《環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范》編制說明4149個國家和地區(qū)的代表參加《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方第三次會議，七十五屆聯(lián)合國大會提到2030年前達2022年，依托于上海市環(huán)境監(jiān)測中心碳監(jiān)測評估試點工作項目，研究不同2023年5月，根據(jù)《上海市環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會團體標準管理辦法》等有關(guān)規(guī)定，協(xié)會組織開展團體標準《環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行2023年7月-2024年4月，針對《環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系數(shù)驗證實驗。實驗結(jié)束后，總結(jié)實驗數(shù)據(jù)，編寫《環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運行和質(zhì)控技術(shù)規(guī)范》和《環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測2024年4月16日為加強協(xié)會團體標準大氣中溫室氣體濃度變化相對其他大氣成分較小，比如CO2濃度年際變化求須達到0.1ppm，考慮到本底大氣CO2濃度約410ppm，則相對誤差應小于度、濕度、氣壓等因素都有可能影響CO2監(jiān)測的精度，因此高質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)高精度的監(jiān)測要求等都迫切需要探索出成體系的針對不同原理環(huán)境空氣二氧化主要的溫室氣體中CO2作為壽命最長的溫室氣體，其濃度對增強溫室效應和評估CO2濃度，許多研究機構(gòu)和監(jiān)管部門采用了各種連續(xù)在線監(jiān)測技術(shù)。然境空氣中的CO2在線觀測技術(shù)與方法，建立統(tǒng)一的質(zhì)控技術(shù)規(guī)范對開展高精度二氧化碳監(jiān)測工作至關(guān)重要。通過制定科學、嚴謹?shù)馁|(zhì)控標準，可以促進CO2包括ABB（中國）有限公司、北京邁特高科技術(shù)有限公司、北京普瑞億科科技成員一年多時間調(diào)研并測試、參與環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)運化碳測量離軸積分腔輸出光譜法等但缺少對于不同原理的環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)監(jiān)測技術(shù)的相關(guān)標準，缺少針對高精度WMO/GAW設立了嚴格的數(shù)據(jù)質(zhì)量目標，并配套建立了系統(tǒng)的量值溯源與WMO/GAW通過設立中心校準實驗室，研制了一系列不同濃度的標準氣體作為WMO/GAW建立了量值傳遞與質(zhì)量控制體系。WMO/GAW、ICOS等全球和區(qū)目前國內(nèi)缺少對于不同原理的高精度監(jiān)測環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動光譜法等連續(xù)自動監(jiān)測系數(shù)對環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)進行監(jiān)測時的運行管理與圖1本規(guī)范制定的技術(shù)路線動監(jiān)測系統(tǒng)對環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)進行監(jiān)測時的運行管理與質(zhì)量控制，其他6.2.3光腔衰蕩光譜法cavityring-dow6.2.4離軸積分腔輸出光譜法off-axisintegratedcavityoutpu6.2.5傅里葉變換紅外光譜法Fouriertransforminfrare6.2.6中紅外激光直接吸收光譜法mid-infraredlase6.2.7光學反饋腔增強紅外吸收光譜法cavity-feedbackcavity-enhancedenbanceabsorption環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)一般由樣品采集及處理單元、樣氣/標氣選擇單元、主機單元、標氣單元、