HJ 653-2021 环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)连续自动监测系统技术要求及检测方法(环境保护).pdf
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1、中华人民共和国国家生态环境标准HJ653-2021 代替HJ653-2013 环境空气颗粒物(PM10和PIA2.S)连续自动监测系统技术要求及检测方法Specifications and test procedures for ambient air quality continuous automated monitoring system for PMlO and PM2.5 本电子版为正式标准文本,由生态环境部环境标准研究所审校排版。2021-12-30发布主仨马元Jl主4、2022-06-01实施革有三走完&IS 发布HJ 653-2021 目次前言.l 适用范围.12 规范性引用文
2、件.13 术语和定义.14 系统组成.25 技术要求.36 性能指标.57 检测方法.6附录A(规范性附录)环境空气PM10和PM25连续白动监测系统数据记录和输出要求.14HJ 653-2021 目IJ1=1 为贯彻中华人民共和国环境保护法)(中华人民共和国大气污染防治法),防治生态环境污染,改善生态环境质量,规范环境空气中颗粒物(PMlO和PM2S)连续白动监测系统的性能、质量,制定本标准。本标准规定了环境空气颗粒物(PMlO和PM2S)连续自动监测系统(以下简称PMlO和PM25白动监测系统勺的技术要求、性能指标和检测方法。本标准是对环境空气颗粒物(PMlO和PM2S)连续自动监测系统技
3、术要求及检测方法)(HJ 653-2013)的修订。本标准首次发布于2013年,原标准起草单位为中国环境监测总站,本次为第一次修订。本次修订的主要内容有:术语和定义中增加了动态加热系统挥发性颗粒物补偿系统和实际状态并将本标准性能检测中颗粒物的浓度值由标准状态下浓度值修改为实际状态下浓度值1一一系统组成中增加了动态加热系统和吁军发性颗粒物补偿系统的要求,删除了方法原理的要求;一一技术要求中增加了系统铭牌内容和切割器应具有唯一性标识的要求,修订了对数据显示、记录和输出功能要求,增加了对参数的显示、记录和输出要求:性能指标中增加了检出限湿度测量示值误差断电影响测试3项指标,调整和删除了部分性能指标,
4、适当加严参比方法比对测试性能指标要求,将切割器性能加载测试2项性能指标调整至功能要求,检测方法见HJ93的相关要求:一一检测方法对应修改后的性能指标进行了调整,对参比方法比对测试的测试地点、测试程序等提出了更加全面和具体的要求。本标准的附录A为规范性附录。自本标准实施之日起,原标准环境空气颗粒物(PM1o和PM2.S)连续自动监测系统技术要求及检测方法)(HJ 653-2013)废止。本标准由生态环境部生态环境监测司、法规与标准可组织制订。本标准主要起草单位:中国环境监测总站、上海市环境监测中心、重庆市生态环境监测中心、广东省广州|生态环境监测中心站和中国计量科学研究院。11 本标准生态环境部
5、2021年12月30日批准。本标准白2022年6月1日起实施。本标准由生态环境部解释。HJ 653-2021 环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)连续自动监测系统技术要求及检测方法1 适用范围本标准规定了环境空气颗粒物(PMlO和PM2S)连续自动监测系统的技术要求、性能指标和检测方法。本标准适用于环境空气颗粒物(PMlO和PM2S)连续白动监测系统的设计、生产和检测。2 规范性引用文件本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件,仅驻日期的版本适用于本标准。凡是未注日期的寻|用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。HJ 93 环境空气颗粒物(PMlO和PM2S)采样
6、器技术要求及检测方法HJ 618 环境空气PM10和PM2S的测定重量法HJ656 环境空气颗粒物(PM2.S)子工监测方法(重量法技术规范放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法)(原环境保护部令2011年第18号)3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 空气动力学直径aerodynamic diameter 单位密度(。=1g/cm3)的球体,在静止空气中作低雷诺数运动时,达到与实际粒子相同的最终沉降速度时的直径。3.2 颗粒物(粒径小于等于10j.lITI)particulate matter(PMlO)环境空气中空气动力学直径小于等于10m的颗粒物,也称可吸入颗粒物。3.3
7、颗粒物(粒径小于等于2.5川)particulate matter(PM25)环境空气中空气动力学直径小于等于2.5m的颗粒物,也称细颗粒物。3.4 切割器particle separate device 具有分离大气中不同粒径粒子功能的装置。3.5 50%切割粒径50%cut-po i nt d i ameter(Da50)切割器对颗粒物的捕集效率为50%时所对应的粒子空气动力学直径。HJ 653-2021 3.6 3.7 3.8 捕集效率的几何标准偏差geometric standard deviation of sampl ing efficiency(g)切割器对颗粒物捕集效率的几何标
