1、ICS 13.040.20 Z 15 DB13 河北省 地方标准 DB13/T 2544 2017 大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法 Specifications and test procedures for air pollution control gridded monitoring system 2017 - 07 - 17 发布 2017 - 09 - 18 实施 河北省质量技术监督局 发布 DB13/T 2544 2017 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由河北省环境保护厅提出。 本标准 由 河北 先河环保科技股份有限公司负责
2、 起草 ，河北 省 环境应急与重污染天气预警中心、石家庄市环境监测中心等参加起草。 本标准主要起草人：李少华、崔厚欣、尚永昌、付国印、范朝、马景金、张玲、王春迎、罗遥、王强、冯占榜、王晓利、宋文波、徐曼、王建国、张璇、赵金宝、 匡飞、 陈磊、吴光辉、王玮。 本标准由河北省环境保护厅负责解释。 DB13/T 2544 2017 1 大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法 1 范围 本标准规定了 大气污染防治网格化监测 系统 的 术语和定义、 系统组成和原理、 技术要求、技术指标和 检测 方法。 本标准 适用于大气污染防治网格化监测系统的设计、生产和检测 。 2 规范性引用文件 下列文件对于
3、 本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 3095-2012 环境空气质量标准 GB 4208-2008/IEC 60529:2001 外壳防护等级（ IP代码） HJ 653 环境空气颗粒物（ PM10和 PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法 HJ 654 环境空气气态污染物（ SO2、 NO2、 O3、 CO）连续自动监测系统技术要求及检测方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本 文件 。 3.1 大气污染防治网格化监测 air pollution control
4、gridded monitoring 为 达到区域大气污染防治精细化管理的目的，根据不同污染源类型及监控需求，将目标区域分为不同的网格进行点位布设，对各点位相关污染物浓度进行实时监测。 3.2 微型空气监测站 micro air monitoring station 采用光散射、电化学、金属氧化物或光离子的传感器检测方法的，体积小于 0.1 m3、重量小于 5kg且可以直接用于室外监测大气污染状况的 监测 设备， 检测参数可以包含 PM10、 PM2.5、 SO2、 NO2、 CO、 O3、TVOC等其中的一种或几种。 3.3 微型六参数监测站 micro six parameter moni
5、toring station 检测参数包含 PM10、 PM2.5、 SO2、 NO2、 CO和 O3的 微型空气监测站 。 3.4 微型颗粒物监测站 micro particle monitoring station 检测参数包含 PM10和 PM2.5的 微型空气监测站 。 3.5 DB13/T 2544 2017 2 微型 TVOC监测站 micro TVOC monitoring station 检测参数为 TVOC的 微型空气监测站 。 3.6 标准方法 standard method 符合 GB 3095-2012中 5.3规定的自动分析方法 。 3.7 质控设备 calibrat
