（正式版）DB61∕T 2142-2025 《温室气体高精度自动监测技术规范》

IDB61/T2142—2025前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14方法原理和系统组成 25技术性能 26监测点位及站房 3 48调试及试运行 49系统维护 510质量保证和质量控制 511数据有效性判断 6附录A（资料性）工作气校准和目标气检查方法 7附录B（资料性）性能审核方法 9附录C（资料性）站房外部及周边检查记录表 11参考文献 DB61/T2142—2025本文件按GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由陕西省生态环境厅提出并归口。本文件起草单位：陕西省环境监测中心站、中国环境监测总站、中国科学院西安光学精密机械研究所、西安邮电大学、铜川市环境监测站。本文件主要起草人：张霖琳、杨震、吕婧、徐崧博、梁磊、曹磊、杜伟、郑益朋、刘科、周弛。本文件首次发布。本文件由陕西省环境监测中心站负责解释。联系信息如下：单位：陕西省环境监测中心站电话址：陕西省西安市雁塔区西影路106号邮编：710054DB61/T2142—20251温室气体高精度自动监测技术规范本文件规定了温室气体高精度连续自动监测系统的方法原理与系统组成、技术性能、监测点位及站房、安装、调试及试运行、系统日常维护、质量保证和质量控制、数据有效性判断的要求。本文件适用于中红外量子级联激光光声光谱（Mid-infraredQuantumCascadeLaserPhotoacousticSpectrometry，QCLPAS）法对二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等温室气体的连续自动监测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。HJ193环境空气气态污染物（SO2、NO、O3、CO）连续自动监测系统安装验收技术规范HJ818环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统运行和质控技术规范JJF1005标准物质通用术语和定义3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1温室气体高精度自动监测high-precisionautomaticmonitoringofgreenhousegases采用高精度自动监测仪器对温室气体进行样品采集、处理、分析的过程。[来源：HJ193-2013，3.1，有修改]3.2自动监测系统性能审核automatedmonitoringsystemperformancereview对自动监测系统进行精密度审核、正确度审核的过程。[来源：HJ818-2018，3.4，有修改]3.3标准气体standardgas具有足够均匀和稳定的、特定特性的，其特性被证实适用于测量中或标称特性检查中的预期用途，并附有由权威机构发布的文件，提供使用有效程序获得的具有不确定度和溯源性的一个或多个特性量值的气体。[来源：JJF1005-2016，3.1,3.2，有修改]DB61/T2142—202524方法原理和系统组成4.1方法原理通过高性能共振增强型光声腔、低噪声放大处理电路、高灵敏度共振型探测器，采用中红外量子级联激光光声光谱方法，利用不同气体指纹区特征检测波长的中红外激光光源和光学组件，实现CO2、CH4等温室气体的连续自动监测。4.1.1系统组成4.1.2采样单元由采样塔、采样管、除水设施、采样泵、流量压力控制模块、标校模块等组成。4.1.3分析单元由光源、腔室、探测器、控制电路、温控模块、压控模块等组成。4.1.4气象监测单元由温度、湿度、气压、风速、风向等监测模块组成。4.1.5数据采集单元由数据采集卡、数据存储模块组成。4.1.6数据处理和通讯单元由数据处理元件、数据传输模块组成。4.1.7辅助设备和耗材包括标准气体、除氧器、进样针、三脚架等。5技术性能5.1温度测量示值误差仪器与标准温度计的环境温度测量示值误差应在±0.5℃范围内。5.2大气压测量示值误差仪器与标准气压计的环境大气压测量示值误差应在±1kPa范围内。