8、准偏差有以下2种表达方式:a)捕集效率为16%时对应的粒子空气动力学直径Dal6与捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学直径Da50的比值1b)捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学直径Da50与捕集效率为84%时对应的粒子空气动力学直径D84的比值。标准状态standard state 温度为273.15K,压力为101.325kPa时的状态。实际状态actual state 温度为实际环境温度,压力为实际环境大气压时的状态。本标准性能检测中颗粒物的浓度直均为实际状态下浓度值。3.9 3.10 3.11 3.12 参比方法reference method 国家或行业发布的标准方法。平行性pa
9、rallel ism 每I1tt次测量数据相对标准偏差的均方根。动态加热系统dynamic heating system 根据采样气流相对湿度值调节采样管加热功率、减少水分干扰的装置。挥发性颗粒物补偿系统compensation system for volati le particulates 能够补偿颗粒物中挥发性组分的损失、减少水分干扰的装置。4 系统组成4.1 系统组成PMlO和PM25自动监测系统包括样品采集单元、样品测量单元、数据处理单元及其他辅助设备。4.2 样品采集单元样品采集单元将环境空气颗粒物进行切割分离,并将目标颗粒物输送到样品测量单元。该部分由采样入口、切割器、采样管等
10、组成。其中采样管应配备动态加热系统或挥发性颗粒物补偿系统。4.3 样品测量单元样品测量单元对采集的环境空气PMlO或PM25样品进行测量。4.4 数据处理单元数据处理单元对数据进行显示、采集、处理、存储和传输。2 HJ 653-2021 4.5 其它辅助设备其它辅助设备包括安装仪器设备所需要的机柜或平台、安装固定装置、采样泵、流量校准适配器、气密性检查适配器和其它质控装置等。5 技术要求5.1 外观要求5.1.1 PM10和PM2.5白动监测系统应具有产品铭牌,铭牌上应标有仪器名称、型号、监测因子、工作电压、生产单位、出厂编号、制造日期等信息。5.1.2 切害iJ器应具有唯一性标识,标识上应标
11、有切割器名称、型号、工作点流量、生产单位、出厂编号等信息。5.1.3 夕|、观应完好无损,无明显缺陷,各零部件连接可靠,各操作按键、按钮灵活有效。5.2 工作条件5.2.1 切害IJ器正常工作环境条件环境温度-30oC50 oC;大气压80kPa 106 kPa。5.2.2 监测仪正常工作环境条件环境温度150C350C;相对湿度:85%肚七大气压80kPa106 kPao 5.2.3 系统正常工作供电电压AC 220 V:!:22 V,50 Hz士1Hz。注:低温、低压等特殊环境下,系统配置应满足当地环境条件的使用要求。5.3 安全要求5.3.1 绝缘电阻在环境温度为15oC35 oC,相对
12、湿度三三85%RH条件下,设备电源端于对地或机壳的绝缘电阻不小于20MDo5.3.2 绝缘强度在环境温度为15oC35 oC,相对湿度三三85%RH条件下,设备在1500V(有效值)、50Hz正弦波实验电压下持续min,不应出现击穿或飞弧现象。5.3.3 射线源安全PMlO和PM25自动监测系统所配置监测仪的测量方法为射线吸收法时,使用的射线源应符合放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法的要求。3 HJ 653-2021 5.4 功能要求5.4.1 数据显示、记录和输出要求5.4.1.1 具备显示、记录和输出表l中所列的测量数据的功能,数据的单位和显示值的小数位数应符合表l要求,数据记录要求
13、见附录Ao5.4.1.2 具备数字信号输出功能c5.4.1.3 具备数据的标记功能,应能标记维护、校准、故障或其他异常情况。5.4.1.4 应能显示软件版本号。软件应对全部人员控制操作均白动记录、保存,形成系统操作记录日志,不可修改,并可查询。表1显示、记录和输出测量数据清单序号测量数据名称单位小数位颗粒物实际状态浓度flg/m3 2 颗粒物标准状态浓度g/Nm3 3 实际状态累积体积L(或m3)1(4)4 标准状态累积体积NL(或Nm勺1(4)5 环境温度。C6 环境大气压kPa(mmHg)1(0)7 流量(实际状态)Llmin 2 8 米样气流温度。C9 米样气流相对湿度%RH 5.4.2
14、 参数显示、记录和输出要求5.4.2.1 具备显示、记录和输出表2中所列参数的功能。表2参数清单参数类别参数名称系统修正参数浓度修正斜率浓度修正截距测量校准系数(如射钱吸收系数或振荡天平弹性系数等)测量参数环境温度校准系数环境大气压校准系数流量校准系数动态加热启动湿度点动态加热米样气流温度校准系数系统参数样品采集米样气流相对湿度校j住系数单元参数挥发性颗粒物补偿系统测量腔体温度挥发性颗粒物来样气流温度校准系数补偿系统米样气流相对湿度校j住系数注:样品采集单元参数应根据实际配置选择。5.4.2.2 具备参数修改后留痕功能,应能记录和输出被修改的参数名称、修改用户、修改时间、修改4 HJ 653-
