环境空气自动监测系统简介

API SO2分析仪原理
为减去分析仪里的其他的测量噪声，增加一个DARK SHUTTER(S)。当SHUTTER打开时候，光就会通过反应 室。而当SHUTTER关闭时候，就没有荧光发生，输的 只是电路光学信号，对SO2的荧光的不相干的，这个 DARK OFFSET会计算时减去。
API SO2分析仪原理
API CO分析仪
API CO分析仪背面板接口
Model 300E
PMT输出微弱的电流信号，经过前置放大器板P，转换 成电压信号，通过V-to-F转换成频率信号输入到CPU进 行计算和存储。
Model 100E
SWITCHER T
CPU
HVPS
P V-to-F
PMT温度需要控制在5o - 10o C。
Model 100E
SWITCHER
T
ST
SP
CPU BT
HVPS
PM2.5和PM1的含义同上。
PM10与PM2.5 的区别
PM2.5也称为可入肺颗粒物。大气成分中含量很少，但它 对空气质量和能见度等有重要的影响；由于粒径小，富 含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输 送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
PM10是可吸入颗粒物，一般名称上讲可吸入颗粒物指的 是PM10，能够从上呼吸道，通过声门达到下呼吸道。
细颗粒物（PM10/2.5/1)的来源
自然界：扬尘、海盐、花粉、细菌等。 人类活动：生产、生活、交通等。 大气化学反应：大气中的气态前体污染
物会通过大气化学反应生成二次颗粒物， 实现由气体到粒子的相态转换。
自动监测站的技术特点
自动化 重复性和可靠性 减少劳动量 实时监测、快速响应 产生大量数据进行分析、总结
API SO2分析仪
API SO2分析仪原理
M100E基础部件为一个紫外(UV)类(A)、 校准偏差的凸透镜（B）、样气反应室 （C）和参考检测器（D）。紫外灯发 出一束光通过反应室，由检测器测量光 的强度。
API SO2分析仪原理
在光路上增加一片UV光滤光片，只有 214nm的紫外光通过反应室。
农作物或森林有害。 悬浮颗粒物（PM10、PM2.5、PM1）：可吸入，有较强的
吸附能力，可吸附各种金属粉尘和强致癌物苯并（a）芘、 吸附病源微生物等。
特殊污染因子
VOC：Volatile Organic Componds 挥发性有机化合物
Ozone 臭氧
Good
Bad
距地面2025km
地表
P V-to-F
采样温度、采样压力和机箱温度传感器
Model 100E
H
T
HVPS REF
Байду номын сангаас
SWITCHER
ST P
SP CPU
BT
RT
V-to-F
参比检测器的信号传递也是一样的。同样， 反应室的温度（50C）由H和RT监测。
Model 100E
H
SWITCHER
T
HVPS REF
ST P
SP CPU
API SO2分析仪原理
增加一个泵，让样气通过反应室。
API SO2分析仪原理
样气中如果有SO2气体通过反应室， 214nm的紫外光子撞击SO2分子，产生 330nm的紫外荧光。
API SO2分析仪原理
增加一个330nm的滤光片(F)、凸透镜(L)和光电倍增管检测器 （PMT），可以检测荧光，并通过冷却PMT， 以降低信号的背 景噪声，因此需增加一个热电冷却器(C)减少PMT温度到7-9oC。
NO2* NO2 +h1100 nm
NO2*不稳定，很快会跃迁回基态， 同时释放出1100nm的光
Model 200E
O3 GEN Rx
O3Gen通过电弧放电，将空气中的O2转换 成O3，并将其输入到反应室。
Model 200E
O3 GEN Rx
SAMPLE
P
采样泵将样品抽入。
Model 200E
度传感器
Model 200E
H
SWITCHER
T
ST
SP
CPU BT
HVPS
RT V-to-F P MFT
DP
反应室温度需要控制在50o C，H是反应室的加 热装置，MFT是O3流量传感器，DP是差分压
力传感器，用于测量采样流量。
Model 200E NO NO2 NOx
Model 200E
以上是化学荧光法NO/NO2/NOX分析仪 的气路电路结构。
为保证仪器24小时不间断测量，样气首先需要经过一个5um的 PTFE（聚四氟乙烯、也称特氟龙）滤膜；为保证气路流量恒定 （650ml/min）和数值显示，配制一个限流孔装置和流量传感 器；另外也配置了样气温度和压力传感器；和为去除碳氢化合 物对测定影响，在气路上串联上去烃器（KICKER）。
API SO2分析仪原理
BT
RT
V-to-F
每30min，SHUTTER关闭一次。
SHUTTER
Model 100E
P 1/2
P/2
P(D/C)/2 - (S+O)
最后得到SO2浓度的计算公式。
日常维护
SO2 – API Model 100E
项目 更换滤膜 更换泵膜 清洗反应室 检查气路 工厂校准 检漏
时间 0.1 hr. 0.2 hr. 0.5 hr. 0.1 hr. 1.0 hr. 0.5 hr.
