環(huán)境空氣顆粒物（PM_2.5）中有機碳、元素碳連續自動(dòng)監測技術(shù)規范（征求意見(jiàn)稿）

1 適用范圍

      本標準規定了環(huán)境空氣顆粒物（PM_2.5）中有機碳、元素碳連續自動(dòng)監測系統的方法原理與系統組成、技術(shù)性能、安裝、調試、試運行與驗收、系統日常運行維護、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制、數據有效性判斷等技術(shù)要求。

      本標準適用于采用熱學(xué)-光學(xué)校正法和熱學(xué)-光學(xué)衰減法的環(huán)境空氣顆粒物（PM_2.5）中有機碳、元素碳連續自動(dòng)監測系統的安裝、驗收、運行管理與質(zhì)量控制。

2 規范性引用文件

      本標準引用了下列文件或其中的條款。凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本標準。凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

      HJ 655 環(huán)境空氣顆粒物（PM₁₀ 和 PM_2.5）連續自動(dòng)監測系統安裝和驗收技術(shù)規范

      HJ 817 環(huán)境空氣顆粒物（PM₁₀ 和 PM_2.5）連續自動(dòng)監測系統運行和質(zhì)控技術(shù)規范

3 術(shù)語(yǔ)和定義

      下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標準。

3.1

      有機碳、元素碳連續自動(dòng)監測系統 organic carbon and elemental carbon continuous automated monitoring system

      對環(huán)境空氣顆粒物中有機碳、元素碳進(jìn)行連續自動(dòng)的采樣、處理、分析的監測系統。

3.2

      顆粒物（粒徑≤2.5 μm） particulate matter(PM_2.5)

      環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當量直徑≤2.5 μm 的顆粒物，也稱(chēng)細顆粒物。

3.3

      有機碳 organic carbon（OC）

      顆粒物中烴、烴的衍生物、多功能團的烴衍生物和高分子化合物等有機物中的碳組分。

      主要來(lái)源于燃煤、機動(dòng)車(chē)尾氣、生物質(zhì)燃燒、工業(yè)排放等，既有直接排放，也有經(jīng)光化學(xué)反應的二次生成。

3.4

      元素碳 elemental carbon（EC）

      顆粒物中以單質(zhì)形式存在的碳和少量黑色、不揮發(fā)的高分子量有機物。主要來(lái)源于化石燃料或生物質(zhì)不完全燃燒的直接排放。

3.5

      總碳 total carbon（TC）

      顆粒物中有機碳和元素碳的總和。

3.6

      光學(xué)裂解碳 optical pyrolyzed carbon（OPC）

      通過(guò)光學(xué)方法測定在高溫下裂解轉化成元素碳的有機碳。

4 方法原理與系統組成

4.1 方法原理

      環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）中有機碳、元素碳連續自動(dòng)監測系統的方法原理為熱光法，熱光法又可分為熱學(xué)-光學(xué)校正法、熱學(xué)-光學(xué)衰減法。

      熱學(xué)-光學(xué)校正法：用熱氧化法直接測量顆粒物中 OC、EC 的含量。環(huán)境空氣通過(guò)樣品采集單元，顆粒物被濾膜截留，在高溫條件下，純氦氣環(huán)境中 OC 轉化為 CO₂ 及少量 OPC， 在氦氧混合氣環(huán)境中 OPC 與 EC 轉化為 CO₂，利用非色散紅外檢測器（NDIR）檢測不同階段生成的 CO₂，經(jīng)光學(xué)校正 OPC 后計算得到樣品中 OC、EC 的含量。

      熱學(xué)-光學(xué)衰減法：用熱氧化法直接測量顆粒物中 TC 的含量，用光學(xué)衰減法間接測量EC 的含量，由 TC 減去 EC 得到 OC 的含量。一路環(huán)境空氣通過(guò)樣品采集單元，顆粒物被濾膜截留，高溫條件下，在空氣環(huán)境中 TC 轉化為 CO₂，利用非色散紅外檢測器（NDIR）檢測CO₂，計算得到 TC 的含量；另一路環(huán)境空氣通過(guò)樣品采集單元，顆粒物被紙帶截留，采用多波長(cháng)單色光照射顆粒物樣品，測量光學(xué)衰減率得到黑碳（BC）的含量，再根據 BC 與 EC 的定量關(guān)系，計算樣品中 EC 的含量。

4.2 系統組成

4.2.1 樣品采集單元

      樣品采集單元將環(huán)境空氣顆粒物進(jìn)行切割分離，并將顆粒物收集在濾膜（或紙帶）上， 由采樣頭、切割器、采樣管、溶蝕器、采樣泵等組成。

4.2.2 分析單元

      分析單元對顆粒物樣品中的 OC、EC 進(jìn)行測量分析。熱學(xué)-光學(xué)校正法的分析單元由反應爐、CO₂ 濃度檢測器、光發(fā)射與接收模塊、內標物定量環(huán)等組成；熱學(xué)-光學(xué)衰減法的分析單元分為 TC 分析單元及 EC 分析單元，其中 TC 分析單元由反應爐、CO₂ 濃度檢測器等組成，EC 分析單元由自動(dòng)走紙帶模塊、光發(fā)射與接收模塊等組成。

4.2.2.1 反應爐

      反應爐按照設定的溫度將顆粒物樣品中的碳轉化為 CO₂。熱學(xué)-光學(xué)校正法的反應爐內置 MnO₂，將 OC 在高溫條件下氧化為 CO₂，OPC 與 EC 在過(guò)量氧氣的高溫條件下氧化為CO₂；熱學(xué)-光學(xué)衰減法的反應爐將顆粒物中的碳在過(guò)量氧氣的高溫條件下全部轉換為 CO₂。

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