數(shù)據(jù)采集處理單元以及其它輔助單元圖2系統(tǒng)構(gòu)成示意圖樣品采集和處理單元主要由采樣塔、采樣管路、采樣泵、過濾器、壓力/流量控制模塊、溫度平衡設備、除濕設備等組成，用于環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連樣氣/標氣選擇單元主要由質(zhì)量流量控制器、氣流控制開關(guān)、樣氣/標氣選擇數(shù)據(jù)采集處理單元用于采集、處理和存儲CO2監(jiān)測數(shù)據(jù)，并能按指令傳輸儀進氣流量和壓力應保證分析儀正常運行，對于未內(nèi)置壓力/流量控制模塊的分a）樣氣從室外進樣口至分析儀的駐留時間b）進氣過濾器能去除粒徑大于5μm顆粒物，推薦使用不銹鋼或聚四氟乙c）樣氣在進人樣氣/標氣選擇單元之前應經(jīng)過e）除濕裝置對待測組分無明顯吸附或化學反應建議采用不銹鋼或者硬質(zhì)玻璃材質(zhì)，除水效率大于99%，推薦樣氣經(jīng)過低于-50℃環(huán)境脫水除水。雖a）采樣管線對CO2無污染、吸附或破壞作b）在不同管路之間切換時密封性要好，不漏氣，無交叉污染，并可編程控對環(huán)境空氣中濃度范圍350×10-6mol/mol~520×10-6mol/mol的Ca)具備手動和/或自動校準的功能，工作氣校準可采用單點校準和多點校準e)工作氣與目標氣不應同時更換。建f)標氣瓶使用兩級減壓調(diào)節(jié)閥控制，以保證輸出標氣的壓力恒定。減壓閥g)標氣瓶應放置在站房內(nèi)溫度和濕度穩(wěn)定處，或保存在氣瓶柜中，并避免i)標氣使用超出證書有效期時，應重新定值。表1建議校正方法及最少使用的標氣數(shù)量分析方法校正方法低濃度標氣數(shù)量（350×10-6mol/mol-400×10-6mol/mol）中濃度標氣數(shù)量（400×10-6mol/mol-500×10-6mol/mol）高濃度標氣數(shù)量（500×10-6mol/mol-650×10-6mol/mol）光腔衰蕩光譜法單點或兩點校正010傅里葉變換紅外光譜法單點或兩點校正010離軸積分腔輸出光譜法多點校正111中紅外激光直接吸收光譜法兩點校正101光學反饋腔增強激光吸收光譜法兩點校正101轉(zhuǎn)換、計算功能，能夠依據(jù)儀器內(nèi)部校正信息或外標法換算樣氣中CO2濃度，各原理分析儀進氣流量和壓力應保證分析儀正常運行，對于未內(nèi)置壓力/流表2流量與壓力要求分析方法流量要求壓力要求光腔衰蕩光譜法＜400mL/min399.97-1333.22hPa傅里葉變換紅外光譜法500~1500ml/min＜1000hPa離軸積分腔輸出光譜法>400ml/min>1013.25hPa中紅外激光直接吸收光譜法50~500ml/min＜344.74hPa光學反饋腔增強激光吸收光譜法>300ml/min儀器安全工作范圍表3除水要求與水汽指標分析方法除水要求水汽指標光腔衰蕩光譜法除去液態(tài)水無傅里葉變換紅外光譜法除去氣態(tài)水無離軸積分腔輸出光譜法除去氣態(tài)水80%RH以下中紅外激光直接吸收光譜法除去氣態(tài)水30%RH以下光學反饋腔增強激光吸收光譜法除去氣態(tài)水10%RH以下環(huán)境空氣二氧化碳(CO2)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)應連續(xù)不間斷運行，具有故障指監(jiān)測儀器主要技術(shù)參數(shù)應與儀器說明書要求和系統(tǒng)安裝驗收時的設置值保a）檢査站房內(nèi)溫度是否保持在25℃±5℃,建議24小時變化幅度不超過±2℃,相對濕度保持在80%以下。在冬、夏季節(jié)應注意站房內(nèi)外溫差，及時調(diào)整站房溫度或?qū)Σ蓸庸懿扇∵m當?shù)臏乜卮胧┓乐挂驕夭钤斐刹蓸友b置b）檢查采樣管進氣、排氣是否正常。檢査抽氣泵工作是否正常。若配有閥d）檢查標氣瓶是否漏氣，檢査標氣消耗情況，壓力值接近500psi時需更g）檢查空調(diào)、電源等輔助設備的運行狀況是否正常，檢查站房空調(diào)機的過j）檢查避雷設施是否正常，子站房屋是否有漏雨現(xiàn)象。a）每日遠程查看監(jiān)測數(shù)據(jù)及儀器工作狀態(tài)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常時，應及時至現(xiàn)b）每周進行儀器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時鐘檢查，確保時鐘偏差不超過30秒。應c）每周檢查儀器配備的干燥系統(tǒng)等，包括設備工作狀態(tài)參數(shù)、干燥后水汽g）根據(jù)儀器說明書的要求，定期更換和清潔儀器設備中的過濾裝置。