6、ion equipment 采用标准方法的可用于微型空气监测站校准的监测仪器。 3.8 标准空气质量监测站 standard air quality monitoring station 符合 HJ 653和 HJ 654标准要求的空气质量监测系统， 检测参数包含 PM10、 PM2.5、 SO2、 NO2、 CO和 O3。在本标准中用作微型六参数监测站和微型颗粒物监测站的质控设备。 3.9 小型空气质量监测站 small air quality monitoring station 采用标准方法的 小型化、便于移动且可直接 用于室外监测大气污染状况的 ，检测参数包含 PM10、PM2.5、
7、SO2、 NO2、 CO和 O3的监测设备。在本标准中用作微型六参数监测站和微型颗粒物监测站的质控设备。 3.10 小型颗粒物监测站 small particle monitoring station 采用标准方法的 小型化、便于移动且可直接 用于室外监测大气污染状况的 ，检测参数为 PM10或 PM2.5的监测设备。在本标准中用作微型颗粒物监测站的质控设备。 3.11 移 动式空气质量监测站 moving air quality monitoring station 采用标准方法或其他可溯源到国家标准方法的小型化、可直接移动 且可直接 用于室外空气质量监测的装置， 检测参数可以包含 PM10
8、、 PM2.5、 SO2、 NO2、 CO、 O3、 TVOC等其中的一种或几种 。在本标准中用作微型空气监测站的质控设备。 3.12 大气环境模拟舱 atmospheric environment simulator 配备有采用标准方法的空气质量监测设备、可模拟室外环境的密闭试验舱，具有 可联通室外空气、可控制污染物种类和混合浓度且可模拟室外温湿度的 功能。在 本标准中用于微型空气监测站出厂前校准。 4 系统组成和原理 4.1 系统组成 DB13/T 2544 2017 3 大气污染防治网格化监测系统 由 监测单元、 质控单元和数据处理分析单元组成， 见图 1。 监测单元 应 包含多 台微型
9、空气监测站。具体设备类型可为微型六参数监测站 、微型颗粒物监测站或微型 TVOC监测站。 质控单元 应 包括大气环境模拟舱和质控设备，质控设备 可根据具体质控需求配备。监测单元出厂前应在大气环境模拟舱内经质控设备校准 ； 监测单元 安装后应定期经质控设备校准。 数据处理分析单元 应包括数据接收模块、数据存储模块、数据运算模块及数据分析和管理模块。 图 1 大气污染防治网格化监测系统组成示意图 4.2 系统分析原理 大气污染防治网格化监测系统监测单元分析原理和质控单元分析原理见表 1。 表 1 系统分析原理 检测项目 监测单元分析原理 质控单元分析原理 PM10 光散射法 射线吸收法 PM2.5
10、 光散射法 射线吸收法 SO2 电化学法 /金属氧化物法 紫外荧光法 /差分吸收光谱 法 NO2 电化学法 /金属氧化物法 化学发光法 /差分吸收光谱 法 CO 电化学法 /金属氧化物法 气体滤波相关红外吸收法 /非分散红外吸收法 O3 电化学法 /金属氧化物法 紫外吸收法 /差分吸收光谱 法 TVOC 金属氧化物法 /光离子法 光离子法 /氢火焰离子法 5 技术要求 5.1 监测单元（即微型空气监测站） 5.1.1 外观要求 DB13/T 2544 2017 4 5.1.1.1 设备 应具有产品铭牌，铭牌上应标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期等信息。 5.1.1.2 设备 表面
11、应完好无损，无明显缺陷，各零、部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有效。 5.1.2 工作条件 5.1.2.1 工作温度 -20 +55 ， -40 +55 （高寒型）。 注： 高寒型指工作温度最低可达 -40 的微型空气监测站。 5.1.2.2 工作相对湿度 15 RH 95 RH。 5.1.3 安全要求 5.1.3.1 一般要求 设备及其附件应避免在装配、安装、使用和维护过程中可能造成的人身安全隐患，诸如锋边、毛刺等。 5.1.3.2 接地保护 设备采用市电供电时应连接地线，具有防雷保护设施。 5.1.3.3 绝缘电阻 使用交流电源时，设备的电源相、中联线对地的绝缘电阻应不小于 20 M 。