Model 200E
SWITCHER T
CPU
HVPS
P V-to-F
PMT输出的信号首先经过P转换成电压信号， 再通过V-to-F转换成频率信号输入CPU进行计
算和存储。
Model 200E
SWITCHER
T
ST
SP
CPU BT
HVPS
P V-to-F
T0、ST、SP和BT分别对应PMT的温度传感器、 采样温度传感器、采样压力传感器和机箱温
什么是悬浮颗粒物
PM10（particulate matter ）有些颗粒物因粒径 大或颜色黑可以为肉眼所见，比如烟尘。有些 则小到使用电子显微镜才可观察到。通常把空 气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物称为 PM10，又称为可吸入颗粒物或飘尘。可吸入 颗粒物的浓度以每立方米空气中可吸入颗粒物 的毫克数表示。
API NOX分析仪的日常维护
NO/NO2/NOx - Model 200E
项目 更换滤膜
清晰反应室 流量测试 测试转化炉效率 检查气路结构 工厂校准 检漏
耗时
0.1 hr. 0.5 hr. 0.1 hr. 0.5 hr. 0.1 hr. 1.0 hr. 0.5 hr.
频率
每两周 每年 每年 每半年 每年 每年 每年
—O3 P—M10/2.5/1.0 V—OC
API 400E
MetOne BAM 1020 Synspec GC955
AQMS-300 49i
BPM-200
sharp系列和toem系 列
GC 系列 无
监测因子及其危害
SO2、H2S：刺激呼吸道，与悬浮颗粒物有联合毒性作用。 NO、NO2、NOX：刺激呼吸器官，引起急性和慢性中毒。 CO：中毒，吸入浓度为0.5%的一氧化碳会造成死亡。 O3：地表臭氧对眼睛、呼吸道有侵蚀和损害作用，也对
Rx F
PMT
TEC
MOLY
NO/NOx SAMPLE
P
Nox =NO+NO2，.为了监测NO2，我们让样品通过/不通过转 化炉（MOLY，315oC），MOLY会将NO2转化成NO进行测量，
两者的差值即为NO2的浓度。
Model 200E
O3 GEN
AZV
Rx F
PMT
MOLY
TEC
AZV用于测量背景
大气监测站内部典型仪器
大气监测站内部典型仪器
大气监测站内部典型仪器
离子色谱
OC/EC
粒径谱仪
激光雷达
能见度仪和太阳光度计
颗粒物分析仪的采样装置
离子色谱的采样装置
NOY分析仪的转化炉
分析系统组成
数据传输示意图
通讯模块(LAN/PSTN)
GSM/CDMA模块
现场监控软件
AD模块
频率 每2周 每半年 每年 每年 每年 每年
API NOX分析仪
API NOX分析仪
API NOX 分析仪背部面板
Model 200E
O3
NO
O3和NO混合会产生化学荧光反应
API NOX 分析仪
O3 + NO NO2* +O2 首先反应会产生激发态的NO2*
和氧气
Model 200E
DI模块
DO模块
RS232
RS485
本次培训涉及的仪器仪表
API 100E SO2 分析仪 API 200E NOX 分析仪 API 300E CO分析仪 API 400E O3 分析仪 API 700E 动态校准仪 API 701 零气发生器 Synspec GC955系列VOC分析仪 TE 1405 颗粒物分析仪
环境空气自动监测系统简介
环保气站服务部 聚光科技（杭州）股份有限公司
2021年5月6日
主要内容
监测背景 监测因子及其意义
仪器构成和简介 站房和配套设施建设
其它
环境空气监测的背景和意义
空气是指包围在地球周围的气体。 空气质量的好坏反映了空气污染程度，
它是依据空气中污染物浓度的高低来判 断的。 为了准确地评估区域空气质量，我们需 要实时监测。
API SO2分析仪原理
第一步， 当SO2分子被恰当波长(190 nm - 230 nm)
的紫外光子撞击， 保留了一些过剩的 能量，引起SO2分子的其中一个电子跃 迁到一个更高能量轨道状态。在M100E 仪器的情况下，UV光源的一个波段的 光可以通过滤光片，受激发的气体限制 UV光的波长大约为214 nm。
O3现状II
VOC包括
POCPs 烯烃 芳香烃 丁二烯 乙炔 Therpenes Etc.
