PM2.5中金属元素走航监测系统技术要求及监测规范(T-ACEF 097—2023).pdf

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1、ICS 13.020.40CCS Z 10团体标准T/ACEF 0972023PM2.5中金属元素走航监测系统技术要求及监测规范Technical requirements and monitoring specifications for cruise monitoringsystem of metallic elements in PM2.52023-11-17 发布2023-11-18 实施中中 华华 环环 保保 联联 合合 会会发 布T/ACEF 0972023目次前言.1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 方法概述.15 试剂或材料.26 仪器和设备.27 监测方法

2、.38 结果计算.49 质量控制.510 安全防护要求.6附录 A（规范性）金属元素走航监测必测目标物及其检出限.7附录 B（规范性）金属元素走航监测选测目标物及其检出限.8参考文献.9T/ACEF 0972023前言本文件按GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华环保联合会提出并归口。本文件主编单位：上海大学、上海市环境监测中心、上海磐合科学仪器股份有限公司、中华环保联合会 VOCs 污染防治专业委员会。本文件参编单位：中国科学院沈阳应用生态研究所、沈阳化工大

3、学、南京拓服工坊科技有限公司、北京国环汇智环境科技有限公司。本文件主要起草人：贾滨、柴美云、吴克食、许夏、高松、高兴、冯利辉、秦承华、蔡云飞、程平、赵高升、崔璐璐、龚红刚、任飞、朱辉、王颜红、周强、丁茯、王蕾、朱亮、谭稳、罗春辉、沈志成、马嘉羽。T/ACEF 09720231PM2.5中金属元素走航监测系统技术要求及监测规范1范围本文件规定了PM2.5中金属元素走航监测系统的试剂或材料、仪器和设备、监测方法、结果计算、质量控制及安全防护等。本文件适用于环境空气、无组织排放废气的PM2.5中金属元素走航监测工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中

4、，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。HJ/T 48烟尘采样器技术条件HJ/T 55大气污染物无组织排放监测技术导则HJ 168环境监测分析方法标准制修订技术导则HJ 194环境空气质量手工监测技术规范HJ 212污染物在线监控（监测）系统数据传输标准HJ/T 374总悬浮颗粒物采样器技术要求及检测方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1细颗粒物 particulate matter(PM2.5)环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 m的颗粒物，也称细颗粒物。来源：GB 30952012,3.43.2

5、走航监测 cruise monitoring利用车载式快速监测设备在行进中连续自动监测，结合定点监测，对污染物定性定量分析，并基于地理位置信息显示沿行进路线污染物空间连续分布。3.3质谱仪 mass spectrometer使被测物质离子化，利用电磁学原理使各种离子按不同的质荷比分离并测量各种离子的强度，从而识别并对其进行定量的设备。包括进样单元、离子源、反应单元、真空单元、质量分析器及数据解析软件等单元。4方法概述利用车载质谱及其他辅助设备，在行进时对环境空气、厂界、无组织排放废气进行采集，分离去除 PM2.5以外的颗粒物，利用质谱仪测定各金属元素含量，并根据地理位置信息，显示沿行进路线T/

6、ACEF 09720232的金属元素浓度空间连续分布。必要时，辅以定点监测，对高浓度点复测等，完成定性定量分析和溯源。5试剂或材料5.1高纯气体所使用的高纯气体，如氩气、氮气等，纯度不应小于99.99%。5.2标准溶液5.2.1金属元素标准溶液配备应包含附录 A 所规定的必测目标物；必要时，可包含附录 B 所规定的选测目标物。5.2.2金属元素标准溶液应满足国家对标准物质的相关要求。5.2.3无国家标准物质要求的金属元素，可根据实际工作需要，购买有证标准溶液或在有资质的单位定制标准溶液。6仪器和设备6.1质谱仪应具备快速全谱扫描分析或选择离子扫描分析、谱库检索等功能。应具备颗粒物类的样本分析能

