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一氧化碳、氮氧化物檢測

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發(fā)布時間：2025-07-28 21:08:38 更新時間：2025-07-27 21:08:38

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

一氧化碳（CO）與氮氧化物（NOx）檢測：關(guān)鍵技術(shù)要素解析

一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx，主要包括NO和NO?）是大氣環(huán)境中極具危害性的主要污染物，主要來源于化石燃料燃燒過程（如汽車尾氣、工業(yè)鍋爐、火力發(fā)電等）。CO無色無味，具有極強(qiáng)的血液毒性，阻礙氧氣輸送；而NOx不僅直接刺激呼吸系統(tǒng)，更是光化學(xué)煙霧和酸雨形成的關(guān)鍵前體物，嚴(yán)重威脅人類健康與生態(tài)環(huán)境。因此，對CO和NOx進(jìn)行準(zhǔn)確、持續(xù)的監(jiān)測，是環(huán)境空氣質(zhì)量評估、污染源控制、工業(yè)安全防護(hù)及公共衛(wèi)生管理不可或缺的環(huán)節(jié)。科學(xué)有效的檢測依賴于對檢測項(xiàng)目、檢測儀器、檢測方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的深入理解和嚴(yán)格執(zhí)行。

檢測項(xiàng)目

核心檢測項(xiàng)目聚焦于目標(biāo)氣體在特定環(huán)境中的濃度水平：

一氧化碳（CO）：主要檢測空氣中的體積濃度，常用單位為 ppm (parts per million) 或 mg/m3。固定污染源排放監(jiān)測中通常要求折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的濃度。
氮氧化物（NOx）：通常指一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO?）的總和，以 NO? 計。監(jiān)測內(nèi)容包括：
- NO 濃度 (ppm 或 mg/m3)
- NO? 濃度 (ppm 或 mg/m3)
- NOx 總濃度 (以 NO? 計，ppm 或 mg/m3)

此外，根據(jù)應(yīng)用場景（如環(huán)境空氣、室內(nèi)空氣、工作場所、固定污染源排氣筒），還需關(guān)注特定時間尺度下的濃度指標(biāo)，如1小時平均濃度、8小時平均濃度（CO）、24小時平均濃度、年平均值等。

檢測儀器

針對CO和NOx的特性，常用高精度、高穩(wěn)定性的分析儀器：

非分散紅外吸收分析儀（NDIR）：這是檢測CO的主流儀器。其原理基于CO分子對特定波長（~4.6μm）紅外輻射的選擇性吸收，吸收強(qiáng)度與CO濃度成正比。NDIR技術(shù)成熟、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，適用于環(huán)境空氣和污染源連續(xù)監(jiān)測。
化學(xué)發(fā)光法分析儀（CLD）：這是檢測NOx尤其是NO和NO?最精確和靈敏的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。其原理基于一氧化氮（NO）與臭氧（O?）反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的二氧化氮（NO?*），當(dāng)NO?*弛豫回基態(tài)時發(fā)射特定波長的光，其發(fā)光強(qiáng)度與NO濃度成正比。儀器需配備轉(zhuǎn)換器（如鉬轉(zhuǎn)換爐，~325°C）將樣氣中的NO?定量還原為NO，從而實(shí)現(xiàn)NOx總量的測量（NOx = NO + NO?）。
紫外差分吸收光譜儀（DOAS）：主要用于NO?的檢測。利用NO?分子在特定紫外波段（~200-230nm，~350-450nm）的特征吸收光譜，通過差分吸收算法準(zhǔn)確反演濃度。常用于開放光程的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測。
電化學(xué)傳感器：主要用于便攜式檢測儀或低成本的固定點(diǎn)監(jiān)測。傳感器內(nèi)部發(fā)生與目標(biāo)氣體濃度相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流或電壓變化。優(yōu)點(diǎn)是便攜、響應(yīng)快、成本低；缺點(diǎn)是長期穩(wěn)定性、選擇性和壽命通常不如NDIR或CLD。
傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）：可同時檢測包括CO和NOx在內(nèi)的多種氣體。利用干涉圖和傅里葉變換解析出氣體在寬波段紅外光譜中的特征吸收，實(shí)現(xiàn)多組分同時分析。常用于污染源排放的便攜式監(jiān)測或研究。

