環境自動監測技術與設備的發展動態
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目前，我國重點城市已在利用建立的環境空氣質量自動監測系統開展環境空氣質量日報或預報工作。2000年，開始實施130個城市的環境空氣質量監測系統的建設項目。與此同時，隨著污染物排放總量制度的實施，各地相繼開始建設污染源在線自動監測系統(重點廢氣排放源和重點污水排放源)。自1999年以來，國家已先后在七大水系的十個重點流域建成了42個地表水水質自動監測系統，黑龍江、廣東、江蘇和山東等省也相繼建成了10個地表水水質自動監測系統。目前，國家環保總局正利用世行貸款啟動重點流域30個地表水水質自動監測系統的建設項目。
2、環境空氣質量自動監測系統
環境空氣質量自動監測系統是一套自動監測儀器為核心的自動“測-控”系統。空氣質量的自動監測系統一般采用濕法和干法兩種方式。濕法的測量原理是庫侖法和電導法等，需要大量試劑，存在試劑調整和廢液處理等問題，操作繁瑣，故障率高，維護量大。該法以日本為主，但自1996年起，日本在法定的測量方法中增加了干式測量原理，濕法現已處于淘汰階段。
干法基于物理光學測量原理，使樣品始終保持在氣體狀態，沒有試劑的損耗，維護量較小。干法以歐美國家為主，代表了目前的發展趨勢。
2.1系統的結構
干法監測子站主要由樣品采集、空氣自動分析儀、氣象參數傳感器、動態自動校準系統、數據采集和傳輸系統以及條件保證系統等組成。
2.1.1大氣污染物自動分析儀
SO2自動分析儀：基于SO2分子接收紫外線(214nm)能量成為激發態分子，在返回基態時，發出特征熒光，由光電倍增管將熒光強度信號轉換成電信號，通過電壓/頻率轉換成數字信號送給CPU進行數據處理。當SO2濃度較低，激發光程較短且背景為空氣時，熒光強度與SO2濃度成正比。采用空氣除烴器可消除多環芳烴(PAHs)對測量的干擾。
NOx自動分析儀：NO與O3發生反應生成激發態的NO2*，在返回基態時發射特征光，發光強度與NO濃度成正比。NO2不與O3發生反應，可通過鉬催化還原反應(315℃)將NO2轉換成NO后進行測量。如果樣氣通過鉬轉換器進入反應管，則測量的是NOx，NOx與NO濃度之差即為NO2。
O3自動分析儀：利用O3分子吸收射入中空玻璃管的254nm的紫外光，測量樣氣的出射光強。通過電磁閥的切換，測量滌除O3后的標氣的出射光強。二者之比遵循比爾-朗伯公式，據此可得到O3濃度值。
PM10自動分析儀(β射線法)：儀器利用恒流抽氣泵進行采樣，大氣中的懸浮顆粒被吸附在β源和蓋革計數器之間的濾紙表面，抽氣前后蓋革計數器計數值的改變反映了濾紙上吸附灰塵的質量，由此可以得到單位體積空氣中懸浮顆粒的濃度。
對自動分析儀的自動校準通過動態自動校準系統完成，該系統包括動態自動校準儀、零氣發生器、標準氣源。
目前，我國尚未出臺各主要大氣自動分析儀的技術條件要求，表1是中國環境監測總站驗收DASIBI公司產品時的驗收標準。美國EPA對自動分析儀的性能指標要求(40CFRPART53)見表2。
表1DASIBI公司產品的驗收標準 
表2美國EPA對大氣自動分析儀的技術性能要求 
主要包括數據采集與處理功能、報警及診斷功能、遠程測控功能、可擴展性等。
2.2國內運行的環境空氣自動監測系統的現狀
