,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,使维修物品存放合理和规范,便于有条不紊地做好维护维修工作。
1.4 监测仪器设备配置和技术要求
1.4.1仪器设备选型一般原则
(1)选购的仪器设备能完成系统设计中要求的所有监测项目,分析方法、测量范围和各项技术指标应符合国家颁布的技术标准或达到规范的要求。
(2)能长期无人值守连续自动运行,得到的数据应具有较高的准确性和可比性。 (3)长期运行安全可靠,故障率低。 (4)结构牢固可靠,便于搬运和安装。 (5)应考虑仪器结构系列化和标准化,仪器设备应便于保养维护、故障诊断和零部件更换及维修。 (6)仪器设备厂家应有良好的售后服务,能比较容易得到备品备件、易损易耗件和技术支持。 (7)应有较好的性价比。 1.4.2 监测仪器的分析方法 监测仪器推荐选择的分析方法 监测项目 点式监测仪器 NO2 化学发光法 SO2 紫外荧光法 O3 紫外光度法 CO 气体滤光器相关红外吸收法 PM10 微量振荡天平法(TEOM法)、?射线计数法 1、NOX分析原理 干燥空气进入O3发生器,在此空气中的O2在高压(7000V)电弧放电作用下形成O3,恒定流量的O3再进入反应室,同时将稳定流量的空气样品导入反应室。为了使气体有效的混合,反应室的进气管设计成套管式,即样气走内管,O3走外管,在反应室的进口处,样气总是被过量的O3所包围,在反应中O3与样气中NO产生化学反应。所发出的光由光电倍增管(PMT)检出,经放大由指标表或记录仪器显示NO读数。在样气流路上设有切换阀,可将样气经转换器再进入反应室,在钼转换中NOX(NO+NO2)全部转换成N0。因此,经转换器后实际测定是NOX,此时指标表显示NOX读数。前后两次测定经减法运算器NOX一N0=NO2计算,指标表显示NO2读数,在反应室中反应后的废气(含过量O3)经洗涤器除03后由抽气泵排出。
NO和O3化学发光反应的发光光谱起始于600nm,延伸至近红外区,光谱中心在1200nm,但测光用的光电倍增管通常对紫外区敏感,在长波区灵敏性不降,为了降低倍增管的暗电流和噪声,提高信噪比,倍增管应在低温下工作,通常装有半导体制冷器。
化学发光法NOX分析仪通常设有多档量程范围,如O~O.1ppm、O~O.2ppm、O~0.5ppm、O~1ppm、0~2ppm、O~5ppm、O~10ppm等,最低检出浓度1ppb,响应时间<2min,精度优于±1%,是目前测定空气中NOX较广泛使用的仪器。
仪器的操作使用较为简单,打开主电源开关,再打开O3发生器电源开关,接通抽气泵,预热2h以上。待稳定后通入不含待测组分的零气,调节仪器零点电位器使读数指零,然后通人浓度为所选量程档满量程90%值的NO标准气,调节仪器跨度电位器使读数指在所通入的NO标准气浓度值。对NO2的校准可采用气相滴定法进行,仪器校准完毕后,可连接气体采样管进行现场连续测定,也可连接样品贮器进行单个样品测定。测定结果可由仪器直接显示NO、NO2、NOX的浓度值。
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