12、5.1.3.4 绝缘强度 使用交流电源时，设备电源相、中联线对地的绝缘强度，应能承受交流电压 1.5 kV、 50 Hz泄露电流 5 mA，历时 1 min实验，无飞弧和击穿现象。 5.1.3.5 防护等级 在满足性能要求的前提下，设备防护等级应符合 GB 4208-2008中 对 IP44的规定。 5.1.3.6 防盐雾腐蚀 经盐雾试验后，设备外壳应无腐蚀现象。 5.1.4 功能要求 5.1.4.1 供电方式 市政供电或太阳能供电。 5.1.4.2 电池续航能力 不少于 30 d。 5.1.4.3 数据有效性 DB13/T 2544 2017 5 数据传输周期 5 min，每小时监测时间 4
13、5 min。 5.1.4.4 无线通讯 具有无线通讯功能，数据开始传输至服务器接收数据间隔不大于 10 s，远程控制响应时间不大于 1 min。 5.1.4.5 在线升级 具有在线升级功能，可通过远程控制实现设备的程序升级。 5.1.4.6 断线自动重联 具有断线自动重联功能。 5.1.4.7 断网 数据续传 具有 数据 续传 功能，设备断线重联后 可将断网时间段数据 续传 ，可 保存 的 数据应不少于十万条。 5.1.4.8 GPS 定位 具有 GPS定位功能，定位偏差 10 m。 5.1.4.9 全生命周期管理功能 具有全程记录设备自生产至报废的全生 命周期中安装、维护、校准等管理行为的功
14、能。 5.2 质控单元 5.2.1 质控设备 5.2.1.1 应符合 HJ 653 和 HJ 654 中的 相关规 范要求。 5.2.1.2 小型空气质量监测站和小型颗粒物监测站应具有通电自启动功能。 5.2.1.3 移动式空气质量监测站 应 符合下列要求： a) 具有移动定位功能； b) 数据检测周期 5 min。 5.2.2 大气环境模拟舱 大气环境模拟舱功能 应 符合下列要求： a) 气密性好，泄露率 5%/h； b) 可 实现舱内污染物介质均匀混合，混合度 95%； c) 可联通室外空气，实现与外界的空气交换； d) 可通入不同浓度的标准气体和颗粒物； e) 可实现舱内污染物不同浓度梯
15、度的调节； f) 温度调 节范围： -20 +55； g) 湿度调节范围： 15 RH 95 RH。 5.3 数据处理分析单元功能要求 5.3.1 数据接收与传输模块 DB13/T 2544 2017 6 5.3.1.1 能 内置协议将字符串解析为需要的信息。 5.3.1.2 具有 数据包的校验、检查、解析和入库（数据存储）功能。 5.3.1.3 能 采用多线程异步通信技术与各监测点通信 。 5.3.1.4 能同时接收一万个以上的在线监测设备实时传输数据。 5.3.1.5 能按规定的数据传输协议，与现有管理部门的管理平台连接。 5.3.2 数据存储模块 5.3.2.1 具有存储原始数据、浓度数
16、据以及统计数据的功能。 5.3.2.2 能 提供可供应用程序调用的数据接口。 5.3.2.3 具有断电保护功能，断电时不应造成已存储数据丢失 。 5.3.3 数据运算 模块 5.3.3.1 能对实时数据进行分类计算汇总。 5.3.3.2 能对微型空气监测站的自动校准过程进行实时运算。 5.3.3.3 具有小时均值、日均值、月均值、年均值统计功能 。 5.3.4 数据分析和管理模块 5.3.4.1 具有数据实时显示功能，监测数据更新周期 5 min，可同时在 PC 端和移动端实现 。 5.3.4.2 具有超标报警、信息推送和现场情况反馈功能，可同时在 PC 端和移动端实现 。 5.3.4.3 具
