HJ 653-2013.Specifications and Test Procedures for Ambient Air Quality Continuous Automated Monitoring System for PM10 and PM2.5.
1适用范围
HJ 653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。
HJ 653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
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB 3095-2012环境空 气质量标准
GB/T 17214.1工业过程测 量和控制装置工作条件第1部分:气候条件
HJ 618环境空气PM10和PM2.5的测定重量法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
空气动力学当量直径 aerodynamic diameter
指单位密度(po=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
切割器 particle separate device
指具有将不同粒径粒子分离功能的装置。
3.3
50%切割粒径(Daso) 50% cutpoint diameter
指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当量直径。
3.4
颗粒物(粒径小于等于10μm) particulate matter (PM10)
指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物，也称可吸入颗粒物。
3.5
颗粒物(粒径小于等于2.5μm) particulate matter (PM2.5)
指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，也称细颗粒物。
3.6
标准状态 standard state
指温度为273K，压力为101.325kPa时的状态。本标准污染物浓度值均为标准状态下浓度值。

中华人民共和国国家环境保护标准HJ653-2013
环境空气颗粒物（PM10和PM25）连续自动监测系统技术要求及检测方法
Specifications and TestProceduresforAmbientAirQualityContinuousAutomated Monitoring System for PMio and PM2.5（发布稿）
本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2013-07-30发布
保护部
2013-08-01实施
1适用范围
2规范性引用文件.
3术语和定义
4系统组成与原理
5技术要求..
6性能指标
7检测方法
8检测项目..
附录A（规范性附录）PM1o和PM2.5连续监测系统数据采集和处理要求III
....18
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》，实施《环境空气质量标准》（GB3095-2012），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和质量，制定本标准。本标准规定了环境空气颗粒物（PM1o和PM2.5）连续自动监测系统（以下简称PM1o和PM2.5连续监测系统）的技术要求、性能指标和检测方法本标准中附录A为规范性附录。
本标准为首次发布。
本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：中国环境监测总站。本标准环境保护部2013年7月30日批准。本标准自2013年8月1日起实施。本标准由环境保护部解释。
环境空气颗粒物（PM1o和PM25）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（PM1o和PM，）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（PM1o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
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB3095-2012环境空气质量标准bzxZ.net
GB/T17214.1工业过程测量和控制装置工作条件第1部分：气候条件HJ618
3术语和定义