5.3采样流量流量相对标准偏差应小于等于2%；平均流量偏差应在±5%；平均流量示值误差应在±2%。5.4分析流量仪器分析流量在100ml/min～1000ml/min内，流量相对标准偏差应小于等于2%；平均流量偏差应在±5%；平均流量示值误差应在±2%。5.5精密度DB61/T2142—20253仪器示值相对标准偏差应小于等于0.05%。5.6正确度CO2和CH4校准曲线相关系数r均应大于0.99999。5.7可比性CO2的可比性应在±0.2ppm，CH4的可比性应在±5ppb。6监测点位及站房6.1监测点位要求6.1.1环境要求6.1.1.1监测点与城市主要温室气体排放源距离不小于1km，背景点与城市主要温室气体排放源距离不小于10km，监测点附近1km内的土地使用状况应相对稳定。6.1.1.2监测点周围环境状况相对稳定，应避免受山洪、雪崩、山林火灾和泥石流等局地灾害影响，应有安全和防火措施。6.1.1.3监测点附近应避免电磁干扰，电力供应稳定可靠，有相应的避雷设备。6.1.2布设要求6.1.2.1城市点位于各城市建成区内，并相对均匀分布，覆盖全部建成区。6.1.2.2背景点应远离城市建成区和人为排放源，应考虑点位附近植被等对监测的影响。6.1.2.3边界点在城市点布设的基础上，考虑点位附近植被等对监测的影响，选择城市边缘远离温室气体排放源的地区布设。6.1.3布设数量6.1.3.1小型监测网络布设4个点位，在主导风的上、下风向各设置1个点。6.1.3.2中型监测网络宜布设5～6个点位，在主导风的上、下风向各设置1个边界点。6.1.3.3大型监测网络宜布设不少于7个点位，在主导风的上、下风向各设置1个边界点。6.1.3.4小型、中型、大型监测网络应包含城市点、边界点、背景点，处于上风向的边界点可兼具背景点功能。6.2监测站房及辅助设施6.2.1站房6.2.1.1面积不小于15m2，层高不小于2.5m，照明满足运维要求。应配备通风装置（排风扇）或排气口，保持室内空气清洁，排风扇要求带防尘百叶窗。6.2.1.2温度应控制在25℃±5℃,相对湿度应控制在80%以下，大气压应控制在80kPa～106kPa。DB61/T2142—202546.2.1.3站房供电系统采用三相五线供电，分相使用。6.2.1.4站房供电系统应配有电源过压、过载、漏电保护装置，电源电压波动范围AC220V±22V，频率波动不超过50Hz±1Hz。6.2.1.5站房应有防雷电和防电磁波干扰的措施，应有接地线路，接地电阻应小于4Ω。6.2.2采样口6.2.2.1捕集空间不低于360°。6.2.2.2距采样塔塔基的相对高度应在30m～100m。6.2.2.3优先考虑新建铁塔或在已有的开放式高塔上采样。已有塔基平台优先选择气象塔、通信塔等不影响城市大气环流的公共设施，或雷达站、水塔等不受人为影响的公共设施，或厘清出气口影响的高建屋顶。6.2.3辅助设施6.2.3.1应配备实验台或机柜，用于安装监测仪器及辅助设备。6.2.3.2应设置气瓶放置间（柜）或固定位置，安装气瓶漏气报警装置。6.2.3.3应配置洁净气体自动灭火装置。7.1仪器7.1.1应安装在实验台上或机柜内，各零部件应连接可靠，定位准确。7.1.2电源引入线与机壳之间的绝缘电阻应大于等于20MΩ。7.1.3后方应预留不少于0.8m的操作维护空间。7.2采样管7.2.1置于保护槽（管）内，保护槽（管）的直径不小于0.1m。7.2.2应具有防雷措施。7.2.3管路应符合气密性要求。7.2.4室外部分应安装在保护管内，防止老化及磕碰。7.3辅助设备7.3.1采样管支撑部件连接应牢固、可靠。7.3.2环境温湿度及大气压传感器应安装在采样入口附近，防水、遮光。7.4数据采集和传输设备7.4.1数采设备应能记录、存储、显示数据和仪器状态。7.4.2传输设备可实时传输数据。7.4.3设备线路应连接牢固。8调试及试运行8.1要求DB61/T2142—202558.1.1系统安装后，连续运行24h～48h，进行调试。调试中断时，应重新调试。8.1.2调试检测后应编制安装调试报告。8.2监测指标8.2.1性能指标要求见第5章。8.2.2监测仪器的性能审核见10.4。8.3试运行系统试运行不少于30d，数据获取率应不低于90%。数据获取率见式（1）。