大氣高精度溫室氣體連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范

ICSCCS點(diǎn)擊此處添加CCS號(hào)11IDB11/TXXXX—XXXX前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4溫室氣體高精度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)構(gòu)成 5日常運(yùn)行維護(hù) 26質(zhì)量保證和質(zhì)量控制 37數(shù)據(jù)有效性判定 4附錄A（資料性）日常巡檢記錄 5附錄B（規(guī)范性）標(biāo)準(zhǔn)氣體使用方法 7附錄C（規(guī)范性）性能審核方法 9附錄D（資料性）數(shù)據(jù)有效性判定標(biāo)記 11參考文獻(xiàn) DB11/TXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由北京市生態(tài)環(huán)境局提出并歸口。本文件由北京市生態(tài)環(huán)境局組織實(shí)施。本文件起草單位：北京市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、北京城市氣象研究院。本文件主要起草人：DB11/TXXXX—XXXX1大氣高精度溫室氣體連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了大氣溫室氣體（CO2、CH4）高精度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、日常運(yùn)行維護(hù)、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)有效性判斷等技術(shù)要求。本文件適用于采用大氣溫室氣體（CO2、CH4）高精度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)展監(jiān)測(cè)時(shí)的運(yùn)行與質(zhì)控。2規(guī)范性引用文件本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1高精度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)high-precisionautomaticmonitoring在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位使用高精度監(jiān)測(cè)方法對(duì)大氣中溫室氣體進(jìn)行連續(xù)的樣品采集、前處理、濃度分析的過(guò)程。3.2標(biāo)準(zhǔn)氣體standardgas經(jīng)過(guò)可靠量值溯源程序認(rèn)可的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，主要是以干潔空氣或合成空氣為底氣、被測(cè)物種濃度己知的混合氣，又稱(chēng)標(biāo)氣。[來(lái)源：GB/T33672-2017，2.3，有修改]3.3校準(zhǔn)標(biāo)氣calibrationstandardgas用以對(duì)監(jiān)測(cè)儀器繪制多點(diǎn)校準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)氣體，以下簡(jiǎn)稱(chēng)校準(zhǔn)氣。3.4目標(biāo)標(biāo)氣targetstandardgas用以檢查監(jiān)測(cè)儀器運(yùn)行狀況、穩(wěn)定性等用途的標(biāo)準(zhǔn)氣體，以下簡(jiǎn)稱(chēng)目標(biāo)氣。[來(lái)源：GB/T33672-2017，2.4，有修改]3.5樣品氣體samplegas由采樣口進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)待測(cè)量的環(huán)境空氣。4溫室氣體高精度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)構(gòu)成4.1監(jiān)測(cè)方法環(huán)境大氣通過(guò)采樣泵到達(dá)除水單元，排除水汽干擾的樣氣經(jīng)多路進(jìn)樣控制單元進(jìn)入監(jiān)測(cè)儀器，監(jiān)測(cè)利用被測(cè)量物質(zhì)CO2和CH4對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收特性，采用光腔衰蕩光譜法、離軸積分腔輸出光譜法等分析方法，得到高精度要求的CO2和CH4濃度。標(biāo)準(zhǔn)氣體通過(guò)前處理裝置依次進(jìn)入監(jiān)測(cè)儀器，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。