环境空气PM1o和PM2.5的测定重量法下列术语和定义适用手本标准。3.1
空气动力学当量直径aerodynamicdiameter指单位密度（po=1g/cm）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
切割器particleseparatedevice指具有将不同粒径粒子分离功能的装置。3.3
50%切割粒径（Das0）50%cutpointdiameter指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当量直径。3.4
颗粒物（粒径小于等于1Oμum）particulatematter（PMio）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10um的颗粒物，也称可吸入颗粒物。3.5
颗粒物（粒径小于等于2.5um）particulatematter（PM2.5）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5um的颗粒物，也称细颗粒物。3.6
标准状态standard state
指温度为273K，压力为101.325kPa时的状态。本标准污染物浓度值均为标准状态下浓度值。
参比方法referencemethod
国家发布的标准方法。
捕集效率的几何标准偏差（og）geometricstandarddeviationofsamplingefficiency切割器对颗粒物的捕集效率有以下两种表述方法：（1)捕集效率为16%时对应的粒子空气动力学当量直径Da16与捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学当量直径Da50的比值（2）捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学当量直径Da50与捕集效率为84%时对应的粒子空气动力学当量直径Da84的比值上述两个比值均应符合0，=1.5±0.1(PM10连续监测系统）、g，=1.2±0.1(PM2.5连续监测系统）的要求。计算公式见（1)、（2）式：Og
式中：.-----捕集效率的几何标准偏差，%(1)
Da16------切割器对颗粒物的捕集效率为16%时对应的粒子空气动力学当量直径，um：Da50---..---切割器对颗粒物的捕集效率为50%时对应的粒子空气动力学当量直径，um：Da84---*---切割器对颗粒物的捕集效率为84%时对应的粒子空气动力学当量直径，um3.9
仪器平行性parallelismofmonitors指每一批次数据结果的均方根。3.10
气溶胶传输效率aerosoltransportefficiency指通过采样管进入监测仪的气溶胶量与进入采样管前气溶胶总量的百分比。4系统组成与原理
4.1系统的组成
PM1o和PM2.5连续监测系统包括样品采集单元、样品测量单元、数据采集和传输单元以及其他辅助设备。
4.1.1样品采集单元
样品采集单元由采样入口、切割器和采样管等组成。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。4.1.2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。2
4.1.3数据采集和传输单元
数据采集和传输单元采集、处理和存储监测数据，并能按中心计算机指令传输监测数据和系统工作状态信息。
4.1.4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、采样泵等。4.2方法原理
PM1o和PM2.5连续监测系统所配置监测仪器的测量方法为β射线吸收法或微量振荡天平法。
5技术要求
5.1外观要求
5.1.1PM10和PM25连续监测系统应有产品铭牌，铭牌上应标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期等信息，
5.1.2PM10和PM2.5连续监测系统外观应完好无损，无明显缺陷，各零、部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有效。
5.2工作条件
5.2.1切割器在以下环境条件中应能正常工作：环境温度：（-30～50）℃：
大气压：（80~106）kPa
5.2.2监测仪在以下环境条件中应能正常工作：环境温度：（15～35）℃：
相对湿度：≤85%：
大气压：（80～106）kPa。
5.2.3供电电压
AC（220±22)V，（50±1)Hz。
注：低温、低压等特殊环境条件下，仪器设备的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%条件下，监测仪电源端子对地或机壳的绝缘电阻不小于20MQ。