RaRa100%式中：Ra——数据获取率，%；Tt——试运行总小时数；Tf——系统故障小时数。9系统维护9.1站房及辅助设施9.1.1站房及辅助设备每周至少巡检1次，采样塔、采样管线等辅助设施每年巡检1次。9.1.2检查内容包括但不限于站房内温度、相对湿度、管路、排风装置、标气瓶、数采、网络、运维工具、仪器耗材、电源、空调、消防、避雷设施等。9.1.3检查标气瓶密封性，压力值，压力值接近500psi时应更换标气瓶。检查标气瓶二级分压应在15psi～20psi范围内，并与样气进样压力保持一致。9.1.4及时清除站房周围影响监测的植物和积水。9.1.5记录巡检情况，站房及辅助设施巡检记录样表见附录C.1。9.2监测仪器9.2.1每日远程查看监测数据及仪器工作状态参数，发现异常时，应及时处置。9.2.2每周检查仪器、数据采集系统时钟，干燥系统等。监测仪器巡检记录样表见附录C.2。9.2.3每季度检查抽气泵泵膜、阀片、气路，必要时更换；每年至少更换1次。9.2.4采样入口处和采样管路中的过滤器至少每年更换1次，过滤膜污染严重时应及时更换。9.2.5采样管每年至少清洁1次。清洁后，应检漏测试。9.2.6标气水汽浓度值高于0.008%时，应检查瓶阀、管路、进样系统密封性。10质量保证和质量控制10.1量值溯源和传递10.1.1标准气体DB61/T2142—2025610.1.1.1标准气体应溯源至我国温室气体测量基准标尺，并在有效期内使用。10.1.1.2城市地区使用2瓶工作气（1瓶高浓度气、1瓶低浓度气）和1瓶目标气。工作气应涵盖所监测地区被测气体浓度范围，高浓度工作气浓度在全年小时监测浓度的90百分位附近，低浓度工作气浓度在全年小时监测浓度的10百分位附近。目标气在全年小时监测浓度的50百分位附近。10.1.1.3本底（背景）地区宜使用1瓶工作气、1瓶目标气。工作气、目标气浓度应在全年小时监测浓度的50百分位附近。10.1.2采样周期10.1.2.1样气通过采样管路时间不超过1min。10.1.2.2应连续自动采样。10.1.2.3进气管路通完标气后，应用样气冲洗管路2min。10.2监测仪器校准10.2.1具备自动校准条件。校准周期应不超过仪器漂移达到限值时所用时间的1/2。10.2.2工作气校准周期应不超过7d。仪器运行不稳定时，加密校准周期频次；运行状态稳定时，降低校准周期频次。10.2.3每间隔12h进行1次目标气检查。漂移超过要求时应检查和维护。10.2.4工作气校准、目标气检查见附录A。10.3监测仪器的性能审核精密度、正确度、可比性审核见附录B。11数据有效性判断11.1数据统计分析均使用修正浓度值。CO2浓度单位为ppm,保留小数点后2位；CH4浓度单位为ppb，保留小数点后1位。11.2监测系统正常运行时的监测数据为有效数据。11.3无效数据依据以下条件进行判定：a)仪器进行检查、校准、维护保养或出现故障等非正常监测期间的数据；b)仪器启动至仪器预热完成时段内的数据；c)样气或标准气体冲洗管路期间的数据；d)目标气检查不合格，且判断为因监测系统故障导致，则从上次目标气检查合格的结束时刻算起，到监测系统故障解决完成时间为止时段内的数据。11.4应标记受局地污染事件、人为与自然干扰情况等影响的监测数据，数据有效但不参与统计。11.5对于缺失和判断为无效的数据应注明原因，保留原始记录。DB61/T2142—20257（资料性）工作气校准和目标气检查方法A.1工作气校准方法A.1.1单点校准工作气浓度在全年小时监测浓度的50百分位附近。校准方法如下：——向监测系统通入工作气，每次通气15min，取后5min监测数据均值为记录结果。——校准系数计算见式A.1。K=S/S'.................................................................................(A.1)式中：K—校准系数；—标气的标称浓度值，单位为ppb或ppm；'—监测仪器对标气的响应浓度值，单位为ppb或ppm；——修正浓度值计算见式A.2。C=KC'..................................................................................