激光技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用操作規(guī)程一、概述

激光技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中具有高精度、高靈敏度、快速響應(yīng)等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于大氣成分分析、水質(zhì)檢測、土壤成分分析等領(lǐng)域。本規(guī)程旨在規(guī)范激光技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的操作流程，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。操作人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟悉激光設(shè)備原理及安全規(guī)范，嚴格按照規(guī)程執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)。

二、操作準(zhǔn)備

（一）設(shè)備檢查

1.檢查激光儀器的電源、光源、探測器等部件是否完好。

2.確認儀器校準(zhǔn)狀態(tài)，包括波長校準(zhǔn)、光強校準(zhǔn)等。

3.檢查采樣系統(tǒng)（如采樣泵、過濾器）是否密封良好，無泄漏。

（二）試劑與耗材準(zhǔn)備

1.準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)氣體（如CO?、SO?、NO?等）用于校準(zhǔn)。

2.準(zhǔn)備空白樣品（無污染物對照樣品）。

3.檢查采樣瓶、吸收液等耗材是否潔凈且在有效期內(nèi)。

（三）場地選擇

1.選擇無遮擋、風(fēng)速小于2m/s的開闊區(qū)域。

2.遠離工業(yè)排放源、交通干道等干擾源。

3.確認地面平整，便于設(shè)備固定。

三、操作步驟

（一）儀器校準(zhǔn)

1.連接標(biāo)準(zhǔn)氣體，輸入濃度值，調(diào)整儀器讀數(shù)至標(biāo)準(zhǔn)值。

2.使用空白樣品進行零點校準(zhǔn)，確?；€穩(wěn)定。

3.重復(fù)校準(zhǔn)3次，記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

（二）樣品采集與測量

1.安裝采樣探頭，連接采樣系統(tǒng)。

2.啟動采樣泵，設(shè)定采樣時間（如10分鐘）。

3.待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄實時數(shù)據(jù)（如濃度、流速）。

（三）數(shù)據(jù)記錄與處理

1.記錄環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、氣壓）。

2.導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)，使用專業(yè)軟件進行統(tǒng)計分析。

3.生成監(jiān)測報告，標(biāo)注樣品編號、測量時間等信息。

四、安全注意事項

（一）個人防護

1.佩戴護目鏡，避免激光直射眼睛。

2.穿戴防靜電工作服，防止靜電干擾。

（二）設(shè)備安全

1.避免在雷雨天氣使用戶外設(shè)備。

2.定期清潔光學(xué)部件，防止灰塵影響測量精度。

（三）應(yīng)急處理

1.如遇設(shè)備故障，立即停止操作并報告。

2.采樣過程中如發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，重新校準(zhǔn)或更換樣品。

五、維護保養(yǎng)

（一）日常維護

1.每日檢查設(shè)備電源及連接線。

2.每周清潔采樣探頭，更換吸收液。

（二）定期校準(zhǔn)

1.每月進行一次波長校準(zhǔn)，每季度進行一次光強校準(zhǔn)。

2.保存校準(zhǔn)記錄，建立設(shè)備檔案。

六、質(zhì)量控制

（一）平行樣品檢測

1.每批樣品至少設(shè)置2個平行樣品。

2.計算樣品間相對偏差，確保偏差小于5%。

（二）比對測試

1.每月參與實驗室間比對，與參考方法結(jié)果偏差不超過±10%。

2.分析偏差原因，優(yōu)化操作流程。

**一、概述**

激光技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中具有高精度、高靈敏度、快速響應(yīng)、非接觸式測量以及可選擇性激發(fā)特定物質(zhì)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于大氣成分分析（如氣體污染物濃度、氣溶膠粒徑分布）、水質(zhì)檢測（如濁度、懸浮物）、土壤成分分析（如元素含量）以及遙感監(jiān)測等領(lǐng)域。本規(guī)程旨在提供一套系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的操作指南，規(guī)范使用激光技術(shù)進行環(huán)境監(jiān)測的各個環(huán)節(jié)，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和可比性。操作人員必須經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)，充分理解激光原理、設(shè)備特性及安全規(guī)范，并嚴格遵守本規(guī)程執(zhí)行各項監(jiān)測任務(wù)。

**二、操作準(zhǔn)備**

（一）設(shè)備檢查與校準(zhǔn)

