环境空气SO₂在线监测系统

环境空气SO₂在线监测系统

一、系统核心工作原理

目前主流的 SO₂在线监测设备均采用紫外荧光法，其原理基于 SO₂分子的特性：

激发过程：当载气（经纯化的零气）携带样气进入反应室后，特定波长（214nm）的紫外光照射样气中的 SO₂分子，使 SO₂分子吸收能量跃迁至激发态（SO₂*）；

荧光发射：激发态的 SO₂* 不稳定，会在极短时间内（约 10⁻⁶~10⁻⁹秒）跃迁回基态，同时释放出波长为 330~430nm 的荧光；

信号定量：荧光强度与样气中 SO₂的浓度呈线性正相关（在一定浓度范围内），通过光电倍增管（PMT）将荧光信号转换为电信号，经放大器、数据采集模块处理后，即可计算出 SO₂的实时浓度。

该方法具有灵敏度高（检出限可达 0.5μg/m³ 以下）、选择性强（不受 CO、NO₂等常见气体干扰）、响应速度快（T90≤20 秒）的优势，是当前环境空气 SO₂在线监测的技术。

二、系统整体组成

一套完整的 SO₂在线监测系统并非单一设备，而是由采样单元、预处理单元、分析单元、校准单元、数据采集与传输单元、辅助单元6 大模块组成，各单元协同工作实现 “从样气采集到数据上传" 的全流程自动化。

单元名称核心组件功能作用

采样单元采样探头、采样管路（聚四氟乙烯）从环境中采集具有代表性的样气，避免颗粒物、水汽对后续分析的干扰（探头含滤膜）。

预处理单元冷却器（半导体制冷）、干燥器（渗透膜 / 电子制冷）降低样气温度（通常至 4℃±1℃），去除样气中 90% 以上的水汽，防止冷凝水影响分析精度。

分析单元紫外光源、反应室、光电倍增管、检测器核心模块，基于紫外荧光法完成 SO₂浓度的定量分析，输出原始电信号。

校准单元标准气体钢瓶（SO₂标准气）、动态气体校准仪定期（如每日 / 每周）对系统进行零点校准（零气）和跨度校准（标准气），确保数据准确性。

数据采集与传输数据采集仪（DAQ）、4G / 以太网模块接收分析单元的浓度数据，完成数据存储、补遗、有效性判断（如超量程标记），并通过环保专网上传至监管平台（如国家环境监测总站）。

辅助单元零气发生器、空压机、温控 / 稳压模块提供纯化零气（用于校准和载气）、稳定气源（部分设备需），维持分析室温度（20~25℃）和系统压力稳定，保障设备长期运行可靠性。

三、关键设备技术参数

技术指标        要求范围                             说明

测量范围0~500 μg/m³（常规）；0~2000 μg/m³（扩展）可根据监测场景（如工业区高浓度环境）选择扩展量程，避免频繁超量程。

检出限（MDL）≤0.5 μg/m³越低表示设备对低浓度 SO₂的检测能力越强，满足背景空气质量监测需求。

精密度相对标准偏差（RSD）≤2%（50 μg/m³ 标气）反映设备测量的重复性，RSD 越小，数据稳定性越好。

准确度示值误差≤±5%（或 ±2 μg/m³，取较大者）与标准气体浓度的偏差范围，直接决定数据的可信度。

响应时间（T90）≤20 秒从样气进入到设备显示浓度达到 90% 真实值的时间，越快越能捕捉浓度突变。

零点漂移≤±2 μg/m³（24 小时）无 SO₂的零气通入时，设备读数的变化量，漂移越小，零点稳定性越好。

跨度漂移≤±5%（24 小时，50 μg/m³ 标气）通入固定浓度标准气时，设备读数的变化率，漂移小说明设备长期运行精度有保障。

数据存储与传输至少存储 6 个月原始数据，支持 HJ 212 协议HJ 212 是环保行业数据传输标准协议，确保数据能对接各级环境监测平台。

四、系统典型应用场景

国控 / 省控空气质量自动监测站：作为 “城市空气质量哨兵"，与 PM₂.₅、PM₁₀、NO₂、O₃、CO 监测设备组成 “六参数" 监测系统，实现城市空气质量日报、周报数据的自动生成。

工业园区边界监测：针对火电、钢铁、化工、有色金属冶炼等重点排放 SO₂的行业，在园区边界布设监测站，监控 SO₂是否超标排放，防止对周边居民区造成影响。

重点污染源周边监控：在燃煤电厂、硫酸厂等污染源排气筒下风向布设设备，实时跟踪污染源扩散情况，辅助判断是否存在 “偷排、漏排" 问题。

特殊区域监测：如酸雨敏感区域、生态保护区，通过长期监测 SO₂浓度，分析其对酸雨形成、生态环境的影响。

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