前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由山西省生态环境厅提出并监督实施。
本标准由山西省环境保护标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：太原罗克佳华工业有限公司、山西省生态环境监测中心、太原华环生态环境监测服务有限公司。
本标准主要起草人：冯德星、王耀华、黄志龙、樊占春、牛建军、兰杰、李琳、郭变香、郝志宁、刘佳舵、郝东、薛学琴、刘冰、刘婷、李艳丽。
空气质量网格化监测技术规范
1 范围
本标准规定了空气质量网格化监测术语和定义、点位布设、监测系统设计、技术要求、技术指标、检测方法、安装调试、信息平台、试运行、验收、运行维护、系统校准和数据有效性审核。
本标准适用于山西省境内的空气质量网格化自动监测。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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。
GB 3095 环境空气质量标准
GB/T 4208 外壳防护等级（IP 代码）
GB 50168 电气装置安装工程 电缆线路施工及验收标准
HJ 193 环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统安装验收技术规范
HJ 212 污染物在线监控（监测）系统数据传输标准
HJ 653 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 654 环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统技术要求及检测方法
HJ 655 环境空气颗粒物（PM10 和 PM2.5）连续自动监测系统安装和验收技术规范HJ 664环境空气质量监测点位布设技术规范（试行）
HJ 817 环境空气颗粒物（PM10 和 PM2.5）连续自动监测系统运行和质控技术规范
HJ 818 环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统运行和质控技术规范
JJF 1172 挥发性有机物光离子化检测仪校准规范
JJG(气象)004 自动气象站风向风速传感器
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1 网格化监测
根据不同监控需求及环境特征，将目标区域分为不同的网格进行点位布设，对各网格中相关污染物浓度进行实时监测。
3.2 空气质量网格化监测站
空气质量网格化监测站由空气质量监测设备、数据处理分析设备、通讯设备和其他辅助设施组成。按类型可分为微型空气质量监测站、小型空气质量监测站、车载移动空气质量监测站和物联网移动空气质量监测站。
1.1 微型空气质量监测设备
采用光散射、电化学、光离子化或金属氧化物半导体的传感器检测方法，体积小、重量轻，用于连续自动监测空气质量状况的设备。
1.2 小型空气质量监测设备
符合HJ 653和HJ 654要求的小型化、便于移动且直接用于监测空气质量状况的设备。
1.3 车载移动空气质量监测设备
符合HJ 653和HJ 654要求且搭载于车辆上移动监测空气质量状况的设备。
1.4 物联网移动空气质量监测设备
采用光散射、电化学、光离子化或金属氧化物半导体的传感器检测方法，体积小、重量轻，用于移动监测空气质量状况的设备。
1.5 质控设备
符合HJ 653和HJ 654要求的空气质量监测设备，用于对空气质量网格化监测站进行传递校准。
2 点位布设
2.1 布设原则
2.1.1 科学性
网格化点位布设应综合考虑城市自然地理信息、气象等环境因素，以及城市建设、工业布局、经济结构、人口分布等社会特点，满足大气污染防治精细化管理的需求。
2.1.2 完整性
网格化点位布设应涵盖各类功能性监测点位，能够反映污染物浓度较高区域的空气质量变化，满足区域环境空气监测的需求，客观评价重点污染区域的空气质量。
2.1.3 代表性
具有较好的代表性，能客观反映一定区域范围内的环境空气质量水平和变化规律，客观评价区域环境空气状况和污染源对环境空气质量的影响。
1.1.1 可比性
同类型监测点位环境条件应客观一致，确保各个监测点获取的数据具有可比性。
1.1.2 动态性
应结合城市建设规划、能源结构调整、区域空气质量变化等因素，确定重点评价区域，及时合理、科学有效地调整网格化点位布设。
1.2 点位分类
1.2.1 环境空气质量监测点
用于监测各网格内的空气整体状况和变化趋势而设置的监测点。
1.2.2 污染源区域监测点
用于监测本网格内主要固定污染源、道路交通、工地扬尘及工业园区等污染聚集区对网格内环境空气质量的影响而设置的监测点。
1.2.3 区域背景监测点
用于监测网格上风向或网格边界环境空气质量背景值而设置的监测点。
1.2.4 污染传输通道监测点
用于监测污染传输通道或风道污染物输送对区域网格影响而设置的监测点。
1.2.5 垂直梯度监测点
用于监测城市大气污染物垂直分布而设置的监测点。
1.2.6 网格质控点
用于微型空气质量监测设备量值传递与平行比对，保证监测数据质量而设置的监测点。
1.3 布设要求
1.3.1 监测网格点位布设可采用方位法和网格法。采用方位法布点时原则上不少于 8 个方位，采用网格法布点时,地级及以上城市监测网格原则上不大于 3km×3km，县级城市监测网格原则上不大于2km×2km。根据当地实际情况和需求可适当加密布点。
1.3.2 监测设备距地面高度一般应在 3m~20m 范围内，在保证监测点具有空间代表性的前提下，若所选监测点位周边无法满足此安装高度要求，其设备安装高度可放宽至 20m~30m 范围。
1.3.3 对于监测道路交通的污染源区域监测点，监测设备距地面高度应在 2m~5m 范围内，距道路水平距离应满足 HJ 664 的要求。
1.3.4 污染源区域监测点应在污染源的主导风向上、下风向处布设，兼顾排放强度大的污染源及污染的最大落地浓度。
1.3.5 污染传输通道监测点应按区域污染传输通道或风道梯次布设。