1.**全面檢查**：

***電源系統(tǒng)**：確認電源線連接牢固，無破損，插座接地良好。檢查設(shè)備電源適配器是否匹配，指示燈是否正常亮起。

***激光光源**：目視檢查激光器窗口是否潔凈無劃痕，光路中無明顯遮擋或雜質(zhì)。檢查激光輸出功率或強度是否在正常范圍內(nèi)（參考設(shè)備說明書標(biāo)準(zhǔn)值，如輸出功率應(yīng)在XmW±Y%范圍內(nèi)）。

***探測器系統(tǒng)**：檢查光電探測器（如光電二極管、光電倍增管）連接是否穩(wěn)固，信號線有無損壞。檢查探測器響應(yīng)是否穩(wěn)定，暗電流是否在允許范圍內(nèi)。

***機械部件**：檢查樣品倉、流動池、掃描機構(gòu)等運動部件是否運轉(zhuǎn)順暢，無卡頓或異響。確認采樣接口（如進樣口、氣體進出口）密封性良好。

***數(shù)據(jù)接口與軟件**：檢查與計算機或數(shù)據(jù)記錄器的連接是否正常，確認配套分析軟件已安裝、更新，并處于可運行狀態(tài)。

2.**校準(zhǔn)流程**：

***波長校準(zhǔn)**：使用已知波長的標(biāo)準(zhǔn)具（如光柵或棱鏡）配合光譜儀（若配備）或特定波長計，核對激光器輸出波長是否與設(shè)定值一致，偏差應(yīng)小于±0.1nm。

***光強/透過率校準(zhǔn)**：使用標(biāo)準(zhǔn)光闌或已知透過率的標(biāo)準(zhǔn)片，校準(zhǔn)探測器響應(yīng)與輸入光強的線性關(guān)系。對于吸收式監(jiān)測，需使用標(biāo)準(zhǔn)氣體（如使用濃度為100ppm的CO?標(biāo)準(zhǔn)氣校準(zhǔn)CO?分析儀）進行響應(yīng)校準(zhǔn)，確保儀器讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)氣濃度對應(yīng)關(guān)系準(zhǔn)確（允許偏差通常小于±2%或±1ppb，依據(jù)具體儀器要求）。

***基線校準(zhǔn)**：在無樣品或使用純凈背景氣體（如清潔空氣）條件下，運行儀器一段時間，穩(wěn)定后記錄為零基線。此步驟應(yīng)在每次測量前或長時間停機后重新進行。

3.**校準(zhǔn)記錄**：詳細記錄每次校準(zhǔn)的日期、時間、操作人員、使用的標(biāo)準(zhǔn)器型號及編號、校準(zhǔn)參數(shù)、校準(zhǔn)結(jié)果及偏差、校準(zhǔn)曲線（如有）等信息，并存檔。

（二）試劑與耗材準(zhǔn)備

1.**標(biāo)準(zhǔn)氣體**：

*選擇符合ISO或相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如ISO17025）的純凈氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

*檢查標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)簽信息（成分、濃度、批號、有效期、不確定度、制備單位）是否清晰完整。

*確認標(biāo)準(zhǔn)氣體壓力在標(biāo)定范圍內(nèi)，并按要求儲存（如氣瓶需直立存放，避免陽光直射和高溫）。

*使用時注意氣瓶安全，緩慢開啟閥門，避免快速放氣沖擊儀器。

2.**采樣介質(zhì)**：

***氣體采樣**：準(zhǔn)備清潔的采樣袋或采樣瓶（需預(yù)先用待測氣體或清潔空氣清洗3-5次），確保無異味或雜質(zhì)殘留。根據(jù)監(jiān)測需求選擇合適的流量計和過濾器（明確過濾材質(zhì)、孔徑、阻力）。

***水質(zhì)采樣**：準(zhǔn)備潔凈的采樣瓶（如玻璃瓶或聚乙烯瓶，根據(jù)待測物質(zhì)選擇），采樣前用待測水樣潤洗2-3次。如需現(xiàn)場測量濁度等參數(shù)，準(zhǔn)備配套的消解槽或混勻裝置。

3.**吸收液/試劑**（如適用）：對于激光吸收光譜法，需準(zhǔn)備所需吸收液（如NDIR法測CO?常用的堿溶液），檢查試劑純度、濃度（使用移液管和天平精確配制并標(biāo)定）、有效期，并按需避光保存。