DB11/TXXXX—XXXX24.2系統(tǒng)構(gòu)成4.2.1系統(tǒng)整體組成溫室氣體（CO2、CH4）高精度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由采樣及前處理裝置、監(jiān)測(cè)儀器、標(biāo)準(zhǔn)氣體單元以及數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備等部分組成，如圖1所示。圖1溫室氣體高精度連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖4.2.2采樣及前處理裝置主要包括進(jìn)氣過(guò)濾器、采樣管線、采樣泵、除水單元、多路進(jìn)樣控制單元及其他輔助裝置，用于采集樣品氣體或通入標(biāo)準(zhǔn)氣體并進(jìn)行水汽去除，經(jīng)多路進(jìn)樣控制單元的設(shè)置可控制進(jìn)入監(jiān)測(cè)儀器的氣體種類(lèi)、順序和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)樣品氣體和標(biāo)準(zhǔn)氣體的自由切換。4.2.3監(jiān)測(cè)儀器用于對(duì)樣品氣體中的CO2、CH4等進(jìn)行高精度監(jiān)測(cè)分析的儀器設(shè)備。監(jiān)測(cè)儀器原理主要包括光腔衰蕩光譜法、離軸積分腔輸出光譜法等方法。4.2.4標(biāo)準(zhǔn)氣體單元主要包括標(biāo)準(zhǔn)氣、鋼瓶、減壓閥等。用于分析和驗(yàn)證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況或檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)精密度、準(zhǔn)確度等。4.2.5數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備主要包括具有數(shù)據(jù)采集、控制及記錄功能的終端或組件等，用于采集、存貯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)，并基于所獲取的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸處理等。5日常運(yùn)行維護(hù)5.1基本要求5.1.1能夠滿足大氣高精度溫室氣體（CO2、CH4）連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)全年連續(xù)運(yùn)行，如出現(xiàn)故障或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常等情況，應(yīng)取有效措施及時(shí)處理，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。DB11/TXXXX—XXXX35.1.2監(jiān)測(cè)儀器主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)與儀器說(shuō)明書(shū)要求和系統(tǒng)安裝驗(yàn)收時(shí)的設(shè)置值保持一致。如確需對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)開(kāi)展參數(shù)調(diào)整試驗(yàn)和儀器性能測(cè)試，記錄測(cè)試結(jié)果并編制參數(shù)調(diào)整測(cè)試報(bào)告。5.2運(yùn)行維護(hù)5.2.1日常巡查應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安裝地點(diǎn)及輔助設(shè)備等，每周至少開(kāi)展1次現(xiàn)場(chǎng)巡檢。巡檢工作主要包括：a)檢查監(jiān)測(cè)儀器所在房間內(nèi)溫度濕度是否正常，溫度應(yīng)保持在25℃±5℃,相對(duì)濕度保持在80%以下；在冬、夏季節(jié)注意房間內(nèi)外溫差，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整室內(nèi)溫度或?qū)Σ蓸庸懿扇∵m當(dāng)?shù)目販卮胧?，防止因溫差造成采樣裝置出現(xiàn)冷凝水的現(xiàn)象；b)檢查采樣管路等前處理裝置運(yùn)行狀況，查看流量、溫度、氣路切換、除水效果等是否正常，并對(duì)氣路氣密性進(jìn)行檢查；c)檢查標(biāo)氣瓶是否漏氣，氣瓶壓力、分壓壓力及標(biāo)準(zhǔn)氣體消耗量是否正常；d)檢查監(jiān)測(cè)儀器工作狀態(tài)及工作參數(shù)是否正常，如有報(bào)警信息應(yīng)立即進(jìn)行排查并處理；e)檢查數(shù)據(jù)采集、傳輸與網(wǎng)絡(luò)通訊是否正常；f)檢查空調(diào)、排風(fēng)扇、電源等輔助設(shè)備的運(yùn)行狀況是否正常，必要時(shí)對(duì)空調(diào)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行清洗；g)檢查各種消防、安全設(shè)施設(shè)備是否完好齊全；h)檢查監(jiān)測(cè)儀器所在房間內(nèi)外部環(huán)境，是否有漏雨現(xiàn)象，及時(shí)清除周?chē)s草和積水，對(duì)監(jiān)測(cè)有影響的樹(shù)枝應(yīng)及時(shí)進(jìn)行剪除；i)做好日常巡檢記錄，見(jiàn)附錄A。