5.3.2绝缘强度
在环境温度为（15～35）℃，相对湿度≤85%条件下，监测仪在1500V（有效值）、50Hz正弦波实验电压下持续1min，不应出现击穿或飞弧现象。5.3.3β射线源安全
PM1o和PM2.5连续监测系统所配置监测仪器的测量方法为β射线吸收法时，使用的β射线源应符合放射性安全标准。3
5.4功能要求
5.4.1滤膜要求
在规定膜面流速下，PM10采样滤膜要求对0.3um颗粒物的截留效率≥99%，PM2.5采样滤膜要求对0.3um颗粒物的截留效率≥99.7%；5.4.2具备显示和设置系统时间的功能及时间标签功能，数据为设置时段的平均值；5.4.3具备记录或输出测量过程中的环境大气压、环境温度、流量和浓度等数据的功能：5.4.4具备数字信号输出功能，数据采集和存储记录要求应符合附录A的要求5.4.5具备三个月以上数据的存储能力。5.4.6仪器掉电后，能自动保存数据；恢复供电后系统可自动启动，恢复运行状态并正常开始工作。
6性能指标
6.1PMuo连续监测系统
6.1.1浓度测量范围
（01000）μg/m或（010000）μg/m2（可选），最小显示单位0.1μg/m。6.1.2切割性能
50%切割粒径：Da50=（10±0.5）μm；捕集效率的几何标准偏差：g=1.5±0.1。6.1.3时钟误差
（1）在监测仪正常工作状态下测试6h，时钟误差±20s。（2）断开监测仪的供电总计5次（各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min，且在每次断电之间应保证不少于10min正常电力供应），测试6h，时钟误差±2min。6.1.4温度测量示值误差
在（-30～50）℃范围内，温度测量示值误差±2℃。6.1.5大气压测量示值误差
在（80～106）kPa范围内，大气压测量示值误差≤1kPa6.1.6流量稳定性
24h内，每一次测试时间点流量变化±10%设定流量，24h平均流量变化±5%设定流量。6.1.7校准膜重现性
监测仪校准膜重现性±2%（标称值）。6.1.8电压变化稳定性
供电电压变化10%，监测仪标准膜测量值的变化5%（标称值）。6.1.9仪器平行性
三台（套）仪器平行性≤10%，
6.1.10参比方法比对测试
使用参比方法进行至少10组有效数据的比对测试，测试结果进行线性回归分析，符合以下要求：
斜率：1±0.15：
截距：（0±10）μg/m2；
相关系数≥0.95。
6.1.11有效数据率
连续运行至少90天，有效数据率不低于85%。6.2PM2.5连续监测系统
6.2.1浓度测量范围
（0～1000）μg/m或（010000）μg/m2（可选），最小显示单位0.1μg/m26.2.2切割性能
50%切割粒径：Das0=（2.5±0.2）μm：捕集效率的几何标准偏差：0g=1.2±0.1。6.2.3时钟误差
（1）在监测仪正常工作状态下测试6h，时钟误差±20s。（2）断开监测仪的供电总计5次（各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min，且在每次断电之间应保证不少于10min正常电力供应），测试6h，时钟误差2min。6.2.4温度测量示值误差
在（-30～50）℃范围内，温度测量示值误差±2℃。6.2.5大气压测量示值误差
在（80～106）kPa范围内，大气压测量示值误差≤1kPa。6.2.6流量测试
在监测仪正常工作条件下，使用标准流量计在采样入口处检测流量，符合以下指标：（1）平均流量偏差±5%设定流量；（2）流量相对标准偏差≤2%：
（3）平均流量示值误差≤2%。
6.2.7校准膜重现性
监测仪校准膜重现性±2%（标称值）。6.2.8环境气压、环境温度及供电电压变化的影响监测仪分别在不同的气压、温度和供电电压等6种环境条件下进行测试，其流量性能指标应符合6.2.6要求。
6.2.9气溶胶传输效率
采样管气溶胶传输效率≥97%。
6.2.10切割器加载测试
在一个维护周期内，加载后的切割器切割性能指标符合6.2.2要求。6.2.11仪器平行性
三台（套）仪器平行性≤15%。
6.2.12参比方法比对测试
使用参比方法进行至少23组有效数据的比对测试，测试结果进行线性回归分析，符合以下要求：
斜率：1±0.15
截距：（0±10）μg/m2；
相关系数≥0.93。
6.2.13有效数据率
连续运行至少90天，有效数据率不低于85%。7检测方法
7.1PM1o连续监测系统
7.1.1切割性能
切割性能测试可使用分流测试法或静态箱测试法。7.1.1.1分流测试法