17、有数据筛选、查询和下载功能。 5.3.4.4 具有自动输出常规报表功能，如日报、月报，同比、环比，分类排名，日变化规律分析，报警信息统计和反馈信息统计等功能。 5.3.4.5 具有区域污染实时、历史动态展示功能。 5.3.4.6 发生局部污染事件时， 可自动追溯污染源方位。 6 技术指标 6.1 微型空气监测站 6.1.1 微型空气监测站 性能指标 （ PM10和 PM2.5） 微型空气监测站 PM10和 PM2.5的实验室检测项目和指标 应符合 表 2的 要求 。 表 2 微型空气监测站实验室 性能指标 （ PM10和 PM2.5） 测量参数 PM2.5 PM10 测量范围 （ 0 1000
18、） g/m3 （ 0 2000） g/m3 DB13/T 2544 2017 7 表 2 微型空气监测站实验室 性能指标 （ PM10和 PM2.5） (续 ) 测量参数 PM2.5 PM10 最低检出限 10 g/m3 15 g/m3 最小分辨率 1 g/m3 1 g/m3 微型空气监测站 PM10和 PM2.5的室外应用检测项目和指标 应符合表 3的 要求 。 表 3 微型空气监测站室外应用 性能指标 （ PM10和 PM2.5） 测量参数 PM2.5 PM10 室外比对测量误差 （ 0 100） g/m3 20 g/m3 25 g/m3 （ 100 1000） g/m3 20% - （
19、100 2000） g/m3 - 25% 室外比对测量相关系数 r 0.8 0.8 仪器平行性 10% 15% 6.1.2 微型空气监测站 性能指标 （ SO2、 NO2、 CO、 O3和 TVOC） 微型空气监测站 SO2、 NO2、 CO、 O3和 TVOC的实验室检测项目和指标 应符合表 4的 要求 。 表 4 微型空气监测站实验室 性能指标 （ SO2、 NO2、 CO、 O3和 TVOC） 测量参数 SO2 NO2 O3 CO TVOC 测试范围 （ 0 500）nmol/mol （ 0 500）nmol/mol （ 0 500）nmol/mol （ 0 50） mol/mol （
20、0 50） mol/mol 最低检出限 5 nmol/mol 5 nmol/mol 5 nmol/mol 0.1 mol/mol 2 nmol/mol 标物校准示值误差 10% FS 10% FS 10% FS 10% FS 5% FS 重复性 5% 5% 5% 5% 1% 传感器 响应时间 1min 1min 1min 1min 1min 零点漂移 10 nmol/mol 10 nmol/mol 10 nmol/mol 0.1 mol/mol 0.1 mol/mol 量程漂移 10% 10% 10% 10% 5% 注 ： 1.TVOC 以异丁烯计； 2.FS 表示满量程。 微型空气监测站 S
21、O2、 NO2、 CO、 O3和 TVOC的室外应用检测项目和指标 应符合表 5的 要求 。 表 5 微型空气监测站 室外应用 性能指标 （ SO2、 NO2、 CO、 O3和 TVOC） 测量参数 SO2 NO2 O3 CO TVOC 室外比对测量误差 （ 0 100） nmol/mol 20 nmol/mol 20 nmol/mol 20 nmol/mol - - （ 100 500） nmol/mol 20% 20% 20% - - （ 0 10） mol/mol - - - 2.0 mol/mol - （ 10 50） mol/mol - - - 20% - （ 0 2） mol/mo
22、l - - - - 0.2 mol/mol （ 2 50） mol/mol - - - - 10% 室外比对测量相关 系数 r 0.8 0.8 0.8 0.9 0.8 DB13/T 2544 2017 8 6.2 质控设备 质控 设备（包含 标准空气质量监测站、小型空气质量监测站、小型颗粒物监测站和移动式空气质量监测站） PM10和 PM2.5应 符合 HJ 654第 6章对应性能指标要求， SO2、 NO2、 CO和 O3应 符合 HJ 653第 6章对应性能指标 要求。 7 检测方法 7.1 微型空气监测站 PM10和 PM2.5检测方法 7.1.1 室外比对测量误差 在同一环境条件下，将