15、2021 前参数值和修改后参数值,每工页参数的修改记录保存时间不少于1a,且保存次数不少于50次。5.4.3 气密性检查功能要求具备气密性检查功能。5.4.4 断电恢复功能要求仪器断电后,应能自动保存数据:恢复供电后系统应自动启动,井恢复正常工作状态c5.4.5 滤纸带(膜)要求在仪器正常采样流量下,采样滤纸带(膜)对空气动力学直径为0.3m颗粒物的截留效率二三99.7%。5.4.6 切割器性能要求5.4.6.1 PM10切割器性能应满足50%切割粒径Da50=10m:!:0.5阳1和捕集效率的几何标准偏差g=1.5:!:0.1的要求,检测方法见HJ93的相关要求。5.4.6.2 PM25切害
16、IJ器性能应满足50%切割粒径D必。=2.5m:!:O.2IU和捕集效率的几何标准偏差.g=1.2:!:0.1的要求,检测方法见HJ93的相关要求。5.4.6.3 PM25切割器加载测试切割器性能按HJ93的相关要求进行加载测试,应符合5.4.6.2的要求。6 性能指标PMlO和PM25白动监测系统的测量范围应为Og/m3 1 000 g/m3或og/m310000 g/m3(可选),最小显示单位为0.1g/m3,其性能指标应符合表3的要求。表3PM10和PM25自动监测系统性能指标要求检测项目技术要求检测方法检出限三三2g/m37.1 校准膜示值误差:1:2%7.2 温度测量不值误差:1:2
17、 C 7.3 大气压测量示值误差士1kPa 7.4 湿度测量示值误差:I:5%RH 7.5 平均流量偏差:1:5%流量测试流量相对标准偏差三三2%7.6 平均流量示值误差运2%断电影响测试时钟误差士10s 流量测试断电影响条件下进行流量测试,应符合流量测试指标要求。7.7 电压影响测试不同供电电压条件下进行流量测试,应符合流量测试指标要求。7.8 大气压影响测试不同大气压条件下进行流量测试,应符合流量测试指标要求。7.9 5 HJ 653-2021 续表检测项目技术要求检测方法平行性PMIO 三三10%7.10 PM25 三三15%斜率(k):1:1:0.10 截距(b):PMlO 当k二三1
18、时,-10g/m3b-:c三010-100 X k)g/m3:当k三三1时,(90一100Xk)g/m3三三b乏10g/m3参比方法比对测试相关系数(r):二三0.957.11 斜率(k):1士0.10截距(b):PM25 当k注l时,-5 g/m3三三b(55-50Xk)g/m3;当k三三1时,(45-50Xk)g/m3-:c三b-:c三5g/m3相关系数(r):二三0.95有效数据率二主90%7.12 7 检测方法7.1 检出限在室内恒温环境下,取下采样入口和切割器,将高效空气过滤器连接到待测监测仪的进气口。将持测监测仪的浓度修正截距增加10g/m3(本指标测试完成后恢复原设置),待监测仪
19、运行稳定后,取24h 的仪器测量均值为1个样品向,共测试15组样品,按照公式()计算其标准偏差。工(I一豆rSo=I-,=;l_ n-l 式中So-待测监测仪测量值的标准偏差,g/m3;向一一-待测监测仪第i次测量值,g/m3;p一一待测监测仪测量值的平均值,g/m3;一记录数据的序号i=l,2,.n;n一一记录数据的总个数,n=15。按照公式。)计算待测监测仪的检出限TDL,测试结果应符合表3中的要求。TDL=2So 式中TDL一一待测监测仪的检出限,g/m3;So一一待测监测仪测量值的标准偏差,lg/m3。7.2 校准膜示值误差()(2)待测监测仪预热稳定后,按照操作规程放入具有一定浓度的
20、校准膜片或标准物质,待i卖数稳定后记录显示值。测试共进行3d,其中每天测量3次,每次测量间隔不少于1ho按照公式(3)计算每天的示值误差品,每天的测试结果应符合表3中的要求。一n乓=一一.c.!.xl00%(3)。6 式中:S;一一持测监测仪第i天示值误差%;i一一测试天数,i=l,2,3;P;待测监测仪第i天测量平均值,问/cm2(g);向一一校准物质的标称值,g/cm2(g)。7.3 温度测量示值误差HJ 653-2021 将持测监测仪的环境温度检测单元放入恒温环境中,在-30C50 C温度范围内分别设置4个温度检测点-20C、oC、20C、50C,恒温装置的实际控制温度与上述设定温度允许
21、偏差:1:2 C。待恒温装置温度稳定后,每隔5min记录1次标准温度值和持测监测仪环境温度恒,每个温度点连续测试3次。按照公式(4)计算待测监测仪的温度测量示值误差A句,每次测试结果应符合表3中的要求。L1(j=t P.;j-t嘻式中L1马一一第i个检测点第j次温度测量示值误差C;tp,IJ一一第i个检测点第j次持测监测仪环境温度示值C;tIJ一一第i个检测点第j次标准温度值C;也/第j次,j=l,2,3;i一一检测点序号,i=1,2,3,4 0 7.4 大气压测量示值误差(4)将待测监测仪的压力检测单元放入气压舱中,在大气压测量的范围80kPa106 kPa内,选取以下5个检测点80kPa、
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