5.2.2日常維護(hù)應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的儀器設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和故障處理。主要內(nèi)容包括：a)每日遠(yuǎn)程查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及儀器工作狀態(tài)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障檢測(cè)及排除，對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行清洗、維護(hù)或更換；b)定期更換和清潔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的過(guò)濾裝置，采樣入口處和采樣管路中的過(guò)濾器至少每年更換1次，并視過(guò)濾膜實(shí)際污染情況適當(dāng)增加更換頻次；其他干燥耗材必要時(shí)應(yīng)及時(shí)更換；c)每2年至少清潔1次室外采樣管，每次清潔后，應(yīng)進(jìn)行檢漏測(cè)試；d)定期檢查、清洗、更換儀器重要部件，對(duì)抽氣泵、散熱風(fēng)扇、氣路接頭、過(guò)濾器或接插件等普通易損件維修后，應(yīng)進(jìn)行目標(biāo)氣檢查；對(duì)機(jī)械部件、光學(xué)部件、檢測(cè)部件和信號(hào)處理部件等關(guān)鍵部件維修后，應(yīng)進(jìn)行儀器性能測(cè)試，合格后方可投入使用；e)每次故障檢修完成后，應(yīng)對(duì)檢修、校準(zhǔn)和測(cè)試情況進(jìn)行記錄。6質(zhì)量保證和質(zhì)量控制6.1標(biāo)氣標(biāo)氣的管理及使用應(yīng)符合如下要求：a)標(biāo)氣應(yīng)溯源至我國(guó)溫室氣體測(cè)量基準(zhǔn)標(biāo)尺或國(guó)際測(cè)量基準(zhǔn)標(biāo)尺，并在有效期內(nèi)使用；b)配備至少3瓶校準(zhǔn)氣（高、中、低濃度各1瓶）和至少1瓶目標(biāo)氣。建議高濃度校準(zhǔn)氣濃度在全年小時(shí)濃度的90百分位附近，中濃度校準(zhǔn)氣濃度在全年小時(shí)濃度的50百分位附近，低濃度校準(zhǔn)氣濃度在全年小時(shí)濃度的10百分位附近；建議目標(biāo)氣在全年小時(shí)濃度的40~60百分位之間；c)標(biāo)氣瓶應(yīng)使用兩級(jí)壓力調(diào)節(jié)閥控制，以保證穩(wěn)定輸出標(biāo)準(zhǔn)氣體；DB11/TXXXX—XXXX4d)標(biāo)氣瓶宜橫置固定；e)標(biāo)氣瓶壓力值低于2MPa時(shí)，應(yīng)更換新的標(biāo)氣。校準(zhǔn)氣與目標(biāo)氣不應(yīng)同時(shí)更換。6.2監(jiān)測(cè)儀器對(duì)監(jiān)測(cè)儀器的校準(zhǔn)及檢查應(yīng)符合如下要求：a)應(yīng)每月至少開(kāi)展1次標(biāo)準(zhǔn)氣校準(zhǔn)。通入不同濃度校準(zhǔn)氣后，使用最小二乘法繪制校準(zhǔn)曲線得到校準(zhǔn)方程，校準(zhǔn)方程用于對(duì)儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的修正。具體操作及計(jì)算方法應(yīng)符合附錄B的要b)建議每間隔23小時(shí)進(jìn)行1次目標(biāo)氣檢查。目標(biāo)氣檢查結(jié)果應(yīng)符合：CO2、CH4差值分別不超過(guò)±0.2ppm、±5ppb，否則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)檢查、維護(hù)和校準(zhǔn)。具體操作及計(jì)算方法應(yīng)符合6.3監(jiān)測(cè)儀器性能審核6.3.1精密度審核精密度審核時(shí)，監(jiān)測(cè)儀器示值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)≤0.05%。宜每年進(jìn)行1次精密度審核，具體操作及計(jì)算方法應(yīng)符合附錄C的要求。