23、待测微型空 气监测站与质控设备采样口调整到同一高度，待测微型空气监测站与质控设备之间相距 1.5 m 5 m。 运行 24 h后，记录测量值小时均值，连续测量 3天 。当 质控设备测量浓度 24 h均值 100 g/m3时 ， 按公式（ 1）计算待测 微型空气监测站 的绝对误差 dL ； 当 质控设备测量浓度 24 h均值 100 g/m3时，按公式（ 2） 计算待测 微型空气监测站 的相对误差 eL 。 3组室外比对测量误差均应满足表 3要求。 d s dL C C （ 1） 式中： dL -绝对误差 ； sC -质控设备 测量浓度值， g/m3； dC -待测 微型空气监测 站 的测量浓度
24、值， g/m3。 100%dsesCCL C （ 2） 式中： eL -相对误差 。 7.1.2 室外比对测量相关系数 在同一环境条件下，将待测微型空气监测站与质控设备采样口调整到同一高度，待测微型空气监测站与质控设备之间相距 1.5m 5m。取相同采样时间段内微型空气监测站测试数据 jC 和质控设备测试数据 jR 作为一组数据， j 是样品的个数（ j =1 168），每组样品的采集时间为 1 h，共测试 168组样品， jR 100 g/m3和 200 g/m3的有效数据组数均应 50。将微型空气监测站测试数据与质控设备测试数据进行线性回归分析，按公式（ 3）计算回归曲线的相关系数 r 为
25、 微型空气监测站室外比对测量相关系数。 DB13/T 2544 2017 9 16811 6 8 1 6 82211( ) ( )( ) ( )jjjjjjjR R C CrR R C C （ 3） 式中： r -比对测试回归曲线相关系数； jR -质控设备测量第 j 组样品浓度的平均值， g/m3； R -168组质控设备测量浓度的平均值， g/m3； jC -待测微型空气监测站测量第 j 组样品浓度的平均值， g/m3； C -168组待测微型空气监测站测量浓度的平均值， g/m3。 7.1.3 仪器平行性 在同一环境条件下，将三台待测 微型空气监测站 调整到同一高度，待测 微型空气监测站
26、 之间相距0.5m 5m，进行仪器平行性测试。测试环境大气中的 PM2.5（ PM10）浓度，每组样品连续测试 12h， 记录测量值小时均值 ，检测样品数为至少 10组。记录每台待测 微型空气监测站 测得每组样品的 PM2.5（ PM10）浓度值 ijC ， i 为待测 微型空气监测站 的编号（ i =1 3）， j 为检测样品的序号（ j =1 10），三台待测 微型空 气监测站 每个样品测量结果的平均值为 jC 。 当 jC 30 g/m3时，测试结果无效。按公式（ 4）计算 3台待测微型空气监测站测试结果的相对标准偏差 jP ，按公式（ 5）计算 3台待测微型空气监测站平行性 P 。 3
27、 21()2 100%ij jijjCCP C （ 4）式中： jP -三台待测 微型空气监测站 第 j 个样品测量结果的相对标准偏差， %； ijC -第 i 台待测微型空气监测站测量第 j 个样品的 PM2.5（ PM10）浓度值， g/m3； jC -三台待测 微型空气监测站 测量第 j 个样品的 PM2.5（ PM10）浓度平均值， g/m3； 10 211 ( ) 1 0 0 %10 jjPP （ 5） 式中： DB13/T 2544 2017 10 P -仪器平行性， %。 7.2 微型空气监测站 SO2、 NO2、 CO、 O3和 TVOC 检测方法 7.2.1 标物校准示值误差
28、 待测微型空气监测站运行稳定后，分别进行零点校准和满量程校准后，分别通入浓度约为 20%和 60%量程的 SO2（ O3/NO2/CO）标准气体（对 TVOC参数 为 30%、 50%和 80%量程的异丁烯标准气体，下文 TVOC对应标准气体均指异丁烯 ）， 读数稳定后记录显示值。重复测量 3次，按公式（ 6）计算待测微型空气监测站的示值误差 eL 。取绝对值最大值为微型空气监测站示值误差 。 100%dse CCL R （ 6） 式中： eL -待测微型空气监测站 的 示值引用误差， %； dC -待测微型空气监测站 的 3次测量浓度平均值； sC -标准气体浓度标称值； R -待测微型空气
