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.pdf

中华人民共和国国家生态环境标准 HJ 6532021 代替 HJ 6532013 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 Specifications and test procedures for ambient air quality continuous automated monitoring system for PM10 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 2022-06-01 实施 生 态 环 境 部 发 布 Ministry of Ec o logy and Environment HJHJ 6532021 i 目 次 前 言.ii 1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 系统组成.2 5 技术要求.3 6 性能指标.5 7 检测方法.6 附录 A（规范性附录）环境空气 PM10和 PM2.5连续自动监测系统数据记录和输出要求.14 Ministry of Ec o logy and Environment HJHJ 6532021 ii 前 言 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（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统的性能、质量，制定本标准。本标准规定了环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统（以下简称“PM10和 PM2.5自动监测系统”）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（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法（HJ 6532013）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；系统组成中增加了“动态加热系统”和“挥发性颗粒物补偿系统”的要求，删除了“方法原理”的要求；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，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 HJ 93 的相关要求；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（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法（HJ 6532013）废止。本标准由生态环境部生态环境监测司、法规与标准司组织制订。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。本标准生态环境部 2021 年 12 月 30 日批准。本标准自 2022 年 6 月 1 日起实施。本标准由生态环境部解释。Ministry of Ec o logy and Environment HJHJ 6532021 1 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（PM10和 PM2.5）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（PM10和 PM2.5）连续自动监测系统的设计、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，仅注日期的版本适用于本标准。凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。HJ 93 环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器技术要求及检测方法 HJ 618 环境空气 PM10和 PM2.5的测定 重量法 HJ 656 环境空气颗粒物（PM2.5）手工监测方法（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（0=1 g/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 10 m）particulate matter（PM10）环境空气中空气动力学直径小于等于 10 m 的颗粒物，也称可吸入颗粒物。3.3 颗粒物（粒径小于等于 2.5 m）particulate matter（PM2.5）环境空气中空气动力学直径小于等于 2.5 m 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-point diameter（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。Ministry of Ec o logy and Environment HJHJ 6532021 2 3.6 捕集效率的几何标准偏差 geometric standard deviation of sampling efficiency(g)切割器对颗粒物捕集效率的几何标准偏差有以下 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 Da16与捕集效率为 50%时对应的粒子空气动力学直径 Da50的比值；b）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 Da84的比值。3.7 标准状态 standard state 温度为 273.15 K，压力为 101.325 kPa 时的状态。3.8 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值均为实际状态下浓度值。3.9 参比方法 reference method 国家或行业发布的标准方法。3.10 平行性 parallelism 每 1 批次测量数据相对标准偏差的均方根。3.11 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。3.12 挥发性颗粒物补偿系统 compensation system for volatile 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 PM10和 PM2.5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 PM10或 PM2.5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。Ministry of Ec o logy and Environment HJHJ 6532021 3 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自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 切割器应具有唯一性标识，标识上应标有切割器名称、型号、工作点流量、生产单位、出厂编号等信息。5.1.3 外观应完好无损，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 切割器正常工作环境条件 环境温度：30 50；大气压：80 kPa106 kPa。5.2.2 监测仪正常工作环境条件 环境温度：15 35；相对湿度：85%RH；大气压：80 kPa106 kPa。5.2.3 系统正常工作供电电压 AC 220 V22 V，50 Hz1 Hz。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 15 35，相对湿度85%RH 条件下，设备电源端子对地或机壳的绝缘电阻不小于 20 M。5.3.2 绝缘强度 在环境温度为 15 35，相对湿度85%RH 条件下，设备在 1500 V（有效值）、50 Hz 正弦波实验电压下持续 1 min，不应出现击穿或飞弧现象。5.3.3 射线源安全 PM10和 PM2.5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。Ministry of Ec o logy and Environment HJHJ 6532021 4 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 1 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 1 要求，数据记录要求见附录 A。5.4.1.2 具备数字信号输出功能。5.4.1.3 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自动记录、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 1 颗粒物实际状态浓度 g/m3 1 2 颗粒物标准状态浓度 g/Nm3 1 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 Nm3）1（4）5 环境温度 1 6 环境大气压 kPa（mmHg）1（0）7 流量（实际状态）L/min 2 8 采样气流温度 1 9 采样气流相对湿度%RH 1 5.4.2 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 测量参数 测量校准系数（如 射线吸收系数或振荡天平弹性系数等）环境温度校准系数 环境大气压校准系数 流量校准系数 样品采集 单元参数 动态加热 系统参数 动态加热启动湿度点 采样气流温度校准系数 采样气流相对湿度校准系数 挥发性颗粒物 补偿系统 挥发性颗粒物补偿系统测量腔体温度 采样气流温度校准系数 采样气流相对湿度校准系数 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 Ministry of Ec o logy and Environment HJHJ 6532021 5 前参数值和修改后参数值，每项参数的修改记录保存时间不少于 1 a，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，并恢复正常工作状态。5.4.5 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0.3 m颗粒物的截留效率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=10 m0.5 m”和“捕集效率的几何标准偏差 g=1.50.1”的要求，检测方法见 HJ 93 的相关要求。5.4.6.2 PM2.5切割器性能 应满足“50%切割粒径Da50=2.5 m0