7、力。6.2车载式大气采样系统6.2.1按照仪器说明书中规定的步骤检查仪器采样管路的气密性。无明确要求的，可通过堵住仪器采样探头的方式检查，若流量显示为 0，则表明气密性良好。6.2.2采样管路应选择不与待测颗粒物发生物理或化学吸附的材料，如不锈钢和铜等。采样管路应采取等速采样和保温等措施以避免颗粒物在内壁附着。6.2.3采样口应高于车顶 0.2 m 以上。6.3工控机6.3.1工控机应符合 HJ 212 的规定，应保障系统运行并将数据传输至上位平台。6.3.2工控机应符合下列规定：a）通信接口：应具备一路 RS-485、RS-232、USB 或以太网通信接口，用于与上位机通信；b）存储要求：应

8、根据使用需求，存储不少于 12 个月的监测数据和报警等信息；c）抗干扰能力：应具有防雷击、防电磁干扰、抗震动等能力；d）电压稳定性：应允许外部供电电压波动10%。6.4供电及照明设备供电及照明设备应符合下列规定：a）应配备 UPS 稳压电源和发电机，发电机功率满足车载所有设备工作需求，可持续工作 24 h；b）应配备电缆盘，接入长度不应低于 30 m，可外接电源，利用市电直接为设备供电；c）实验舱内应安装有 LED 照明灯，符合正常的走航监测要求。6.5车载卫星定位系统及电子地图走航车应配备车载卫星定位系统，在走航监测时记录经纬度坐标，并在地图上实时显示行进路径。车载定位系统定位精度不应大于3

9、 m。6.6气象监控系统T/ACEF 09720233走航车宜配备符合HJ/T 55规定的气象参数实时测量与记录系统，应测定环境温度和气压、相对湿度、风向和风速等气象参数，确定和记录气象适宜程度。气象参数测量范围和精度应符合HJ 194的规定。6.7数据显示系统走航车应配备电脑或液晶显示屏，可实时显示“三维地图-金属元素-浓度”等走航数据，可给出任意点位的元素浓度、气象五参数及经纬度；具有预设报警浓度功能，应对不同组分设置不同的预警浓度；具有结果导出功能。6.8其他设备其他设备应根据需要配备PM2.5颗粒物手动采样装置或其他现场监测设备。7监测方法7.1仪器准备7.1.1仪器调谐应按下列步骤执

10、行：a）启动仪器后，仪器应预热稳定30 min。在此期间，可用质谱仪调谐溶液对质量轴校正，质量分辨率和响应灵敏度查验；b）测定质谱仪调谐溶液至少4次以上，并确认调校溶液中元素信号强度的相对标准偏差不大于5%；c）针对待测元素涵盖的质量数范围对质量轴校正和分辨率查验，质量轴校正结果与真实值差异超过0.1 amu以上，应按仪器使用说明书将质量轴校正至正确值。7.1.2校准曲线7.1.2.1校准曲线范围应按环境质量标准、污染物排放或控制标准确定，应至少有含零浓度点的 6个校准点且均匀分布在线性范围内。7.1.2.2分析测定时，应在仪器工作条件下，通过溶液全雾化模块，使用高纯气体依次从低浓度到高浓度将

11、标准溶液雾化，然后通过气体进样管路将雾化后的样本通入质谱仪，以目标化合物浓度及目标物特征离子峰响应建立坐标系，用最小二乘法绘制校准曲线确定。7.1.2.3采用上述雾化标准溶液方法制作气态或气溶胶标准样品时，标准溶液浓度和气溶胶样品浓度关系，应按式（1）计算。CCQQ气液液气（1）式中：C气气体样品中元素浓度，ng/m3；C液标准溶液中元素浓度，g/L；Q液雾化模块中标准溶液流量，L/min；Q气雾化模块中高纯气体的流量，L/min。7.1.3重复性和仪器检出限7.1.3.1重复性和仪器检出限应参照 HJ 168 执行：重复测试空白样品n次（n7），将测定结果换算为样品中的浓度（单位：ng/m3