29、监测站 的 满量程值。 7.2.2 重复性 通入零点标准气体，待显示值稳定后通入浓度约为满量程 80%的标准气体，待读数稳定后记录显示值 iA 。重复上述测试操作 6次，按公式（ 7）计算 微型空气监测站重复性。 %1001-nA(112 niirAAs） （ 7） 式中： rs -微型空气监测站重复性， %； iA -微型空气监测站读数值； A -微型空气监测站读数值的算术平均值 ； n -测量次数（ n 6） 。 7.2.3 传感器响应时间 待测微型空气监测站运行稳定后，通入零点标准气体，待读数稳定后 (每 1 min内示值波动范围在1%为示值稳定），通入 80%量程标准气体。读取稳定示值
30、，停止通气。通入零点标准气体至微型空气监测站数值稳定后，再通入上述浓度的标准气，同时用秒表记录从通入标准气体瞬时起到微型空气监测站显示稳定值 90%的时间。重复测量 3次，取 3次测量值 的平均值作为微型空气监测站的响应时间。 7.2.4 零点漂移和量程漂移 待测微型空气监测站运行稳定后，通入零点标准气体，记录微型空气监测站零点稳定读数为 0ZA ；然后通入 80%量程标准气体，记录稳定读数 0SA 。继续重复以上过程 4 次， 同时记录仪微型空气监测站示值 ziA 及 siA （ i =1 4）。按式（ 8）计算零点漂移，取绝对值最大的 zi 作为微型空气监测站的零点漂移值 z 。 DB13
31、/T 2544 2017 11 0zzizi AA （ 8） 按式（ 9）计算量程漂移，取绝对值最大的 si 作为微型空气监测站的量程漂移值 s 。 %1 0 0)()( 00 00 zs zszisisi AA AAAA （ 9） 7.2.5 室外比对测量误差 在同一环境条件下，将 待测 微型空气监测站 放到 质控设备 周围 0.5m 20m距离内， 运行 24 h后， 分别 记录微型空气监测站 和质控设备 24 h平均值 dC 和 sC ， 连续运行 10天。当 质控设备测量 SO2（ O3/NO2）气体 浓度 24 h均值 100 nmol/mol（ CO气体浓度 10 mol/mol，
32、 TVOC浓度 2 mol/mol） 时 ， 按公式（ 10）计算待测微型空气监测站的 绝对误差 dL ； 当 质控设备测量 SO2（ O3/NO2） 气体 浓度 24 h均值100 nmol/mol（ CO气体浓度 10 mol/mol， TVOC浓度 2 mol/mol） 时，按公式（ 11） 计算待测微型空气监测站的 相对 误差 eL 。 10组 室外比对测量误差均应满足表 5要求。 d s dL C C （ 10） 式中： dL -绝对误差 ； sC -质控设备 测量值 ； dC -待测微型空气监测站的测量浓度值。 100%dsesCCL C （ 11） 式中： eL -相对误差 。
33、7.2.6 室外比对测量相关系数 将 微型空气监测站 放到质控设备周围 0.5m 20m距离内，采集同环境下的气体。 运行 1h后， 分别 记录 微型空气监测站数值 jC 和分析仪数值 jR 作为一组数据， j 是样品的个数（ j =1 240），每组样品的采集时间为 1h，共测试 240组样品 。 将分析仪测试数据与相应待测微型空气监测站数据进行线性回归分析 ，按公式（ 12）计算回归曲线的相关系数 r 为检测仪室外比对测量相关系数。 24012 4 0 2 4 02211( ) ( )( ) ( )jjjjjjjR R C CrR R C C （ 12） 式中： r -比对测试回归曲线相关系数； jR -质控设备测量第 j 组样品浓度的平均值 ； DB13/T 2544 2017 12 R -240组质控设备测量的平均值 ； jC -待测微型空气监测站测量第 j 组样品浓度的平均值 ； C -240组待测微型空气监测站测量的平均值 。 _