发生单一粒径、均匀、稳定的气溶胶粒子，分别测试待测切割器上游的气溶胶浓度和切割器下游的气溶胶浓度，计算不同粒径气溶胶的捕集效率：拟合捕集效率与粒径的关系得到该切割器的50%切割粒径和捕集效率的几何标准偏差。（1）气溶胶的生成
通过单分散固态气溶胶发生器发生单分散固态的气溶胶颗粒。采用气溶胶检测仪器（例如气溶胶粒径谱仪）测量单分散固态气溶胶的粒径和浓度。实验粒子的粒径要求见表1。表1PM1o实验粒子的粒径要求
实验粒子的空气动力学当量直径Da（μm）3±0.5
（2）分流法测试
a）将待测切割器去除进气部件，通过分流管连接流量适配器、待测切割器和气溶胶检测仪器，切割器应竖直放置。
b）采用单分散固态气溶胶发生器，发生表1中空气动力学当量直径（3土0.5）μm的雾化单分散固态气溶胶颗粒。
c）采用气溶胶检测仪器测量单分散固态气溶胶的粒径，确认其稳定、均匀，符合要求。d）采用气溶胶检测仪器分别测定切割器上、下游的气溶胶浓度。记录为Cm和C211e）分别依次生成表1中所列的8种粒径的雾化单分散固态气溶胶颗粒。重复以上c）～d）的操作，直至8种粒径的雾化单分散固态气溶胶颗粒测试完毕，得到Ci和C2jaf）重复e）的操作三次，按公式（3）计算得到8组24个捕集效率的数据。C2m×100%
式中：n-----每个粒径点单次测量的捕集效率，%;Cj----切割器上游固态单分散颗粒物单次测量浓度，/m；C2i----切割器下游固态单分散颗粒物单次测量浓度，/m；i--..发生的气溶胶粒径点（-18)；j-------每个粒径点测量的次数（j-1~3）。g）按公式（4）分别计算得到8个粒径点捕集效率的平均值。（3）
式中：n,----.-每个粒径点捕集效率的平均值（=1~8)，%。.(4)
h）按公式（5）计算每个粒径点的捕集效率相对标准偏差Cw，如果C超过10%，则该粒径点的捕集效率测试无效。
C(mij-n)
×100%
（5）
式中：C-.----每个粒径点捕集效率的相对标准偏差（=18)，%（3）数据处理
将得到的8个捕集效率平均值与对应的气溶胶空气动力学粒径进行拟合，得出捕集效率与气溶胶空气动力学粒径之间的回归方程和曲线。通过回归曲线得出切割器捕集效率分别为16%、50%、84%时对应的空气动力学当量直径Da16、Da50、Da84，按照公式（1)、（2）计算切割器捕集效率的几何标准偏差og，Da5o和og应符合6.1.2要求。7.1.1.2静态箱测试法
将待测切割器安装到静态箱中，在静态箱中发生单一粒径、均匀、稳定的气溶胶粒子，用气溶胶检测仪器测量气溶胶浓度和均匀性；确保箱内的气溶胶浓度稳定，分布均匀。用气溶胶检测仪器测量经待测切割器切割后的气溶胶浓度。计算不同粒径颗粒物的捕集效率，拟合捕集效率与粒径的关系得到该切割器50%切割粒径和捕集效率的几何标准偏差。（1）安装待测切割器
将至少一台待测切割器安装到静态箱中，保证箱体密闭。（2）气溶胶的生成
通过单分散固态气溶胶发生器发生单分散固态的气溶胶颗粒。采用气溶胶检测仪器（例如气溶胶粒径谱仪）测量单分散固态气溶胶的粒径和浓度。实验粒子的粒径要求见表1。（3）静态箱法测试
a）将生成的空气动力学当量直径（3土0.5）um的雾化单分散固态气溶胶颗粒通入静态箱并充分混合，使用气溶胶检测仪器测量静态箱中三个以上点位抽取的气溶胶样品粒径和浓度，确保静态箱内气溶胶浓度均勺。三个点的气溶胶浓度相对标准偏差≤10%，记录三点的气溶胶平均浓度Cu。
b）启动待测监测仪的采样泵，运行一段时间后，停止采样：使用气溶胶检测仪器测量待测采样器采集的气溶胶粒子浓度C21，按公式（3）计算该粒径下气溶胶捕集效率n1l。c）分别依次生成表1中所列的8种粒径的雾化单分散固态气溶胶颗粒。重复以上a）~b）的操作，直至8种粒径的雾化单分散固态气溶胶颗粒测试完毕，得到C和C2d）重复c）的操作三次，计算得到8组24个捕集效率的数据。e）按公式（4）分别计算得到8个粒径点捕集效率的平均值。f）按公式（5）计算每个空气动力学粒径点的捕集效率相对标准偏差Cm，如果C超过7
10%，则该粒径点的捕集效率测试无效。（4）数据处理
将得到的8个捕集效率平均值与对应的气溶胶空气动力学粒径进行拟合，得出捕集效率与气溶胶空气动力学粒径之间的回归方程和曲线。通过回归曲线得出切割器捕集效率分别为16%、50%、84%时对应的空气动力学当量直径Da16、Da50、Da84，按照公式（1）、（2）计算切割器捕集效率的几何标准偏差og，Daso和og应符合6.1.2要求。7.1.2时钟误差
7.1.2.1监测仪正常工作过程条件下时钟误差在待测监测仪正常工作过程中，读取并记录显示时间（时-分-秒）记为开始时间to，同时启动秒表开始计时，当运行6h土60s时，分别读取和记录待测监测仪显示时间t和秒表显示时间t2。按公式（6）计算时钟误差。检测结果△t应符合6.1.3中第（1）条要求。At = t - to - t2
式中：A....时钟误差，.