空气监测站分析仪器构成 灰霾监测因子
特殊监测因子
浊度
能见 度
气溶 胶
等等
VOC
常规监测因子
VOC 分析 SO2 NOX CO 仪
O3
颗粒 物
大气监测站采样设施
大气监测站采样设施
大气监测站内部概览
大气监测站机柜摆放
空气污染的主要来源
工业 自然界
其他
电厂 交通
大气污染物
原始的污染物 SO2 H2S NO NH3 CO CO2 VOCs PM O3
植物代谢气 细菌代谢气
其他
二次污染物 NO2 SO42NO3-
Aldheydes
光化学污染 O3 NO2
HNO2 HNO3 Radicals (OH, NO3, CnHn)
AQI指数
AQI-Air Quality Index。 2012年3月发布。
IAQI
AQI指数的影响
一般的监测因子及其所使用的仪器
API
自产
热电
S—O2
API 100E
N— Ox
API 200E
C—O
API 300E
AQMS-500 43i AQMS-600 42i AQMS-400 48i
项目中，通常M100E分析仪选装由CPU 控制的PTFE（特氟龙）零/满阀，主要 为了便于用户直接将校准气体接入仪器， 自动进行零/满检查或校准。
API SO2分析仪原理
M100E仪器测量方法的物理原理是紫 外荧光法，当紫外光在波长范围190 nm - 230 nm时，激发SO2后，产生荧光。这 个反应分两步进行。
O3 GEN
CFO
CFO
Rx
SAMPLE
P
通过限流孔将反应室压力控制在5” Hg.
Model 200E
O3 GEN Rx
SAMPLE
PMT
P
使用PMT监测由于NO产生的荧光
Model 200E
O3 GEN
Rx F
PMT
TEC
F是光栅 TEC是制冷片
SAMPLE P
Model 200E
O3 GEN
O3 GEN
DRYER F
Rx F
PMT
TEC
SAMPLE
MOLY
SF
SAMPLE
O
P
T
SPAN
I
O
N
D
ZER
O
P
Zero/Span阀用于切换样品和校准气体
Model 200E
HVPS
电路方面，首先是检测器PMT和高压电 源HVPS
Model 200E
CPU
HVPS
P V-to-F
PMT输出微弱的电流信号，经过前置放大器 板P，转换成电压信号，通过V-to-F转换成频 率信号输入到CPU进行计算和存储。
API SO2分析仪原理
第二步， 激发态的SO2分子，会自发跃迁回到基
态，并释放出330nm波长的光。 测量这个光强，可以计算出SO2的质量，
除以反应室体积，就得到SO2的浓度。
API SO2分析仪的信号传递
HVPS
首先，HVPS给PMT检测器供电
Model 100E
CPU
HVPS
P V-to-F
NO/NOx SAMPLE
P
Model 200E
O3 GEN
DRYER F
Rx F
PMT
TEC
MOLY
SAMPLE
P
DRYER和F用于过滤空气
Model 200E
O3 GEN
DRYER F
Rx F
PMT
TEC
MOLY D
SAMPLE
SF
P
SF用于过滤样品中的灰尘，D用于去除未反应的O3
Model 200E