ZWIN-AQMS20國標(biāo)法小型空氣監(jiān)測站是一款運(yùn)用國標(biāo)法，專業(yè)化在線監(jiān)測大氣環(huán)境的小型儀器，全套系統(tǒng)集成顆粒物(PM1o/PM2.5)、氣體(SO2/NOx/CO/O3)分析儀、超聲波氣象監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集器和中心站統(tǒng)計(jì)分析軟件等幾部分任意組合。分別監(jiān)測空氣中各物質(zhì)痕量污染物的濃度、顆粒物濃度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓及溫濕度，并通過數(shù)據(jù)采集器對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、存儲、傳輸，在監(jiān)控中心進(jìn)行分析、展示。

ZWIN-AQMS20國標(biāo)法小型空氣質(zhì)量監(jiān)測站

二氧化硫（SO2）檢測原理——紫外熒光法

二氧化硫的檢測原理是紫外熒光法。紫外熒光法是基于分子發(fā)射光譜法。SO2分子吸收紫外線（190nm~230nm）能量成為激發(fā)態(tài)分子，激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，在返回基態(tài)時，以熒光光子的形式釋放出過剩能量。這個反應(yīng)分兩個步驟進(jìn)行：

（1）SO2分子吸收190nm~230nm波長的紫外線能級躍遷到激發(fā)態(tài)。

（2）處于激發(fā)態(tài)的SO2分子再次回到基態(tài)，發(fā)出特征波長的熒光，熒光的中心波長為330nm。

（3）根據(jù)紫外熒光法原理，所發(fā)出熒光總光強(qiáng)（1）與激發(fā)態(tài)的SO2分子數(shù)之間的關(guān)系可表示為：

其中，轉(zhuǎn)化為SO2的轉(zhuǎn)化率k與溫度相關(guān)，溫度越高，轉(zhuǎn)化為SO2越快，則單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為SO2的越多。

所以，由（1）~（3）式可知，當(dāng)初始光強(qiáng)、氣體室的光程L、氣體溫度T已知，且沒有干擾條件（如：沒有干擾氣體和雜散光），轉(zhuǎn)化為SO2的轉(zhuǎn)化率k為常數(shù)，則熒光的光強(qiáng)與氣體室中SO2的濃度成正比。

氮氧化物（NOX）檢測原理——化學(xué)發(fā)光法

氮氧化物的檢測原理是化學(xué)發(fā)光法，由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的光能發(fā)射。氮氧化物吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時，會以光量子的形式釋放能量。通過對光量子的光強(qiáng)度測定可以對物質(zhì)進(jìn)行定量分析。

NO分子與O3發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，分為兩個步驟，步，反應(yīng)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的NO2分子：

第二步，激發(fā)態(tài)的NO2返回基態(tài)釋放出光子，光譜范圍為(600~3200)nm，發(fā)光波長為1200nm：

NOX是NO和NO2總和，為測量NO2時，需要先將NO2轉(zhuǎn)化為NO，再利用NO和O3的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)進(jìn)行測定。通常采用鉬催化劑在高溫條件將NO2轉(zhuǎn)化為NO，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率＞99%：

通過氣路控制，樣氣經(jīng)兩路測量，一路測樣氣中的NO，一路測以NO的NO2和NO的總和，即NOX，則

一氧化碳（CO）檢測原理——非分光紅外法

一氧化碳檢測原理是非分光紅外法，通過高能發(fā)熱元件產(chǎn)生一束已知光強(qiáng)的寬帶紅外光（在校準(zhǔn)儀器過程中會測定其光強(qiáng)）。紅外光束直接透過充滿樣品氣體的氣體室（懷特池回返光路結(jié)構(gòu)），光線在氣體室內(nèi)來回反射多次測，透射光離開氣體室后，經(jīng)過一個4.7μm波長的濾波片，被光電探測器接收，光電探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，根據(jù)衰減光強(qiáng)度變化來分析氣體室內(nèi)的一氧化碳濃度。

基本原理是Beer-Lambert關(guān)系式，在給定溫度、壓力下，一定光程內(nèi)一定濃度氣體對特定波長的光強(qiáng)的吸收。標(biāo)準(zhǔn)狀況（STP）下的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

但是，環(huán)境溫度和壓力會影響樣氣的密度，使一氧化碳吸收的紅外光發(fā)生變化。考慮溫度、壓力的影響，濃度計(jì)算公式修正為：

當(dāng)初始光強(qiáng)、光程、吸收系數(shù)、壓力、溫度等參數(shù)一定的情況下，就可以通過上式計(jì)算CO濃度。

臭氧（O3）檢測原理——紫外吸收法

臭氧檢測原理是紫外吸收法，是Beer-Lambert關(guān)系式，在給定溫度、壓力下，一定光程內(nèi)一定濃度氣體對特定波長的光強(qiáng)的吸收。標(biāo)準(zhǔn)狀況（STP）下的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

顆粒物（PM2.5/PM10）檢測原理——β射線吸收法

顆粒物的檢測原理是β射線吸收法，儀器是根據(jù)β射線吸收原理設(shè)計(jì)的，β射線是一種高速電子流，當(dāng)高能量的粒子由14C發(fā)射出來，在碰到塵粒子時，能量減退或被粒子吸收。β射線強(qiáng)度一定時，被吸收量大小只與吸收物質(zhì)的質(zhì)量有關(guān)，與吸收物質(zhì)的物化特性無關(guān)。物質(zhì)放置在發(fā)射源14C和監(jiān)測β射線的裝置中間，β射線被吸收，能量衰減。這樣導(dǎo)致監(jiān)測到的β粒子的數(shù)量減少。

通過吸收物質(zhì)（如紙帶上的塵），β射線粒子的衰減量接近指數(shù)。公式1基本恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)了兩者之間的聯(lián)系。

公式（1）

公式（1）中，I是測定（每一單位時間的計(jì)數(shù)）β射線的衰減強(qiáng)度（帶塵樣的紙帶），I0測定未經(jīng)衰減的β射線的強(qiáng)度（清潔紙帶），μm稱為質(zhì)量吸收系數(shù)或質(zhì)量衰減系數(shù)（cm2/g），x是吸收物質(zhì)的質(zhì)量密度（g/cm2）。

公式（1）可轉(zhuǎn)變成計(jì)算x--吸收物質(zhì)質(zhì)量密度的公式，見公式2：

公式（2）

在實(shí)際操作中，吸收截面是在校準(zhǔn)過程中的實(shí)驗(yàn)測定。一旦I和I0被測定，計(jì)算物質(zhì)密度x就很簡單。

在實(shí)際操作中，在特定時間（△t）內(nèi)，環(huán)境空氣以恒定流率采入。這些采入的空氣通過紙帶的表面區(qū)域A。一旦算出吸收物質(zhì)密度x，即可通過公式（3）算出環(huán)境中粒子物質(zhì)的濃度值。

公式（3）

在公式（3）中，Mc是環(huán)境粒子濃度，A是通過紙帶的塵樣的截面積。Q是收集在紙帶上粒子物質(zhì)的流量，△t是采樣時間。將這些等式換算成最后的公式，表明大氣粒子濃度和測定的數(shù)量之間的關(guān)系見公式（4）：

公式（4）

檢測原理動圖