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　　大气中温室气体浓度变化相对其他大气成分较小，比如 CO2 浓度年际变化仅约 2 ppm(10-6，百万分率)。为了准确捕捉本底大气中温室气体的微小变化，WMO/GAW 对本底大气温室气体监测提出了极高的要求。CO2 观测的可比性要求须达到 0.1 ppm，考虑到本底大气 CO2 浓度约 410 ppm，则相对误差应小于0.25‰。此外，对 CH4 和 N2O 的可比性要求也达到 2 ppb(10-9，十亿分率)和0.1 ppb，即相对误差应小于 1‰和 0.3‰。为了满足这些监测要求，必须采用高精度的温室气体监测仪器。这些仪器必须能够在微量级别检测出温室气体浓度的变化，并且在长期监测中保持稳定的性能。此外，CO2监测的环境条件，例如温度、湿度、气压等因素都有可能影响 CO2 监测的精度，因此高质量的监测数据必须依赖于配套设备和监测系统严格标校流程等措施来保证监测条件的稳定性，保证仪器的高精度运行，包括对监测仪器的校准和校正，确保仪器的测量精密度、稳定性和可比性。质量保证和质量控制方法是保证监测数据可靠性的重要环节，高精度的监测要求等都迫切需要探索出成体系的针对不同原理环境空气二氧化碳连续自动监测系统的质量保证和质量控制的标准，促进全行业共同在标准指导下开展 CO2监测，共同推动高精度监测目标实现。
 

　　根据《上海市环境保护产业协会团体标准管理办法》的要求，本文件按照 GB/T 1.1—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》的规定起草。
 

　　本文件参考环境空气温室气体及其示踪物(CO2、CH4、N2O 和 CO)光腔衰荡光谱法连续自动监测系统运行和质控技术指南(第一版)，环境空气温室气体及其示踪物(CO2、CH4、N2O 和 CO)连续自动监测采样系统技术要求(第一版)。
 

　　本文件主要内容说明：
 

　　本文件规定了环境空气二氧化碳(CO2)连续自动监测系统的构成与技术要求、日常运行维护要求、质量保证与质量控制、数据有效性判断等技术要求。文件包括：前言、范围、规范性引用文件、术语和定义、系统构成与技术要求、日常运行维护要求、质量保证与质量控制、数据有效性判断。
 

　　1.适用范围确定
 

　　本文件适用于采用光腔衰荡光谱法、离轴积分腔输出光谱法、傅里叶变换红外光谱法、中红外激光直接吸收光谱法、光学反馈腔增强激光吸收光谱法连续自动监测系统对环境空气二氧化碳(CO2)进行监测时的运行管理与质量控制，其他方法不在本文件规范范围内。
 

　　2.术语和定义
 

　　2.1 工作气 working gas
 

　　实验室标气直接衍生的、供某套特定观测系统日常使用的标气，用于样品中目标物种的定量。根据仪器消耗标气的量和使用频率而有所不同。使用前后用上一级标气各标定一次。
 

　　2.2 目标气 target gas
 

　　工作标气的一种，将浓度(接近目标物质的大气浓度)已知的标气作为待测气体，每隔一定周期重复测定，用以监视分析系统的运行情况。
 

　　2.3 光腔衰荡光谱法 cavity ring-down spectroscopy
 

　　基于单波长激光光束进入光腔在腔镜之间来回反射振荡，切断光源后其能量随时间而衰减、衰减的速度与光腔自身的损耗(包括透射、散射)和腔内被测组分(介质)吸收相关的原理，特定光腔自身的损耗为常量，光能量的衰减与被测组分的含量成比例，以此定量被测组分含量的方法。
 

　　2.4 离轴积分腔输出光谱法 off-axis integratedcavity output spectroscopy
 

　　根据目标物质的特征吸收光谱，使特定波长的激光偏离光轴人射充有样气的高精密谐振光腔，在高效反射镜的作用下不断反射，通过测量和比较入射光和透射光的强度，从而得到样气中目标物质的浓度。
 