4.**清潔用品**：準(zhǔn)備無絨布、超純水、異丙醇（若需）等清潔物料，用于清潔光學(xué)窗口、樣品池等部位。

5.**耗材清單核對**：操作前核對所需試劑、耗材是否齊全，檢查包裝是否完好，有效期是否滿足本次監(jiān)測需求。

（三）場地選擇與環(huán)境控制

1.**測量點位選擇**：

*根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)（如大氣污染物濃度、水體質(zhì)量）選擇具有代表性的點位。

*避開高大建筑物、樹木、電線等可能產(chǎn)生光學(xué)干擾或氣流干擾的障礙物。

*對于大氣監(jiān)測，通常選擇距離地面1-2米的高度，確保采樣在近地面混合層進行。

*對于水體監(jiān)測，選擇水流穩(wěn)定、無明顯擾動、距離岸邊適當(dāng)距離的點位。

2.**環(huán)境條件要求**：

***溫度**：保持環(huán)境溫度在設(shè)備允許的工作范圍內(nèi)（通常為15°C-30°C），避免溫度劇烈波動影響儀器性能和樣品性質(zhì)。

***濕度**：相對濕度宜控制在40%-80%之間，過高濕度過低可能影響設(shè)備電路或光學(xué)元件。

***振動與電磁干擾**：選擇遠離振動源（如大型設(shè)備）和強電磁干擾源（如高頻焊機）的位置，必要時采取屏蔽措施或使用抗震墊。

***光照**：部分激光測量對環(huán)境雜散光敏感，必要時使用遮光罩或選擇傍晚、夜間等光照較暗時段進行測量（尤其對于激光雷達等遙感技術(shù)）。

3.**場地布置**：

*確保設(shè)備放置平穩(wěn)，地面承載能力滿足設(shè)備重量要求。

*對于移動式測量，固定設(shè)備需牢固可靠，防止測量過程中晃動。

*確保有足夠的空間進行設(shè)備操作、樣品更換和記錄工作。

*布設(shè)采樣路徑，確保采樣系統(tǒng)連接順暢，無扭結(jié)或壓迫。

**三、操作步驟**

（一）儀器啟動與預(yù)熱

1.**開啟電源**：按設(shè)備說明書規(guī)定的順序開啟電源，先開輔助電源（如泵、加熱器），后開主電源。

2.**系統(tǒng)自檢**：等待儀器完成自檢程序（通常數(shù)分鐘），觀察屏幕顯示或指示燈狀態(tài)，確認無錯誤提示。

3.**預(yù)熱**：根據(jù)設(shè)備要求，啟動后需預(yù)熱一段時間（如15-30分鐘）。預(yù)熱期間，儀器可能進行內(nèi)部校準(zhǔn)或參數(shù)初始化，此時不宜進行正式測量。

（二）樣品引入與測量

1.**連接采樣系統(tǒng)**：

***氣體采樣**：將采樣泵、過濾器、采樣探頭等按流程連接至激光儀器的樣品輸入端。檢查管路連接是否密封，無泄漏。設(shè)定采樣流量（根據(jù)設(shè)備要求，通常為幾十至幾百毫升/分鐘），確保流量穩(wěn)定。

***水質(zhì)采樣**：將采樣瓶固定在樣品倉內(nèi)，按照設(shè)備說明書的指引，通過進樣閥或注射器將水樣引入測量池（流動池或靜態(tài)池）。確保樣品充滿測量池且無氣泡。

2.**參數(shù)設(shè)置**：

*在儀器控制軟件或面板上設(shè)置測量參數(shù)，包括：

*待測物質(zhì)名稱或通道選擇。

*測量模式（實時連續(xù)監(jiān)測、積分平均等）。

*積分時間（根據(jù)信號穩(wěn)定性和響應(yīng)速度選擇，如1-10秒）。

*報警閾值（如需設(shè)置）。

*數(shù)據(jù)記錄頻率。

3.**開始測量**：

*確認樣品引入正確，測量參數(shù)設(shè)置無誤后，啟動測量程序。

*觀察儀器實時顯示的數(shù)值和狀態(tài)，檢查信號是否穩(wěn)定，基線是否平穩(wěn)。

*對于連續(xù)監(jiān)測，記錄起始時間、測量點位、環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度等）。

（三）數(shù)據(jù)采集與記錄

1.**實時監(jiān)控**：在測量過程中，密切關(guān)注儀器讀數(shù)變化，特別是在濃度較高或環(huán)境條件變化時，判斷數(shù)據(jù)是否異常（如出現(xiàn)突跳、無法穩(wěn)定等）。