12、），计算n次平行测定的标准偏差，按式（2）计算方法检出限。(1,0.99)nMDLtS（2）式中：T/ACEF 09720234MDL为方法检出限；n为样品的平行测定次数；t（n-1,0.99）为自由度为n-1，置信度为99%时的t分布（当n=7时，t值取3.143）；S为n次平行测定的标准偏差。7.1.3.2附录 A 规定的必测目标物以及至少 5 个附录 B 规定的选测目标物，相对标准偏差应小于5%，仪器检出限应符合表 A.1 和表 B.1 的规定。7.1.4准确度7.1.4.1准确度可参照 HJ 168 执行，测试浓度应为 20 g/L；Al、Fe 等元素宜为 80 g/L。7.1.4.2

13、按照 HJ 168 附录 A.5.2 计算与理论浓度的相对误差。附录 A 规定的必测目标物以及至少5 个附录 B 规定的选测目标物相对误差应小于 30%。7.1.5空白空白样品应采用高纯气体和二次去离子水，按与样品分析相同步骤分析。7.1.6试运行启动监测设备和车辆，在周边开展小范围走航试验，确认车辆、采样系统、监测设备、气象监控系统等运行正常，工控机可正常上传监测数据，电子地图显示定位准确、无明显延迟。7.2监测方案7.2.1走航监测宜在风力 4 级以下、无降水天气开展。7.2.2监测区域应按环境管理要求和解决实际环境问题需求确定。应掌握监测区域的企业分布及所属行业、道路分布状况、周边敏感区

14、分布状况、盛行风向及恶臭异味投诉情况等。7.2.3对目标区域开展金属元素的走航监测前，宜事先调查区域内的污染源信息，应包括污染源地理位置，使用、产生或排放的污染物种类及其工艺环节、收集和净化装置、排放口设置等信息。有行业大气污染物排放标准的企业，宜重点分析行业特征污染物。7.2.4走航监测路线应根据目标区域污染源分布和区域管理需求确定。宜沿工业园区内部、边界、厂界或城市道路监测。可按 HJ/T 55 的规定，在目标污染源周边及其下风向处监测。监测无组织排放废气浓度、进行污染溯源的，可在厂区内部监测，在确保安全和符合区域管理要求前提下，宜靠近生产厂房或无组织排放源。7.3监测实施7.3.1走航监

15、测应按规划路线开展，必要情况下可对路线适当调整。走航监测速度不宜超过 40 km/h，获取监测数据的频率不应低于每5 s一条，走航速度应满足每25 m至35 m可得到一组有效监测数据。7.3.2监测过程中发现相对高值时，可在该点位附近巡查或停车定点监测至少 1 min。条件允许时，宜靠近疑似污染源开展监测。7.3.3应记录监测点位金属元素或特别关注的污染物浓度最高值，以及对应监测时间、GPS 坐标、道路位置、污染物组分、气象特征等信息。结合 7.2.3 调研结果，初步判断污染来源。7.3.4应根据需要对污染点位复测。可利用其他金属元素监测设备对现场测定或手工采样带回实验室分析。分析结果可与 7

16、.3.3 记录的信息结合分析，评估该监测点位的污染特征，进行污染溯源。8结果计算8.1定性分析8.1.1根据质谱仪测到的离子的质荷比进行定性分析。T/ACEF 097202358.1.2因离子质荷比相同而无法区分的物质，应结合 7.2.3 中调查得到的监测点位周边排放企业的生产物资使用情况，对定性结果判断。8.2定量分析8.2.1应通过外标校准曲线法或内标校准曲线法进行定量分析。根据物质响应值和相应的校准曲线，计算得到金属元素的含量，以 ng/m3表示。8.2.2对于在仪器上有响应、可定性分析，但标准气体中没有的金属元素，优先选择分子量接近、结构接近或保留时间接近的物质作为参考物，进行半定量分