　　2.5 傅里叶变换红外光谱法 Fourier transform infrared spectroscopy
 

　　基于样气对红外辐射的吸收特性，测量样气发生红外吸收后产生的干涉图和对干涉图进行傅里叶变化的方法来测定红外光谱定量被测组分。
 

　　2.6 中红外激光直接吸收光谱法 mid-infrared laser absorption spectroscopy
 

　　根据目标物质在中红外波段的特征吸收光谱，将特定波长的激光引导进入气体吸收池，激光在气体吸收池内来回反射并被气体吸收，激光强度的降低与目标物质浓度成正比，通过测量和比较入射光和透射光的强度，从而得到样气中目标物质的浓度。
 

　　2.7 光学反馈腔增强红外吸收光谱法 cavity-feedback cavity-enhanced enbance absorption spectroscopy通过扫描激光频率，使之与谐振腔某一腔模频率产生共振，并通过光反馈技术实现激光频率和光学谐振腔纵模的锁定，测量通过谐振腔的透射光信号来获得被测物质的吸收光谱，实现对目标物质的测量。
 

　　3.系统构成和技术要求
 

　　3.1 系统单元构成
 

　　环境空气二氧化碳(CO2)连续自动监测系统一般由样品采集及处理单元、样气/标气选择单元、主机单元、标气单元、数据采集处理单元以及其它辅助单元等组成。
 

　　3.2 技术要求
 

　　3.2.1 样品采集和处理单元
 

　　a)样气从室外进样口至分析仪的驻留时间不超过 5 min。
 

　　b)进气过滤器能去除粒径大于 5 μm 颗粒物，推荐使用不锈钢或聚四氟乙烯过滤膜。
 

　　c)样气在进人样气/标气选择单元之前应经过温度平衡、压力控制。
 

　　d)样气/标气温度应基本相同，压力接近于 1 个标准大气压(或为环境压力)。
 

　　e)除湿装置对待测组分无明显吸附或化学反应建议采用不锈钢或者硬质玻璃材质，除水效率大于 99%，推荐样气经过低于 -50 ℃环境脱水除水。虽然部分分析仪出厂时对水汽影响予以精确校正，仍推荐对样气进行除湿干燥。
 

　　f)采样管线应对 CO2，无污染或吸附，因长期置于室外，故要求耐老化，推荐使用黑胶铝管或不锈钢管线，外径≥10mm。
 

　　g)采样泵应为无油隔膜泵，内部材质为聚四氟乙烯，流量不低于 5L • min-1。采样泵后端采样管线应使用黑胶铝管或不锈钢材质管线。
 

　　3.2.2 样气/标气选择单元
 

　　a)采样管线对 CO2 无污染、吸附或破坏作用。
 

　　b)在不同管路之间切换时密封性要好，不漏气，无交叉污染，并可编程控制。
 

　　c)质量流量控制器在流量为 0~300 mL • min-1，压力为 0~0.2 MPa时，流量分辨率优于全量程的 0.1%。
 

　　4.日常运行维护要求
 

　　4.1 基本要求
 

　　环境空气二氧化碳(CO2)连续自动监测系统应连续不间断运行，具有故障指示功能。
 

　　监测仪器主要技术参数应与仪器说明书要求和系统安装验收时的设置值保持一致。如确需对主要技术参数进行调整，应开展参数调整试验和仪器性能测试，记录测试结果并编制参数调整测试报告。
 

　　4.2 日常维护
 

　　4.3 站房日常维护
 

　　应对站房及辅助设备定期巡检，每周至少巡检 1 次，巡检工作主要包括：
 

　　a)检査站房内温度是否保持在 25℃±5℃，建议 24小时变化幅度不超过±2℃，相对湿度保持在 80%以下。在冬、夏季节应注意站房内外温差，及时调整站房温度或对采样管采取适当的温控措施防止因温差造成采样装置出现冷凝水的现象。
 

　　b)检查采样管进气、排气是否正常。检査抽气泵工作是否正常。若配有阀箱，应检査阀箱是否正常多口阀切换是否正常。
 

　　c)检查站房排风排气装置工作是否正常。
 

　　d)检查标气瓶是否漏气，检査标气消耗情况，压力值接近 500 psi 时需更换标气瓶。检查标气瓶二级分压是否在正常范围内，并与样气进样压力保持一致。若分析仪测量水汽浓度，则应检査标气水汽浓度值(一般在 0-0.008%)，如出现水汽浓度值显著增高，应检查瓶阀、管路、进样系统是否漏气。
 