(A.2)式中：C—监测数据的修正浓度值，单位为ppb或ppm；K—校准系数；C'—监测仪器对样气的响应浓度值，单位为ppb或ppm。A.1.2两点校准高浓度工作气在全年小时监测浓度的90百分位附近，低浓度工作气在全年小时监测浓度的10百分位附近。校准方法如下：——向监测系统先后通入低浓度工作气和高浓度工作气，每次通气15min，待读数稳定后分别记录监测仪器对各浓度标气的响应浓度值，取后5min均值为记录结果。——用最小二乘法获得校准曲线的拟合方程Y=aX+b，其中X为监测仪器对标气的响应浓度值，Y为标气的标称浓度值，a为斜率，b为截距；使用r代表最小二乘法计算得到的相关系数。——用公式A.3计算修正浓度值。C=aC'+b............................................................................(A.3)式中：—监测数据的修正浓度值，单位为ppb或ppm；a—校准曲线斜率；A.2目标气检查方法A.2.1每间隔12h向监测系统通入目标气。目标气在所监测地区被测气体全年小时监测浓度的50百分位附近。每次通气15min，取后5min均值监测数据均值为记录结果。A.2.2用公式A.1计算目标气修正浓度值。DB61/T2142—20258S''=KS'.................................................................................(A.4)S''=aS'+B..........................................................................(A.5)a—校准曲线斜率；A.2.3目标气差值计算见式A.6。E=S''−S.............................................................................(A.6)式中：S—目标气标称浓度值，单位为ppb或ppm。A.2.4目标气检查结果应符合以下要求：——CO2差值应不超过0.2ppm，CH4差值应不超过5ppb，有条件的或本底（背景地区进一步提升为不超过0.1ppm/2ppb；——检查结果不满足要求时，应查找原因并处理；——系统运行正常仍频繁出现检查结果不满足要求，应缩短质控时间间隔。DB61/T2142—20259性能审核方法B.1精密度审核B.1.1审核方法向监测系统通入某一浓度的标气，标气浓度在所监测地区被测气体全年小时监测浓度范围的50百分位附近，每次等待仪器读数稳定后记录仪器示值，根据仪器示值的相对标准偏差，来确定仪器的精密度。B.1.2审核流程min原始监测数据参与计算。SD=σ1(Yi−)2n−1式中：SD—标准偏差；n—测量次数。RSD=×100%...................................................(B.2)式中：RSD—相对标准偏差；量平均值。用相对标准偏差作为该仪器报出的精密度。B.2正确度审核B.2.1审核方法向监测系统通入一系列浓度的标气，每次等待仪器读数稳定后记录仪器示值，用最小二乘法步骤做出多点校准曲线，用相关系数和站点工作气相关差值对仪器正确度进行评价。B.2.2审核流程审核按以下流程进行：a)依次降低浓度、中浓度、高浓度三种浓度标气通入监测系统，每次通气15min，取后5min监测数据均值为记录结果（Xi）；DB61/T2142—2025b)将审核标气的仪器响应浓度值（Xi）与标气标称浓度值（Yi）进行线性相关分析，用最小二乘法绘制仪器校准曲线；c)将工作气仪器响应值代入校准曲线的拟合方程，计算出工作气的差值；d)CO2和CH4校准曲线相关系数r大于0.99999；e)CO2差值应不高于0.2ppm，CH4差值应不高于5ppb。有条件的地区可提升为CO2差值不高于0.1ppm，CH4差值不高于2ppb。f)若其中任何一项指标不满足要求，则需对监测仪器及系统进行保养、检修，直至检验指标符合要求。B.3可比性审核B.3.1审核方法向监测系统通入某一浓度的标气，等待仪器读数稳定后记录仪器示值，根据仪器示值的修正浓度值与标称浓度值的差值，来确定监测系统与标准气体的可比性