目前，我國正在運行的空氣質量自動監測系統主要為以干法儀器為主，一臺設備測量一個或最多兩個參數的引進設備。安裝形式主要有兩類：固定站房式和車載式。主要供貨商包括：(1)美國熱電子公司(ThermoElectron公司)；(2)美國API公司(API公司)；(3)美國MONITOR公司；(4)美國DASIBI公司；(5)美國ESC公司；(6)法國ESA公司(如：重慶市)和法國SERES公司；(7)個別城市(如：貴陽市)采用日本DDK公司、HORIBA公司、島津公司的產品。
國內大部分空氣質量自動監測系統基本上采用傳統的專用數據采集傳輸系統，工作原理是利用子站的分析儀器直接測量空氣中的污染物，測定結果(濃度值)經量程設定轉換成模擬量后輸入數據采集器，如：8800系統(ESC制造、API公司采用)、8001系統(美國DASIBI公司采用)、6002系統(TE公司采用)、SAM32系統(法國ESA公司采用)。數據采集器對所采集的數據進行分類保存，中心站的微機通過調制解調器(MODEM)用撥號方式與子站連通并下載采集器中的數據，利用報表軟件對所獲得的數據進行編輯處理。這種系統結構簡單、造價低(約50萬元/子站)，但可擴展性和測控能力有限。如：校準只能通過內標源和簡單的零系統定時進行零點校準和單點校準。
美國API公司比較完整的能夠進行多點校準的典型的全干法系統的基本配置包括：氣象參數測量與變換器(風速、風向、溫濕度、氣壓)，動態多點校準儀(700系統)，采樣系統，進樣閥門切換控制系統，O3、SO2、NOx、CO、THC-CH4等測量儀器系統，PM10測量系統，記錄儀等。系統控制器為8800系統。
2.3DOAS大氣環境質量監測系統
近年來，國內部分城市引進了瑞典OPSIS公司、美國TE公司或法國ESA公司的基于差分光譜法(也稱長光程法)原理的設備來代替SO2、NO2、O3等參數的測量。這類設備由于除了一臺設備能夠分時測量以上三個主要參數外還能測量如：THC、CH4、n-MHC、BTX等有機污染參數，因此受到一些用戶的青睞。
DOAS大氣環境質量監測系統(DifferentialOpticalAbsorptionSpectroscopy)是一種長光程空氣質量監測技術，光源為高壓Xe燈，由拋物反射鏡準直成平行光出射，經過100m甚至1,000m的長光程，由接收端拋物反射鏡將光匯聚耦合進入光纖，通過光纖導入光柵分光系統，在出射狹縫處用光電倍增管探測，得到吸收光譜。吸收光譜包含了大量來自大氣分子、氣溶膠的散射，燈光譜起伏、反射鏡的光譜選擇性等造成的寬光譜結構，通過對吸收光譜進行高階多項式擬合，用原吸收光譜除以多項式擬合曲線獲得吸收分子的特征差分光譜，去除寬帶成分影響，將差分吸收光譜與實驗室獲得的吸收分子的標準濃度的參考光譜進行擬合，計算出濃度。由于該系統采用線采樣，采樣代表性較傳統的點式有較大的改善，方法于90年代初開始用于空氣質量監測，目前在歐洲得到了較廣泛的應用。
八十年代以來，美國、德國、瑞典、法國等國均研制成功了基于常規光源的長光程吸收光譜儀器，并相繼用于城市大氣污染的常規監測中。由于DOAS監測方法采用線采樣，樣品的代表性明顯提高，有利于對空氣質量的表征。利用差分技術可消除大氣湍流對信號的影響、不同污染物之間的干擾和濕度、氣溶膠的干擾。設備升級簡便快速，系統軟件操作方便，能夠滿足連續監測和實時處理的要求；通過Enviman或Report軟件方便地進行小時均值、日均值、月均值和年均值的統計分析和監測報告，整個系統具有較強的可操作性。系統能夠進行遠程登錄、遠程維護、遠程控制和分析儀參數調整，并實現局域網內數據共享。儀器維護方便，耗電少，運行費用低。
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