　　e)检查数据采集、传输与网络通讯是否正常。
 

　　f)检查各种运维工具、仪器耗材、备件是否完好齐全。
 

　　g)检查空调、电源等辅助设备的运行状况是否正常，检查站房空调机的过滤网是否清洁，必要时进行清洗。
 

　　h)检查各种消防、安全设施是否完好齐全。
 

　　i)对站房周围的杂草和积水应及时清除，对监测有影响的树枝应及时进行剪除。
 

　　j)检查避雷设施是否正常，子站房屋是否有漏雨现象。
 

　　k)每年检查采样塔、采样管线等辅助设施。
 

　　l)记录巡检情况。
 

　　4.4 监测仪器日常维护
 

　　4.4.1 总体要求
 

　　每日检查包括：
 

　　a)每日远程查看监测数据及仪器工作状态参数，发现异常时，应及时至现场进行故障检测及排除。
 

　　每周检查包括：
 

　　b)每周进行仪器、数据采集系统时钟检查，确保时钟偏差不超过30秒。应注意时区设置情况，监测仪器可使用自带时区，数据采集系统应使用北京时区。
 

　　c)每周检查仪器配备的干燥系统等，包括设备工作状态参数、干燥后水汽浓度、耗材使用情况、积水情况等，及时维护、更换耗材。
 

　　每月检查包括：
 

　　d)每月视仪器类型清洗风扇防尘网。
 

　　每季度检查包括：
 

　　e)每季度检查抽气泵泵膜、阀片，必要时更换，且至少每年更换1次。
 

　　f)每季度使用检漏液对气路正压部分进行气密性检查。
 

　　每年检查包括：
 

　　g)根据仪器说明书的要求，定期更换和清洁仪器设备中的过滤装置。采样入口处和采样管路中的过滤器至少每年更换1次，颗粒物浓度较高地区或浓度较高季节，并视颗粒物过滤膜实际污染情况加大更换频次。
 

　　h)颗粒物浓度较高地区建议每年清洁1次室外采样管，其他地区视情况开展。每次清洁后，应进行检漏测试。
 

　　i)根据仪器说明书的要求，定期检查、清洗、更换仪器重要部件。
 

　　4.4.2 具体要求
 

　　满足总体维护要求，还应根据不同监测仪器定期进行以下维护，主要内容包括：
 

　　a)离轴积分腔输出光谱仪应每日检查激光是否偏移及激光器光谱是否正确，发现异常时，应及时至现场进行调整。
 

　　b)离轴积分腔输出光谱仪应定期检查高反射率透镜是否洁净，受到污染应及时更换。
 

　　c)傅里叶变换红外光谱仪每月检查氮气瓶使用情况，必要时及时更换气瓶。
 

　　d)中红外高精度光谱仪每季度检查抽气泵润滑油刻度线，及时补充。
 

　　4.5 故障设备处理
 

　　对出现故障的仪器设备应及时进行针对性的检查和维修。
 

　　a) 应在 24 小时内响应，原则上 7 天内完成修复。
 

　　b) 根据仪器制造商提供的维修手册要求，开展故障判断和检修。
 

　　c) 对于在现场能够诊断明确，并且可以通过简单更换备件解决的故障，
 

　　应及时检修并尽快恢复正常运行。
 

　　d) 对于不能在现场完成故障检修的仪器，应送至系统支持实验室或仪器制造商进行检查和维修，并及时采用备用仪器开展监测。
 

　　e) 对泵膜、散热风扇、气路接头、颗粒物过滤器或接插件等普通易损件维修后，应进行目标气检查。对机械部件、光学部件、检测部件和信号处理部件等关键部件维修后，应进行校准和仪器性能测试，测试合格后，方可投入使用。
 

　　f) 每次故障检修完成后，应对检修、校准和测试情况进行记录并存档。
 

　　更多内容详情请见附件。