—-中国气象局综合观测司 （2011年5月）
前 言
20世纪80年代以来，我国先后建成了上甸子、临安、龙凤山三个区域大气本底观测站和瓦里关全球大气本底基准观象台。2004年开始，启动了香格里拉、阿克达拉和金沙3个新建区域大气本底站的科学论证、试验、建设等工作。从2001年开始，通过实施沙尘暴监测预警服务系统一期工程，建立了基本覆盖沙尘暴源区、主要移动路径、严重影响区的沙尘暴监测站网。从2005年开始，在已建的大气本底观测站网和沙尘暴站网基础上, 又拓展建立了大气成分骨干观测网，在关键和典型地区初步建成了中国气象局大气成分观测站网。同时，部分地区根据当地气象服务的需要，开展了与大气成分观测相关的环境气象观测工作。
随着我国应对气候变化和各地气象服务工作的深入，对大气成分观测的需求不断增加，观测内容和要求也不断完善，亟需制订相应的观测规范来规范和指导大气成分观测工作。因此，从2010年开始，中国气象局综合观测司组织气科院、探测中心开展大气成分观测业务规范的编制工作，目前已经形成征求意见稿。
本规范秉承世界气象组织《全球大气监测观测指南》（《Global Atmosphere Watch Measurements Guide》）的基本要求，依托多年来形成的大气成分观测业务流程，在吸收现有大气成分观测业务管理和技术手册的精髓基础上，进行了完善和提升，同时也考虑了因地方气象服务需要而开展的观测要求。因此，本规范不仅适用于中国气象局统一布局的大气本底、沙尘暴和大气成分等观测工作，也适用于各地根据地方气象服务需求开展的大气成分相关观测工作，以及相关的科学研究试验观测工作。
本规范规定了大气成分观测的基本任务、观测方法、技术要求以及观测记录的处理方法；各种观测仪器的具体安装、操作和维护以及业务软件的具体使用方法由相应的使用手册进行规定，并成为本规范的重要补充。
本规范由张晓春同志主持编写，陈永清、靳军莉、张宇、汤洁、孙俊英、徐晓斌、周凌晞、郑向东、车慧正、林伟立、周怀刚、马千里、李菲、耿福海、乜虹、何芳、云艳等同志参加编写。
第一编 总则
第1章 观测组织工作
大气成分观测是综合气象观测的组成部分，是对一定范围内大气化学成分和相关物理特性及变化过程进行长期、稳定、持续的观察和测定，为研究大气成分变化对天气、气候以及人体健康的影响等提供可靠的基础资料。
大气成分观测是每个大气成分观测站的基本工作任务，必须严肃、认真、负责地做好。
本规范是从事大气成分观测工作的业务规则和技术规定，观测工作中必须严格遵守。
大气成分观测仪器和业务软件的操作手册、技术规定等是对本规范的必要补充，编制时必须以本规范为依据，其内容不得与本规范相违背。
大气成分观测人员在认真贯彻执行本规范的同时，也要熟练掌握大气成分观测仪器和业务软件的技术、操作手册中的有关内容，确保正确顺利地完成大气成分观测任务。
本规范的制定、修改和解释权属国务院气象主管机构。
1.1 观测业务的分类、观测方式
1.1.1 观测站分类
大气成分观测业务可分为大气成分本底观测业务、大气成分基本观测业务和环境气象观测业务三类。
大气成分本底观测业务——为长期稳定地获取全球和国家重点区域大气成分本底变化基础数据资料而设置的观测业务。主要包括全球大气本底站、区域大气本底站。
大气成分基本观测业务——为获取反映典型区域或代表性地区经济发展和人类活动导致的大气成分及其物理、化学特性的变化和趋势而设置的观测业务。主要包括由中国气象局统一布局的沙尘暴和大气成分观测站。
环境气象观测业务——指由各地方气象部门为了满足当地气象服务需求而开展的与大气成分相关的观测业务。
1.1.2 观测方式
大气成分观测可分为人工观测（采样）和自动观测两种方式。其中，人工观测（采样）方式主要包括各类大气成分样品的采集、观测等。自动观测方式主要包括各类大气成分在线观测。
大气成分观测工作的基本任务是观测，数据及相关信息（样品）的采集与记录，数据的存储、传输和数据质量控制，仪器设备维护、检修与标校等。
为积累大气成分观测资料，按有关技术规定和要求进行观测。自动观测项目每天24小时连续观测；人工观测和采样项目按有关技术规定和要求进行。
大气成分观测资料及相关信息按规定的时次和数据格式进行采集、上传、存储、备份及归档。
按有关要求统计整理观测记录，进行数据质量检查和数据质量控制。
对人工采集的各类样品及相关信息等按有关规定和技术要求进行妥善保存，并按规定寄送。
按有关技术要求和规定进行观测仪器设备的日常巡检、常规维护、检修和标校。
按有关规定和要求，记录与观测业务相关的各种事件和活动，编发台站数据质量控制信息记录报告。
承担国务院气象主管机构或省级气象主管机构规定开展的相关观测。
1.2.1 国务院气象主管机构规定的观测项目
根据世界气象组织《全球大气监测观测指南》，结合我国大气成分观测业务的实际，大气本底观测、大气成分基本观测、环境气象观测以及实验室样品分析等业务主要开展的观测要素见附件。
1.2.2 省、地、县级气象主管机构规定的观测项目