1.3.6 垂直梯度监测点应布设于同一地点不同海拔高度的垂直空间内，一般遵循近地面加密的基本原则、布设于距离地面 10m~300m 高度范围内。点位数量可根据当地环境特点或管理需求确定，一般不少于 3 个。
1.3.7 网格质控点原则上设在国控/省控监测点周边半径 25m 内或小型空气质量监测设备 10m 内，用于微型空气质量监测站和物联网移动空气质量监测设备传递与平行比对，保证监测数据质量。
1.3.8 采样口周围水平面应保证 270°以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周边水平面应有 180°以上的自由空间。
1.3.9 监测点周围环境应符合下列要求：
a)环境状况相对稳定、安全，防火措施有保障；
b)周围有合适的车辆通道，便于设备运输和安装维护；
c)周围无强大的电磁干扰，有避雷设备和可靠的电力供应。
1.4 监测点位变更
1.4.1 大气污染防治网格划分发生变更或监测污染源发生变化时，其对应的网格监测点位可相应增加、变更或撤消。
1.4.2 新增或变更的监测点位应满足 4.3 的布设要求。
1 监测系统设计
1.1 系统组成
空气质量网格化监测系统由空气质量网格化监测站、系统支持实验室、质量保证实验室和信息平台组成。
1.1 系统功能与配置
1.1.1 空气质量网格化监测站
空气质量网格化监测站监测参数包括PM10、PM2.5、TSP、SO2、NO2、CO、O3、TVOC等其中的一种或几种，也可根据需要增加温度、湿度、风向、风速、大气压等气象参数的一种或几种进行监测。
当空气质量网格化监测站包含微型空气质量监测站或采用传感器检测方法的物联网移动空气质量监测站时，还应配备必要的网格质控点。网格质控点可以是国家和地方各级环境保护行政主管部门为评价环境空气质量建立的环境空气质量监测点位，必要时也可以是新建的小型空气质量监测站。
1.1.2 系统支持实验室
5.2.2.1 主要功能
系统支持实验室的主要功能包括：
a)管理仪器设备的备品备件；
b)根据仪器设备的运行要求，进行日常保养、维护；
c)检修或更换发生故障的仪器设备。
5.2.2.2 基本要求
系统支持实验室应配备电源、通风装置及相应工作台、存储柜等。多个空气质量网格化监测站可共用1个系统支持实验室。
5.2.2.3 仪器与设备配置
系统支持实验室应配备仪器测试、维修用设备和工具，还应配备必要的备用网格化监测设备和零配件。备用网格化监测设备的数量一般不少于对应仪器总数的10%。
1.1.3 质量保证实验室
5.2.3.1 主要功能
质量保证实验室的主要功能包括：
a)进行网格化监测设备平行性比对、量值传递、校准和性能审核；
b)对检修后的设备进行校准和主要技术指标的性能测试；
c)制定和落实有关监测质量控制措施。
5.2.3.2 基本要求
多个空气质量网格化监测站可共用 1 个质量保证实验室，质量保证实验室应符合下列要求：
a)面积不小于 40m2，保证操作人员正常工作；
b)设有缓冲间，防止灰尘和泥土带入实验室；
c)安装温湿度控制设备，保证实验室温度在 25℃±5℃，相对湿度在 80%RH 以下；
d)供电电源电压应在 220V±10%内，供电系统应配有电源过压、过载和漏电保护装置，接地电阻小于 4Ω；
e)配置良好的通风设备和废气排放口，保证室内空气清洁；
f)配置标气钢瓶放置间（柜）并标识；
g)设有必要的实验台和存储柜。
5.2.3.3 仪器与设备配置
质量保证实验室应配备空气质量网格化监测系统质量保证和质量控制相关的仪器设备，基本仪器设备配置清单见表1。
表 1 质量保证实验室基本仪器设备配置清单
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序号
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仪器名称
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技术要求
|
数量
|
用途
|
|
1
|
与空气质量网格化监测站监测
项目相同的监测分析仪器
|
采用标准分析方法，与子站监测分析仪器
的技术指标相同或优于子站分析仪器
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1 套
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量值传递
|
|
2
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标准气体
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国家有证标准物质或标准样品
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1 套
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量值传递
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|
3
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零气发生器
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符合HJ 654 要求
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1 套
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量值传递
|
|
4
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动态校准仪
|
符合HJ 654 要求
|
1 套
|
量值传递
|
|
5
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臭氧校准仪
