美国EPA 关于空气自动监测系统性能指标的规定和测试方法

美国EPA关于大气自动监测系统性能指标的规定和测试方法引言环境空气污染的自动监测方法有多种，一般采用湿法和干法两种。湿法是基于化学量理论的库仑法和电导法等测量原理，需使用大量试剂，存在试剂调整和废液处理等问题，操作比较繁琐，故障率较高，维护工作量较大；干法是基于物理光谱测量理论，使样品始终保持在气体状态，没有试剂的损耗，维护工作量较小。比如SO2测量采用紫外荧光法，NOx测量采用化学发光法，O3测量采用紫外光度法，CO测量采用气体过滤相关分析法等，目前我国绝大部分空气自动监测采用的是该方法。干法测量以欧美为主。美国开展空气自动监测已有30年的历史，在空气自动监测方面积累了丰富的经验，并制定了详细的规范。其中物理光谱法作为美国EPA的推荐方法,得到了广泛的应用。湿法测量以日本为主,但自1996年起日本在法定的测量方法中增加了干式测量法。利用物质的光谱特性进行污染物的分析已成为自动监测仪器发展的必然趋势。我国在环境空气质量监测和质量保证方面的规定都参考了美国国家环保署（EPA）的规定。目前，大气自动监测和空气质量日报工作在我国大部分省市已广泛开展，自动监测仪器监测数据的准确可靠是日报工作中的基础。为使监测人员了解美国EPA关于空气自动监测的相关规定，特将其有关SO2、NO2、O3、CO自动监测仪器的性能指标规定和测试方法作简要说明，以供参考。一、美国EPA对性能指标及判定原则的规定1、性能指标B-1自动监测仪器性能指标序号性能参数单位SO2NO2CO（光化学氧化剂）O31量程ppm0-0.50-0.50—500-0.52噪声ppm0.0050.0050.500.0053最低检测限ppm0.010.011.00.014干扰成分的影响 单一干扰ppm±0.02±0.02±1.0±0.02总体干扰ppm0.060.041.50.06512和24h零点飘移ppm±0.02±0.02±1.0±0.02624h跨度飘移 20%量程%±20.0±20.0±10.0±20.080%量程%±5.0±5.0±2.5±5.07滞后时间min202010208上升时间min15155159下降时间min151551510准确度 20%量程ppm0.010.020.50.0180%量程ppm0.0150.030.50.010在温度为25℃、大气压为760mmHg时，将单位ppm转换成口g/m3需要乘以M/0.02447,M是该气体的摩尔质量。2、判定原则对于每个性能指标（量程除外），测试程序从开始起要重复7次，得到7组测试结果。每组结果要和表B-1中的规定指标相比较，高于或超出规定指标的值是一个超标值。每个参数的7个结果说明如下：（1）0次超标：被测的参数合格；（2）3次或更多次超标：该参数不合格；（3）1次或2次超标：再重复测试该参数8次，得到共15个测试结果。将此15个测试结果说明如下：a：1次或2次超标：通过测试；b：3次以上：该参数不合格。二、性能指标的定义和测试方法对噪声、最低检测限、干扰成分的影响的测试应在20-30℃和正常的工作电压下进行。对零点漂移、跨度漂移、延迟时间、上升时间、下降时间、准确度的测试，应在规定范围内不同电压和温度下组成一个单独连续的测试过程，连续测量15天。在每24小时内每个参数的测试次数不超过3次，并得到测试结果。24小时测试时间可从任一时刻开始。每一天的前12个小时要求测试12小时零点漂移，另外12小时应测试其它参数。1、量程（测量范围）：该仪器能够测量的最大和最小名义浓度。注：名义量程：是用浓度单位确定的下限和上限。例如：0-0.5ppm。2、噪声：由仪器产生的瞬时短期的围绕着平均值的随机信号，这种随机信号与样气浓度无关，用平均值的标准偏差表示，单位为ppb。测试方法：（1）在两个浓度上测定，一个是零气，另一个是80±5%F.S浓度的测试气体。（2）测试时间为60min。在60min内，每2min间隔记录一个数据，共记录25个读数。然后计算标准偏差，计算结果都必须小于或等于噪声指标。3、最低检测限：能引起两倍噪声响应信号的最小气体浓度。测试方法：（1）测量零气并记录其稳定的读数（ppb），作为Bz。（2）产生和测量等于性能指标中规定最低检测浓度的测试气体（期望值），记录其稳定示值（ppb），作为BL。（3）确定最低检测限LDL二B-Bz，将LDL与（2）确定的噪声比较，LDL必须等于L或高于两倍噪声。如果产生等于最低检测限的测试气体有困难，可以采用两倍噪声作为仪器的最低检测限。4、干扰成分的影响：由被测成份之外的一种物质引起的正或负的响应。可能引起监测仪器检测响应的干扰物质如下：监测仪器干扰成分SO2监测仪NO2、NO、。3、二甲苯NO2监测仪NH3、SO2、水分CO监测仪CO2、水分O3监测仪SO2、NO2、NO测试方法：干扰量应采用每种混合的干扰气体测定，每次一种，并与由污染物气体单独引起的响应比较。一种干扰成分与被测污染物可能发生气态反应时，干扰测试应在没有被测成分的情况下进行，如NH3和NO。5、零点漂移：在超过12和24小时没有调整仪器、连续测试的情况下，仪器对零点气体响应的变化。测试方法：12小时零漂：，连续通入零气，记录连续12小时期间内的最小值（Cmin）和最大值（Cmax）,计算12小时零漂为12ZD=Cmax-Cmin。24小时零漂：每天24小时零漂测量前后通入零气6次，分别记录并计算其读数的平均值，其差值为24小时零漂。6、跨度漂移：在连续24小时不调整仪器的情况下，对量程上限气体浓度响应变化的百分比。包括20%量程漂移和80%量程漂。每天间隔24小时反复通入20%量程（80%量程）气体6次，计算其平均值，计算20%量程漂移为：80%量程漂移为： （3）其中：n为测试的第n天Pi为第n天的第i次测试值Sn为第n天的测试平均值7、滞后时间：从输入标准气体开始到出现响应（两倍噪声水平）之间的时间间隔。8、上升时间：仪器浓度增加后，从最初的响应（两倍噪声水平）到95%最后响应值之间的时间间隔。9、下降时间：仪器浓度减少后，从稳定响应到稳定响应值的5%之间的时间间隔。10、准确度：重复测量同一气体浓度的平均值的变化，用平均值的标准偏差表示。三、测试的环境要求表B—4规定了每天采用的电源电压和室内温度。在每天开始时，电源电压和温度调节到规定值（即12小时零点测试的开始）。最初的调整（dayzero）应在电源电压115V和温度为25℃下进行。

表B—4电源电压和室内温度测试条件测试的天数电压1（AC）室内温度2（℃）注释011525初始设置和调整112520210520312530测试最后所允许的调整或周期性维护410530512520610520测试最后所允许的调整或周期性维护712530检查测试结果以确定是否进行下一步测试810530912520测试最后所允许的调整或周期性维护101052011125301210530测试最后所允许的调整或周期性维护131252014105201512530i规定的电压应控制±1V。2规定的温度应控制在±1℃。结束语以上是美国EPA关于空气自动监测仪器性能技术指标的规定。此外，美国EPA还对数据记录、处理和质量保证作了详细的规定，这里不再赘述。各种仪器技术指标看似较宽，但其测试方法和测试程序却极为严格，至少要连续进行15天的性能测试，并规定了测试