to-*---待测监测仪开始时间，（时-分-秒)；t------待测监测仪结束时间，（时-分-秒)：t....--秒表显示时间，（时--分-秒）。7.1.2.2监测仪断电条件下时钟误差..(6)
在待测监测仪正常工作过程中，读取并记录显示的时间（时-分-秒）记为开始时间to，同时启动秒表开始计时。断电条件测试总时长为6h，在这期间要求断电总计5次，各次断电的持续时间分别为20s、40s、2min、7min和20min左右，且在每次断电之间应保证不少于10min正常供电。当运行6h+60s时，分别读取和记录待测监测仪显示时间t,和秒表显示时间t2。按公式（6）计算时钟误差。检测结果应符合6.1.3中第（2）条要求。7.1.3温度测量示值误差
将待测监测仪或温度检测单元放入值温环境中，在（-30～50）℃温度范围内分别设置4个温度测试点：（-20，0，20，50）℃，恒温装置的实际控制温度与上述设定温度允许偏差±2℃。待恒温装置温度稳定后，分别读取并记录标准温度值ts，和待测监测仪显示温度值tpi。按公式（7）计算待测监测仪的温度测量示值误差4ti。重复测量3次，每个测试点的平均值应符合6.1.4的要求。
At, = tpi -tsi
（7）
式中：4t------第i个测试点温度测量示值误差，℃pi--第i个测试点待测监测仪的环境温度示值，℃：t.-第i个测试点标准温度值，℃i------测试点序号，（14）。
7.1.4大气压测量示值误差
将待测监测仪或压力检测单元放入气压舱中，在大气压测量的范围（80～106）kPa内选取以下5个检测点：80kPa，90kPa，100kPa，106kPa和当前环境气压，各检测点的实际稳定值与上述规定值允许偏差0.5kPa。待气压舱的压力稳定后，分别读取并记录标准压力值B;和待测监测仪显示压力值Pi。按公式（8）计算待测监测仪的大气压测量示值误差pio8
重复测量3次，每个检测点的平均值应符合6.1.5的要求。S=B-P
式中：op-------第i个测试点待测监测仪大气压测量示值误差，kPaP....--第i个测试点标准压力值，kPa.B,-------第i个测试点待测监测仪压力测量值，kPa;i--*----测试点序号，（=1～5)。7.1.5流量稳定性
待测监测仪预热稳定后，调整系统初始进样流量为设定流量值F()(0)，待测监测仪连续运行，分别在待测监测仪运行6、12、18和24h时记录采样流量值，将每天记录的4个采样流量值进行算术平均，计算待测监测仪24h采样流量的平均值，按式（9）计算待测监测仪24h采样流量偏差4F，按式（10）计算待测监测仪当天每个测试时间点的采样流量偏差4F()（2。每天测试结束后可对待测监测仪采样流量进行重新调整，测试7天，重复上述操作，每天的4F和4F>（应符合第6.1.6要求。AF=
式中：4F---
F,-Foxo)×100%.
.--待测监测仪24h采样流量偏差，%；F.----待测监测仪24h采样流量平均值，LminF((0>----待测监测仪每天采样流量初始设定值，L/min;--------测试天数，（-1～7)。Foxo)-Foxo)
AFoxo=
式中：4F)（)-----待测监测仪每个测试时间点采样流量偏差，%：F)()------待测监测仪每天每个测试时间点的采样流量值，L/min：-每天的测试次数，（t-1～4)。7.1.6校准膜重现性
待测监测仪预热稳定后，按照操作规程插入校准膜片，待读数稳定后记录显示值，重复上述操作两次，计算标准膜读数的平均值。重复上述操作，测试3天，按式（11）计算每天的标准膜重现性Sc，每天的Sc应符合6.1.7的要求。Sc
-Ccx×100%
式中：Sc.------待测监测仪第i天标准膜重现性，%：-------待测监测仪第i天标准膜测量平均值，μg/cm2（μg)：Co------校准膜的标称值，μg/cm（μug）：i-------测试天数，-1～3）。
7.1.7电压变化稳定性
待测监测仪预热稳定后，在正常电压条件下，放入校准膜，稳定后记录待测监测仪读数9
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