檢測方法

主要標(biāo)準(zhǔn)方法基于上述儀器原理：

一氧化碳（CO）檢測方法：
- 非分散紅外法（NDIR）：標(biāo)準(zhǔn)方法的核心。需注意水汽和CO?可能產(chǎn)生的交叉干擾，現(xiàn)代儀器多采用氣體濾波相關(guān)（GFC）、雙光束或動態(tài)補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)消除干擾。
氮氧化物（NOx）檢測方法：
- 化學(xué)發(fā)光法（CLD）：國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)參考方法，精度高、靈敏度高、線性范圍寬。關(guān)鍵步驟包括樣氣的穩(wěn)定采集、O?的穩(wěn)定發(fā)生、NO和NO?在轉(zhuǎn)換器中的精確轉(zhuǎn)換及化學(xué)發(fā)光信號的精確測量。
- 紫外吸收法（UV）或紫外差分吸收光譜法（DOAS）：直接測量NO?濃度的有效方法（DOAS尤其適用于開放光程）。對于NO，有時需借助轉(zhuǎn)化裝置（如光解轉(zhuǎn)化器）。
- 薩爾茨曼法（分光光度法）：一種經(jīng)典的濕化學(xué)方法，利用NO?與吸收液（如磺胺-鹽酸萘乙二胺）反應(yīng)生成粉紅色偶氮染料，通過比色測定濃度。主要適用于手動采樣和實(shí)驗(yàn)室分析，靈敏度低于CLD。

無論采用何種方法，規(guī)范的采樣（包括采樣點(diǎn)選擇、采樣流量控制、管路材質(zhì)、過濾除濕等）和嚴(yán)格的儀器校準(zhǔn)（使用經(jīng)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行零點(diǎn)/跨度校準(zhǔn)和多點(diǎn)線性校準(zhǔn)）是保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

檢測活動必須遵循國家或國際頒布的強(qiáng)制性或推薦性標(biāo)準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)的可比性、準(zhǔn)確性和法律效力：

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3095-2012）：中國國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了環(huán)境空氣中CO和NO?的濃度限值（如CO：1小時平均10mg/m3, 24小時平均4mg/m3； NO?：1小時平均200μg/m3, 24小時平均80μg/m3）。
固定污染源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T 397-2007）及相關(guān)方法標(biāo)準(zhǔn)：
- 《固定污染源廢氣一氧化碳的測定定電位電解法》（HJ 973-2018） - *注：定電位電解法（電化學(xué)原理）主要用于便攜式現(xiàn)場監(jiān)測。
- 《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996） - 包含部分氣態(tài)污染物（含NOx）采樣的通用要求。
- 《固定污染源廢氣氮氧化物的測定定電位電解法》（HJ 693-2014） - *注：用于便攜現(xiàn)場監(jiān)測。
- 《固定污染源廢氣氮氧化物的測定非分散紅外吸收法》（HJ 692-2014） - 適用于固定源連續(xù)監(jiān)測。
- 《固定污染源廢氣低濃度排放的測定非分散紅外吸收法/化學(xué)發(fā)光法》（正在完善中/參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范） - 對于超低排放，通常推薦化學(xué)發(fā)光法（CLD）作為基準(zhǔn)方法。
國際/國外重要標(biāo)準(zhǔn)：
- 美國環(huán)保署（EPA）方法：
  - Method 10: Determination of Carbon Monoxide Emissions from Stationary Sources (NDIR)
  - Method 7: Determination of Nitrogen Oxide Emissions from Stationary Sources (化學(xué)法，如薩爾茨曼法，逐步被替代)
  - Method 7A, 7C, 7D, 7E：多種測定固定源NOx的方法，包括分光光度法、離子色譜法、化學(xué)發(fā)光法（CLD）等。Method 7E (CLD) 是當(dāng)前主流。
- 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）標(biāo)準(zhǔn)：如ISO 4224:2000（環(huán)境空氣 CO 測定 NDIR法）、ISO 7996:1985（環(huán)境空氣 NOx 測定化學(xué)發(fā)光法）等。
工作場所衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（如GBZ 2.1-2019）：規(guī)定了工作場所空氣中CO和NO?的時間加權(quán)平均容許濃度（TWA）和短時間接觸容許濃度（STEL）限值。

選擇檢測方法時，必須嚴(yán)格依據(jù)監(jiān)測目的（環(huán)境評價、污染源監(jiān)督、職業(yè)衛(wèi)生、科研等）和適用的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)中指定的或等效的基準(zhǔn)方法（如對環(huán)境空氣NOx優(yōu)選CLD法，對固定源超低排放也推薦CLD法），并確保整個檢測流程（采樣、分析、質(zhì)控、