2.**數(shù)據(jù)記錄**：

***自動記錄**：利用儀器配套軟件，設(shè)置自動記錄數(shù)據(jù)，包括時間戳、濃度值、環(huán)境參數(shù)等。確保存儲介質(zhì)（如硬盤、U盤）有足夠空間。

***手動記錄**：同時，操作人員在現(xiàn)場記錄關(guān)鍵信息，如：

*日期、時間（精確到分鐘）。

*測量點位編號/名稱。

*樣品類型（氣體/水體）。

*使用的標(biāo)準(zhǔn)氣信息（批號、濃度）。

*采樣流量、采樣體積（如適用）。

*現(xiàn)場環(huán)境條件（溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速）。

*儀器編號、操作人員簽名。

*任何異常情況描述及處理措施。

3.**數(shù)據(jù)檢查**：測量結(jié)束后，檢查記錄的數(shù)據(jù)是否完整、格式是否正確，核對時間戳是否連續(xù)。

（四）測量結(jié)束與樣品處理

1.**停止測量**：按程序停止測量程序，關(guān)閉采樣泵等輔助設(shè)備。

2.**樣品回收/處理**：

***氣體采樣**：根據(jù)需要，放空采樣袋或收集剩余氣體。如使用采樣瓶，蓋緊瓶蓋，按要求保存或立即處理（如現(xiàn)場分析后棄去或帶回實驗室分析）。

***水質(zhì)采樣**：取出采樣瓶，蓋緊瓶蓋，避免光照和溫度劇烈變化。如需現(xiàn)場分析，立即進行測量；如需送實驗室，按要求保存（如加入保存劑）并記錄保存條件。

3.**設(shè)備清潔**：清潔采樣探頭、光學(xué)窗口、樣品池等接觸樣品的部件，去除可能的污染物或殘留物。使用無絨布和清潔溶劑按規(guī)范操作。

**四、安全注意事項**

（一）個人防護措施

1.**激光安全**：

*必須佩戴經(jīng)認證的、針對相應(yīng)激光波長和功率等級的護目鏡。不得佩戴有色眼鏡或普通眼鏡替代專用護目鏡。

*熟悉激光器的工作狀態(tài)指示燈（如電源燈、激光指示燈），僅在確認激光器處于安全狀態(tài)且無激光輸出時進行維護操作。

*操作高功率激光器時，即使有指示燈，也建議在非測量間隙用遮光罩蓋住激光器。

*保持工作區(qū)域光線充足，避免在昏暗環(huán)境中操作，以減少誤視激光束的風(fēng)險。

2.**化學(xué)品安全**（如涉及吸收液）：

*處理酸、堿等化學(xué)品時，佩戴耐酸堿手套、防護圍裙和防護面罩。

*在通風(fēng)櫥中配制和操作具有揮發(fā)性的吸收液。

*了解所用化學(xué)品的危害性和應(yīng)急處理方法，備有相應(yīng)的急救用品（如洗眼器、緊急噴淋裝置）。

3.**電氣安全**：

*遵守通用電氣安全規(guī)程，確保設(shè)備接地良好。

*防止液體濺入設(shè)備內(nèi)部。

*在潮濕環(huán)境操作時，使用絕緣良好的工具和設(shè)備。

4.**生物安全**（如監(jiān)測生物相關(guān)樣品）：

*佩戴適當(dāng)?shù)膫€人防護裝備（如口罩、手套），防止樣品交叉污染。

*按照規(guī)定處理潛在具有生物風(fēng)險的樣品。

（二）設(shè)備操作安全

1.**搬運與固定**：搬運激光儀器時，注意其重量和結(jié)構(gòu)，避免碰撞。在測量或長時間停放時，確保設(shè)備穩(wěn)固放置。

2.**高壓氣體安全**（如使用標(biāo)準(zhǔn)氣氣瓶）：遵守氣瓶安全操作規(guī)程，輕拿輕放，避免曝曬和高溫，確保閥門關(guān)閉嚴密，防止泄漏。

3.**設(shè)備維護安全**：斷開設(shè)備電源后再進行內(nèi)部檢查、清潔或部件更換。更換光源、探測器等敏感部件時需采取防靜電措施。

（三）應(yīng)急處理預(yù)案

1.**激光傷害**：如意外照射眼睛，立即用大量清水沖洗至少15分鐘，并立即就醫(yī)。

2.**化學(xué)品接觸**：如皮膚或眼睛接觸化學(xué)品，立即根據(jù)化學(xué)品性質(zhì)使用清水沖洗（眼沖洗至少15分鐘并抬高手臂），脫去受污染衣物，并立即就醫(yī)。