6.3.2準(zhǔn)確度審核向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通入不少于3個(gè)濃度的標(biāo)氣，使用最小二乘法繪制多點(diǎn)校準(zhǔn)曲線，用相關(guān)系數(shù)和目標(biāo)氣檢查結(jié)果對(duì)儀器準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要滿足以下要求：a)CO2/CH4校準(zhǔn)曲線方程相關(guān)系數(shù)r>0.9999；b)使用校準(zhǔn)曲線方程計(jì)算目標(biāo)氣的修正濃度值，CO2、CH4修正濃度值與標(biāo)稱(chēng)濃度值的差值應(yīng)分別不超過(guò)±0.2ppm、±5ppb。宜每年進(jìn)行1次準(zhǔn)確度審核，具體操作應(yīng)符合附錄C的要求，計(jì)算方法參考附錄B。7數(shù)據(jù)有效性判定7.1計(jì)算分鐘、小時(shí)和日均值時(shí)，一律使用監(jiān)測(cè)儀器修正后濃度值進(jìn)行計(jì)算。7.2氣路出現(xiàn)切換動(dòng)作，如冷阱管道切換、多層采樣氣路切換、標(biāo)準(zhǔn)氣體切換等而受影響數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)；監(jiān)測(cè)儀器啟動(dòng)至預(yù)熱完成時(shí)段內(nèi)的數(shù)據(jù)以及樣品氣體或標(biāo)準(zhǔn)氣體沖洗管路期間的數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)。7.3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障期間，如采樣管堵塞、樣氣未從進(jìn)樣口進(jìn)入、管路漏氣等出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)。7.4對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查、維修、保養(yǎng)、校準(zhǔn)等期間的數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)。7.5若目標(biāo)氣檢查不合格，則從上次目標(biāo)氣檢查合格的結(jié)束時(shí)刻至下1次目標(biāo)氣檢查合格時(shí)刻之間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)。7.6對(duì)于缺失和判斷為無(wú)效的數(shù)據(jù)應(yīng)標(biāo)識(shí)并注明原因，保留原始記錄。數(shù)據(jù)有效性判定標(biāo)記參考附錄D。DB11/TXXXX—XXXX5日常巡檢記錄日常巡檢記錄見(jiàn)表A.1。表A.1日常巡檢記錄123451234567123456712346表A.1日常巡檢記錄（續(xù)）5123412DB11/TXXXX—XXXX7（規(guī)范性）標(biāo)準(zhǔn)氣體使用方法B.1校準(zhǔn)氣使用方法B.1.1向監(jiān)測(cè)儀器依次從低到高通入至少3個(gè)已知濃度的校準(zhǔn)氣，每次通氣15分鐘，分別記錄監(jiān)測(cè)儀器對(duì)各濃度校準(zhǔn)氣的響應(yīng)濃度值，取后5分鐘均值為記錄結(jié)果。B.1.2用最小二乘法獲得校準(zhǔn)曲線的擬合方程，使用r代表最小二乘法計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)，見(jiàn)公式（B.式中：X——監(jiān)測(cè)儀器對(duì)校準(zhǔn)氣的響應(yīng)濃度值；Y——校準(zhǔn)氣標(biāo)稱(chēng)濃度值；a——為校準(zhǔn)曲線斜率；b——校準(zhǔn)曲線截距。B.1.3用公式（B.2）計(jì)算修正濃度值：式中：C——修正濃度，ppb或ppm；a為校準(zhǔn)曲線斜率；B——校準(zhǔn)曲線截距，ppb或ppm；C'——為樣氣濃度，ppb或ppm。B.2目標(biāo)氣使用方法B.2.1向監(jiān)測(cè)儀器通入已知濃度目標(biāo)氣，每次通氣15分鐘，待讀數(shù)穩(wěn)定后分別記錄監(jiān)測(cè)儀器對(duì)各濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體的響應(yīng)濃度值，取后5分鐘均值為記錄結(jié)果。B.2.2用公式（B.3）計(jì)算目標(biāo)氣修正濃度值：式中：S^''=aS^'+b………（B.3）式中：S''——目標(biāo)氣修正濃度值ppb或ppm；a——校準(zhǔn)曲線斜率；b——校準(zhǔn)曲線截距，ppb或ppm；S'——監(jiān)測(cè)儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體的響應(yīng)濃度值，ppb或ppm。