采樣入口處和采樣管路中的過濾器至少每年更換1次，顆粒物濃度較高地區(qū)或濃b）離軸積分腔輸出光譜儀應定期檢查高反射率透鏡是否潔凈，受到污染應d）中紅外高精度光譜儀每季度檢查抽氣泵潤滑油對出現(xiàn)故障的儀器設備應及時進行針對性的檢查和維修。a)應在24小時內(nèi)響應，原則上7天內(nèi)完成修復。b)根據(jù)儀器制造商提供的維修手冊要求，開展故障判斷和檢修。c)對于在現(xiàn)場能夠診斷明確，并且可以通過簡單更換備件解決的故障，應及時檢修并盡快恢復正常運行。d)對于不能在現(xiàn)場完成故障檢修的儀器，應送至系統(tǒng)支持實驗室或儀器制造商進行檢查和維修，并及時采用備用儀器開展監(jiān)測。e)對泵膜、散熱風扇、氣路接頭、顆粒物過濾器或接插件等普通易損件維修后，應進行目標氣檢查。對機械部件、光學部件、檢測部件和信號處理部件等關(guān)鍵部件維修后，應進行校準和儀器性能測試，測試合格后，方可投入使用。f)每次故障檢修完成后，應對檢修、校準和測試情況進行記錄并存檔。城市地區(qū)使用2瓶工作氣（1瓶高濃度濃度的90百分位附近，低濃度工作氣濃度在全年小時濃度的10百分位附近。氣校準周期建議不超過7天。光學反饋腔增強激光吸收光譜法在水汽濃法在CO2濃度較大的環(huán)境下進行監(jiān)測時，宜適當增加校準頻率。其他原儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)的修正。計算方法詳見附錄A工作氣校準方法及目標氣檢d)高精度監(jiān)測儀器宜按照一定時間間隔進行1次目標氣檢查。當發(fā)值，CO2修正濃度值與標稱濃度值的差值高精度監(jiān)測儀器應不超過±0.2×10-62)儀器產(chǎn)生的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)需要使用校準方程計算得到校準值，數(shù)據(jù)統(tǒng)計3)對儀器進行檢查、校準、維護保養(yǎng)或儀器出現(xiàn)故障等非正常監(jiān)測期間的4)若目標氣檢查不合格，且判斷為因監(jiān)測系統(tǒng)故障導致時，則從上次合格5)應標記受局地污染事件、局地人為與自然干擾情6)對于缺失和判斷為無效的數(shù)據(jù)均應），圖3測試氣路圖（1）將測試標氣和線性測試所用標氣連接減壓閥后連接到閥箱，通過三通）；（3）依次打開標氣的總閥和二級減壓閥，根據(jù)測試需要調(diào)節(jié)二級減壓閥壓量范圍應根據(jù)儀器情況盡可能大。通入某一濃度標氣，進樣20分鐘取測試時間值進行分析，計算后5分鐘分鐘平均數(shù)據(jù)的1倍20分鐘，然后取測試時間段后5分鐘數(shù)據(jù)進行分鐘平均，將后5分鐘的分鐘平均數(shù)據(jù)的均值作為儀器響應值進行分析，計算后5分鐘的分鐘平均數(shù)據(jù)的1利用多瓶標氣組成的標氣組（350-600ppm）對儀器的線性進行測試，每個器線性，確定適用的長期運行標定方法（單瓶標定、雙后5分鐘的分鐘平均數(shù)據(jù)的均值作為儀器響應離軸積分腔輸出光譜儀（B公司B1型儀器）,儀器額定流量儀器進樣流量低于400ml/min以下時，儀器壓力報警，因此需要保證流量在表4進樣流量測試結(jié)果測試原理進樣流量（ml/min）CO2響應濃度（ppm）精度光腔衰蕩光譜法225415.099250415.110275415.106離軸積分腔輸出光譜法400441.2110.100450442.0160.085500442.0190.085中紅外激光直接吸收光譜法（E公司439.7200.010200439.7290.004300440.0240.010光學反饋腔增強激光吸收光譜法200439.8560.065300439.8170.115400439.7990.095通過流量測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光腔衰蕩光譜儀在三個流量下測量值浮動范圍~0.01ppm，最大僅為0.011ppm。），具的性能參數(shù)范圍內(nèi)。