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配置臭氧发生器和臭氧光度计
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1 套
|
量值传递
|
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6
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流量计
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(0~20)L/min，1 级
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1 套
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量值传递
|
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7
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标准温度计
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1 级
|
1 套
|
量值传递
|
|
8
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标准湿度计
|
1 级
|
1 套
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量值传递
|
|
9
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标准气压计
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1 级
|
1 套
|
量值传递
|
|
10
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有毒气体泄漏报警器
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能够对 SO2、NO2、CO、O3、TVOC 等气
体进行监测并报警
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1 套
|
实验室安全防护
|
-
信息平台
信息平台应包括网格化监管信息系统和运行维护管理系统。
5.3 测量原理
空气质量网格化监测站颗粒物和气态污染物测量原理见表 2。
表 2 系统测量原理
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检测项目
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微型空气质量监测设备/物联网移动空气质量监测站
|
小型空气质量监测站/车载移动空气质量监测站
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PM10
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光散射法
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β射线吸收法/微量振荡天平法
|
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PM2.5
|
光散射法
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β射线吸收法/微量振荡天平法
|
|
TSP
|
光散射法
|
β射线吸收法/微量振荡天平法
|
|
SO2
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电化学法
|
紫外荧光法/差分吸收光谱法
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|
NO2
|
电化学法
|
化学发光法/差分吸收光谱法
|
|
CO
|
电化学法
|
非分散红外吸收法/气体滤波相关红外吸收法
|
|
O3
|
电化学法
|
紫外吸收法/差分吸收光谱法
|
|
TVOC
|
光离子化（PID）法/金属氧化物半导体法
|
光离子化（PID）法/氢火焰离子（FID）法
|
1 技术要求
1.1 微型空气质量监测设备和物联网移动空气质量监测设备
1.1.1 外观要求
6.1.1.1 设备应贴有铭牌，铭牌上应标有仪器名称、型号、标识码、生产单位、出厂编号、制造日期等信息。
6.1.1.2 设备表面应完好无损、无明显缺陷，各零部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有效。
6.1.1.3 设备应采用小型化、模块化设计，方便运输、携带、安装和动态调整位置。
1.1.2 工作条件
设备在以下条件中应能正常工作：
a)工作温度：上限为+50℃，下限为-20℃；
b)工作相对湿度：上限为 95%RH，下限为 0%RH，无凝结。
1.1.3 安全要求
6.1.3.1 接地保护
空气质量网格化监测设备应配有避雷设备，采用市电供电时应接地线。
6.1.3.2 绝缘电阻
使用交流电源时，设备的电源相、中联线对地的绝缘电阻应不小于 20MΩ。
6.1.3.3 绝缘强度
使用交流电源时，设备电源相、中联线对地的绝缘强度，应能承受交流电压 1.5kV、50Hz、泄露电流 5mA，历时 1min 实验，无飞弧和击穿现象。
6.1.3.4 防护等级
设备防护等级应符合 GB/T 4208 中 IP44 的规定。
1.1.4 功能要求
6.1.4.1 整机功耗
设备整机功耗应不大于 50W。
6.1.4.2 供电方式