B.2.3目標(biāo)氣檢查結(jié)果應(yīng)符合：CO2/CH4差值E不超過(guò)±0.2ppm/5ppb，當(dāng)檢查結(jié)果不滿足要求時(shí)，應(yīng)查找原因并處理；必要時(shí)縮短質(zhì)控時(shí)間間隔。用公式（B.4）計(jì)算目標(biāo)氣差值：DB11/TXXXX—XXXX8式中：E——目標(biāo)氣差值,ppb或ppm；S''——目標(biāo)氣修正濃度值,ppb或ppm；S——目標(biāo)氣標(biāo)稱(chēng)濃度值，ppb或ppm。DB11/TXXXX—XXXX9性能審核方法C.1精密度審核C.1.1審核方法對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行精密度審核之前，不改動(dòng)儀器任何設(shè)置參數(shù)，向監(jiān)測(cè)儀器通入某一濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度在全年小時(shí)濃度的50百分位附近，根據(jù)儀器示值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，來(lái)確定儀器的精密度。C.1.2審核流程監(jiān)測(cè)儀器精密度審核操作與相關(guān)參數(shù)計(jì)算應(yīng)符合如下要求：a)向監(jiān)測(cè)儀器通入標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄儀器示值yi。建議每次通氣30分鐘，取后15分鐘原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)參與計(jì)算。b)該儀器示值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差按照公式（C.1）、（C.2）計(jì)算：式中：SD——標(biāo)準(zhǔn)偏差；yi——標(biāo)準(zhǔn)氣體第i次測(cè)量值，Y為標(biāo)準(zhǔn)氣體測(cè)量平均值，n為測(cè)量次數(shù)。式中：RSD——相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差；SD——標(biāo)準(zhǔn)偏差；Y——標(biāo)準(zhǔn)氣體測(cè)量平均值。C.2準(zhǔn)確度審核C.2.1核方法準(zhǔn)確度審核方法同標(biāo)準(zhǔn)氣體使用方法（附錄B向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依次從低到高通入至少3個(gè)已知濃度的標(biāo)氣，用最小二乘法獲得多點(diǎn)校準(zhǔn)曲線，用相關(guān)系數(shù)和目標(biāo)氣檢查結(jié)果對(duì)儀器準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)價(jià)。C.2.2審核流程C.2.2.1監(jiān)測(cè)儀器準(zhǔn)確度審核操作與相關(guān)參數(shù)計(jì)算應(yīng)符合如下要求：a)向監(jiān)測(cè)儀器依次從低到高通入至少3個(gè)已知濃度的校準(zhǔn)氣，每次通氣15分鐘，分別記錄監(jiān)測(cè)儀器對(duì)各濃度校準(zhǔn)氣的響應(yīng)濃度值，取后5分鐘均值為記錄結(jié)果，用最小二乘法獲得監(jiān)測(cè)儀器校淮曲線的擬合方程，如公式（B.1）所示；b)將目標(biāo)氣儀器響應(yīng)值代入校準(zhǔn)曲線的擬合方程，用公式（B.3）、（B.4）計(jì)算出差值；c)對(duì)所獲校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)和差值應(yīng)符合：CO2、CH4校準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均應(yīng)滿足r>0.9999；CO2、CH4差值分別不超過(guò)±0.2ppm、±5ppb。DB11/TXXXX—XXXXC.2.2.2若其中任何一項(xiàng)指標(biāo)不滿足要求,則需對(duì)監(jiān)測(cè)儀器及系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)、檢修，直至檢驗(yàn)指標(biāo)符合要求。DB11/TXXXX—XXXX（資料性）數(shù)據(jù)有效性判定標(biāo)記數(shù)據(jù)有效性判定標(biāo)記見(jiàn)表D.1。表D.1數(shù)據(jù)有效性判定標(biāo)記CaliberationSequenceDB11/TXXXX—XXXX參考文獻(xiàn)[1]GB/T33672—2017大氣甲烷光腔衰蕩光譜觀測(cè)系統(tǒng)[2]G