其中，在近似450-500ml/min的范圍內(nèi)改變流量對于儀光腔衰蕩光譜儀（A公司A1型儀器儀器進樣壓力需在300-1000torr），），表5進樣壓力測試結(jié)果測試原理進樣壓力（psi）CO2響應濃度（ppm）精度光腔衰蕩光譜法8.7415.111415.091415.095離軸積分腔輸出光譜法442.0880.085442.1240.08222.0442.0190.085中紅外激光直接吸收光譜法（D公司D1型儀器）499.3980.0204.0499.2150.0105.0499.1730.030中紅外激光直接吸收光譜法（E公司E1型儀器）439.9570.019439.7250.00320.0439.5990.019光學反饋腔增強激光吸收光譜法5.00439.6050.120439.5650.098439.9760.19120.0440.4900.08330.0440.4400.080通過壓力測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光腔衰蕩光譜儀在三個壓力下測量值浮動范圍體可優(yōu)于0.1ppm。光學反饋腔增強激光吸收光譜儀在較大的進樣壓力范圍內(nèi)），），），表6水汽濃度測試結(jié)果測試原理水汽濃度CO2響應濃度（ppm）與干氣差值光腔衰蕩光譜法0%RH472.19140%RH472.1560.03560%RH472.1660.02580%RH472.1760.015離軸積分腔輸出光譜法0%RH393.52330%RH393.537-0.01440%RH393.581-0.05850%RH393.629-0.10660%RH393.678-0.15570%RH393.704-0.18180%RH393.720-0.19790%RH393.745-0.222傅里葉變換紅外光譜法0%RH472.31840%RH472.1560.16260%RH472.1820.13680%RH472.176中紅外激光直接吸收光譜法（D公司D1型儀器）0%RH499.38030%RH499.1560.22440%RH499.2290.15160%RH499.0820.29880%RH499.0040.37695%RH499.2040.176中紅外激光直接吸收光譜法（E公司E1型儀器）0%RH501.47120%RH501.509-0.03840%RH501.536-0.06560%RH501.556-0.08580%RH501.583光學反饋腔增強激光吸收光譜法0%RH501.37720%RH498.6752.70240%RH495.3506.02760%RH495.3366.04180%RH495.7855.592與干氣（未加濕）差值的也可滿足高精度的0.2ppm要求，離軸積分腔輸儀在90%RH的水汽濃度下超出0.2ppm。中紅外激光直接吸收光譜儀（D公司），用較高標準作為質(zhì)控參數(shù)要求。離軸積分腔輸出光譜儀需保證水汽濃度在90%RH以下，中紅外激光直接吸收光譜儀要求較需保證水汽濃度在3表7線性測試測試原理CO2標稱值（ppm）CO2測量值（ppm）CO2線性擬合修正值（ppm）CO2殘差（ppm）光腔衰蕩光譜法450.81450.778450.8310.021390.37390.354390.3820.012415.07415.050415.0880.018430.04429.956430.001-0.039404.86404.815404.849-0.011離軸積分腔輸出光譜法363.72367.022364.4980.778401.96404.414401.532-0.428448.48451.226447.896-0.091501.46505.214501.369-0.584604.57609.739604.8960.326傅里葉變換紅外光譜551.3551.24551.280.02法449.0449.09449.050.04350.2350.30350.180.02中紅外激光直接吸收光譜法（D公司D1型儀器）382.27372.860382.0910.179399.3399.2770.023450.82442.019450.988-0.168500.25491.656500.437-0.187599.43590.870599.2760.154中紅外激光直接吸收光譜法（E公司E1型儀器）363.72363.556363.558-0.002401.96402.174401.9930.181448.48448.525448.750-0.225501.46501.993502.001-0.008604.57605.692605.6370.055光學反饋腔增強激光吸收光譜法363.72363.784363.7250.005401.96401.849401.824-0.136448.48448.455448.472-0.008501.46501.393501.458-0.002604.57604.801604.9590.389圖4光腔衰蕩光譜法線性測試圖5離軸積分腔輸出光譜法線性測試圖6傅里葉變換紅外光譜法線性測試圖7中紅外激光直接吸收光譜法（D公司D1型儀器）線性測試圖8中紅外激光直接吸收光譜法（E公司E1型儀器）線性測試圖9光學反饋腔增強激光吸收光譜法線性測試光直接吸收光譜法（D公司D