微型空气质量监测设备应采用市政供电、太阳能供电或两者结合供电。采用市政供电时，设备内应含备用电池，支持断电后报警并持续供电不低于 6h。采用太阳能供电时，蓄电池应保证持续供电7天，电量低于阈值时应报警。
物联网移动空气质量监测设备应采用车载电瓶、太阳能供电、备用电池或三者结合供电。采用太阳能供电时，蓄电池应保证持续供电 7 天，电量低于阈值时应报警。
6.1.4.3 监测频次
采用连续测量方式时每小时监测时间不低于 45min；采用间断测量方式时每 5min 应测量 1 次，每次不少于 1min。
微型空气质量监测设备数据上传周期可在 5min~60min 调节，物联网移动空气质量监测设备数据上传周期可在 5s~5min 调节。
6.1.4.4 通讯接口
通讯接口应不少于 1 个，接口类型可为 RS232、RS485、以太网口或 USB 口。
6.1.4.5 数据存储
设备应存储 3 个月以上历史数据，并支持将数据导出。
6.1.4.6 通信要求
监测数据与应用平台的传输应满足 HJ 212 的要求。
6.1.4.7 在线升级
可通过远程控制实现设备的程序升级。
6.1.4.8 断网数据续传
设备断线重联后应将断网时间段数据续传。
6.1.4.9 断电自启动自恢复
设备重新上电之后应自动启动、自动与信息平台重新建立连接。
6.1.4.10 状态指示
设备状态指示应直观辨别设备工作状态。
6.1.4.11 GPS 定位
设备定位偏差应不大于 50m。
1.2 小型空气质量监测设备和车载移动空气质量监测设备
小型空气质量监测设备和车载移动空气质量监测设备仪器外观、工作条件、安全要求和功能要求应符合 HJ 653 和 HJ 654 的要求。
2 技术指标
2.1 微型空气质量监测设备和物联网移动空气质量监测设备
2.1.1 颗粒物(PM10、PM2.5 和 TSP)技术指标
微型空气质量监测设备和物联网移动空气质量监测设备 PM10、PM2.5 和 TSP 的监测项目和指标应符合表 3 的要求。
表3 颗粒物（PM10、PM2.5 和 TSP）技术指标要求
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测量参数
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PM2.5
|
PM10
|
TSP
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测量范围
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(0~1000) μg/m3
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(0~1000) μg/m3
|
(0~30) mg/m3
|
|
检出限
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5μg/m3
|
5μg/m3
|
15μg/m3
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|
室外比对最大允许测量误差
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(0~100)μg/m3
|
±25μg/m3
|
±25μg/m3
|
—
|
|
(100~1000)μg/m3
|
±20%
|
±20%
|
—
|
|
(0~150)μg/m3
|
—
|
—
|
±30μg/m3
|
|
(150~30000)μg/m3
|
—
|
—
|
±20%
|
|
室外比对测量相关系数r
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≥0.85
|
≥0.8
|
≥0.8
|
|
仪器平行性
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≤15%
|
≤15%
|
≤15%
|
1.1.1 气态污染物(SO2、NO2、CO、O3 和 TVOC)技术指标
微型空气质量监测设备和物联网移动空气质量监测设备 SO2、NO2、CO、O3 和 TVOC 的实验室检测项目和指标应符合表 4 的要求。
表4 气态污染物(SO2、NO2、CO、O3 和 TVOC)实验室技术指标要求
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测量参数
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SO2
|
NO2
|
O3
|
CO
|
TVOC
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测量范围
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(0~500)nmol/mol
|
(0~500)nmol/mol
|
(0~500)nmol/mol
|
(0~10)μmol/mol
|
(0~10)μmol/mol
|
|
检出限
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5nmol/mol
|
5nmol/mol
|
5nmol/mol
|
0.1μmol/mol
|
5nmol/mol
|
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示值误差
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不超过±10% FS
|
不超过±10% FS
|
不超过±10% FS
|
不超过±10% FS
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文章关键词：空气质量网格化监测技术规范
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