17、析；或根据需求选取某一物质作为半定量参考物。半定量物质及参考物质应在结果报告中标注。8.3结果表示8.3.1浓度单位应为 ng/m3。当测定结果小于 10 ng/m3时，小数点后应至少保留两位；当测定结果大于 10 ng/m3时，小数点后至少保留一位。报告中应列出监测到的所有金属元素。8.3.2金属元素的总浓度应按式（3）计算，计算时某一分子量物质浓度不得重复计算。=?（3）式中：金属元素总浓度，ng/m3；某种金属元素质量浓度，ng/m3。8.3.3走航监测完成后应绘制走航路径上的监测金属元素总浓度或单项、多项金属元素污染物浓度分布图，污染物浓度高低由颜色区分。应标注走航监测区域名称、主要道

18、路名称、方向、时间、图例。可根据工作需求，在污染点位旁注释位置、总金属元素浓度、气象参数及适宜程度、主要污染物名称及浓度、上风向企业、潜在污染源等信息。8.3.4走航监测图中，金属元素总浓度的颜色分级宜按表 1 确定，或按仪器说明书显示。表 1 金属元素总浓度-颜色分级金属元素总浓度范围（ng/m3）显示颜色RGB 值010绿色82,252,1111050黄色255,255,14850100橙色251,166,85100200浅红色253,88,82200500深红色249,40,595001000粉色234,27,93大于等于 1000棕色173,34,559质量控制9.1每次走航监测前后应

19、按照 7.1.4 要求开展准确度检查，检查结果应符合相应要求。走航监测前准确度检查不合格应及时查找原因，修正或重新建立校准曲线，直至合格后方可进行走航监测。9.2质谱调谐与校准应按仪器说明书要求或工作需求执行。离子源及质量分析器维护、更换后必须调谐与校准。T/ACEF 097202369.3每月应至少进行一次仪器采样流量和气密性检查。检查应使用在计量认证有效期内的适宜标准流量计。检查方法可参照 HJ/T 374 和 HJ/T 48 执行。采样流量示值与标准流量计示值的相对偏差不应超过5%。9.4气体管路的流量计或压力计应选用通过国家或省级计量检定、溯源的基准流量计或压力计，并按计量检定规程的要

20、求进行周期性检定。流量计应至少每季度使用标准流量计进行单点检查。9.5质量控制建立标准操作规范、日常运行维护与质量控制规范、维修记录、校准记录等文档。9.6走航监测设备应采取防震措施。10安全防护要求10.1走航监控过程应优先保障行车安全。沿城市或工业园区内部道路开展走航监测时，应以较低车速行驶；临时停车时，应通过开启危险报警闪光灯或鸣笛等方式对周边车辆进行警示；沿高速公路走航监测时，应确保行车安全前提下，按 7.3.1 规定执行。10.2在园区或企业厂区开展走航监测时，应遵守园区及企业的安全生产管理要求，应对车辆安装防爆设施。10.3监测车内人员应采取健康安全防护措施。应根据工作需要配备口罩

21、、防护服、防毒面具等装备，采样监测废气不应直接排放至车内。T/ACEF 09720237附录A（规范性）金属元素走航监测必测目标物及其检出限金属元素走航监测必测目标物及其检出限应符合表 A.1 的规定。表 A.1 金属元素走航监测必测目标物及其检出限序号金属元素名称检出限（ng/m3）1铝0.52锰0.53铁0.54铬0.55镍0.56锌0.57砷0.58镉0.59铅0.5T/ACEF 09720238附录B（规范性）金属元素走航监测选测目标物及其检出限金属元素走航监测选测目标物及其检出限应符合表B.1的规定。表 B.1 金属元素走航监测选测目标物及其检出限序号金属元素名称检出限（ng/m3）1钙2.02钛0.53钒0.54钴0.55铜0.56银0.57锡0.58锑0.59钡0.5T/ACEF 09720239参考文献1 GB 30952012 环境空气质量标准