3.**設(shè)備故障**：如遇設(shè)備突然故障（如無法啟動、顯示錯誤、信號異常），立即停止操作，檢查簡單可復(fù)現(xiàn)的問題（如電源、連接線）。無法解決時，按設(shè)備手冊指引進行操作或?qū)⒃O(shè)備送修，同時記錄故障現(xiàn)象和時間。

4.**火災(zāi)**：雖然激光儀器本身火災(zāi)風(fēng)險低，但若涉及化學(xué)品或電氣故障，應(yīng)熟悉消防器材位置和使用方法，切斷電源，按應(yīng)急預(yù)案處理。

**五、維護保養(yǎng)**

（一）日常維護（每日或每次使用后）

1.**清潔**：

*用干燥、柔軟的無絨布擦拭儀器外殼。

*用不起毛的布或鏡頭紙輕輕擦拭光學(xué)窗口（激光器輸出窗口、探測器窗口、樣品池窗口），如有油污或難以清除的污漬，使用專用清潔液（如異丙醇）并遵循制造商建議。

*用干燥壓縮空氣或軟刷清除采樣探頭、流路中的灰塵和顆粒物。

2.**檢查**：

*檢查所有連接線（電源線、信號線、氣路管、水路管）是否完好、連接牢固。

*檢查氣路壓力是否在設(shè)定范圍內(nèi)，過濾器是否飽和（如壓差增大）。

*檢查水路是否漏水。

*目視檢查設(shè)備內(nèi)部是否有異?，F(xiàn)象（如元件變色、異味）。

3.**功能檢查**：

*進行簡單的自檢或功能測試（如開關(guān)機測試、簡單校準(zhǔn)測試）。

*檢查軟件運行是否正常，數(shù)據(jù)是否能正確記錄。

（二）定期維護（每周、每月或按制造商建議）

1.**深度清潔**：清潔內(nèi)部不易觸及的部件，如激光腔內(nèi)部（需專業(yè)人員操作）、探測器內(nèi)部等。

2.**部件檢查與更換**：

*檢查并更換過濾器（空氣過濾器、液相過濾器）。

*檢查并緊固活動部件（如掃描鏡）。

*檢查蠕動泵管路或采樣泵活塞，必要時更換。

3.**性能確認**：

*使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或參考方法，定期（如每月）進行比對測量，確認儀器長期穩(wěn)定性。

*檢查儀器的線性范圍和測量精度是否仍在標(biāo)定允許范圍內(nèi)。

（三）校準(zhǔn)與校驗

1.**內(nèi)部校準(zhǔn)**：根據(jù)制造商建議，定期（如每周或每月）使用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)或自校準(zhǔn)程序進行快速校準(zhǔn)，維持儀器基本精度。

2.**外部校準(zhǔn)**：按照ISO/IEC17025等能力要求，定期（通常為每6個月至1年，依據(jù)設(shè)備使用頻率和制造商要求）使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM）或通過參與能力驗證/比對測試，對儀器進行全面的校準(zhǔn)和性能評估。詳細記錄校準(zhǔn)過程、結(jié)果、不確定度以及后續(xù)的調(diào)整措施。

**六、質(zhì)量控制**

（一）平行樣品分析

1.**操作要求**：在每次測量或每批樣品中，至少包含一個與樣品基質(zhì)相同的空白樣品（使用純?nèi)軇┗驖崈艨諝獯鎸嶋H樣品）和一個平行樣品（與樣品同時采集、處理、測量的樣品）。

2.**結(jié)果判斷**：

*計算空白樣品的響應(yīng)值（通常應(yīng)為零或接近零，允許有微小系統(tǒng)偏差）。

*計算平行樣品之間的相對偏差（如百分比或絕對值差異）。根據(jù)監(jiān)測物質(zhì)量和方法要求，設(shè)定可接受的偏差范圍（例如，對于濃度較低的分析，相對偏差通常要求小于5%-10%）。

*若相對偏差超出允許范圍，需查找原因（如樣品污染、儀器漂移、操作失誤）并重新測量。

3.**記錄**：在監(jiān)測報告中記錄平行樣品的分析結(jié)果和相對偏差。

（二）加標(biāo)回收實驗

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