由省、地、县级气象主管机构根据需要自定。
1.3 观测程序
1.3.1 自动观测方式
每日上午、下午应至少对观测场和仪器设备各进行一次巡检，记录相关检查结果。具体要求和时间参照值班制度由各站自定，但站内必须统一；
通过数据采集程序、运行监控或数据显示程序检查仪器设备的数据采集是否完整，各类数据或信息文件传输是否正常，相关要素变化特征是处于正常变化范围等；
按照各观测项目技术规程和技术手册按时完成观测仪器的日常巡检、常规维护、检修和标校，发现异常或故障时及时处理。
按照各类要素数据传输时效要求完成观测数据的采集、存贮和发送。
1.3.2 人工观测
一般应在采样前24小时对人工采样、观测设备进行检查，尤其是要注意采样器的充电是否正常，采样瓶或采样膜有无破损等；
按有关技术要求完成样品的采集；对因天气或其他原因未完成观测或采样的，应及时补测或补采，并进行记录；
按规定详细记录观测站数据质量控制信息；
每日世界时00:30之前，完成前一日数据质量控制信息记录的录入、核对及存贮；
观测程序的具体安排，台站可根据观测项目具体要求而确定，但全站的观测程序必须统一，并且尽量少变动。
1.4 时制、日界和对时
1.4.1 时制
除地面气象要素和特殊要求外，观测项目均采用世界时。
1.4.2 日界
大气成分观测项目均采用世界时00时为日界。
1.4.3 对时
台站观测时钟采用世界时。
每日世界时11时前应检查仪器及计算机时间，必要时进行调整，以使观测仪器、计算机时间与标准时间之间的偏差符合相关技术要求和规定的误差。
应经过系统业务技术培训，取得省级或以上业务主管部门认定的大气成分观测业务岗位资格。
应熟练掌握大气成分观测技术，严守观测值班纪律，关注测站及周边可能对大气成分观测产生影响的活动，坚持实事求是，不得涂改、伪造观测记录，积极、认真地按本规范的要求完成观测任务。
负责观测仪器和场地的日常巡检、常规维护、检修和标校等，时刻保持仪器和场地处于良好状态。
在观测仪器设备出现异常或故障时，应及时报告并采取有效措施，尽快恢复观测。
在每次观测时，要及时、认真地填写观测记录和向微机终端输入人工观测、采样以及台站数据质量控制信息等记录，并应按规定的数据格式和编码规定按时发送观测数据，进行资料整理和编制报表。
应积极参加业务主管部门组织的专项业务技术进修培训，不断掌握新的观测业务技术知识和新仪器的使用维护方法。
应积极参加业务主管部门定期组织的考核。
第2章 大气成分观测场址
2.1 基本要求
大气成分观测站址应设在能较好地反映区域性较大范围大气成分特征及其变化特点的地方，避免局部地形的影响，应避开地方性雾、烟等大气污染局地影响。
应位于当地海拔的一个相对高地。在大范围较平坦地表设立的观测站，应选择高大建筑物或通过架高观测平台，使观测的结果尽可能多的代表较大范围或区域大气的平均状况。
观测平台应高出周围障碍物（例如树木、高草、灌木等），观测平台四周应尽量空旷平坦，避免陡坡、洼地或邻近有铁路、公路、工矿、烟囱、高大建筑物的地方。
大气成分观测系统如果建设在已有的气象站观测区域内时，应布设在上风方，以避免其他观测项目开展时，观测人员开展观测活动对大气成分观测的影响。
具备稳压供电、雷电防护、交通、通讯及数据传输、观测队伍等基础及配套条件。
观测站址选择参照气象行业标准《大气成分观测站址选择》执行。
2.2.1 观测场
大气成分本底观测站和大气成分基本观测站的气象观测场要求参照地面观测规范执行。
大气成分本底观测站应拥有自主产权或长期使用权的观测场地，并具有良好的观测环境保护区（核心保护区和外围保护区）、设施和保护措施。
大气本底观测站和大气成分基本观测站观测场地应远离树木、建筑物、墙或其它障碍物。观测仪器以及其他设备设施应互不干扰。对于采样口类型观测项目环境要求为采样口空间水平范围大于120度没有遮挡物且高于最低下垫1.5米以上，所测量的要素特征值要具有代表性。
观测场内根据大气成分观测仪器布设位置和线缆铺设需要，在场内小路下修建电缆沟(管)，电缆沟（管）应做到防水、防鼠，便于维护。观测场、观测平台等供电线路及相应的配电设施应具有较好的防风、防水、防老化等性能。
环境气象观测站的观测场中开展大气成分辅助气象观测，可根据开展观测需求而适当放宽观测场要求。
观测场的防雷设施必须符合气象行业规定的防雷技术标准的要求。
2.2.2 观测室
根据开展观测项目的实际情况，可选择房间或者集装箱作为观测室。大气成分基本观测室和环境气象观测室的面积，应视具体观测项目而定，并预留仪器检修、标校等活动空间。
观测室内地面、墙壁、顶棚均采用不易起尘的材料装饰。屋顶应具有一定的承重能力，以便仪器安装和维护；室内不能有强震动、强电磁辐射的设备，环境应清洁、通风、整齐、防潮，不起尘。
观测室内要求恒温，温度变化要小，一般为25±3℃，湿度控制在60%以下。冬季取暖只能采用空调或电暖气设备，禁止使用煤（柴）炉。
在观测室顶部及侧壁的适当位置应预留直径为5-10厘米的孔洞（需要根据具体观测项目情况而定），以便于仪器采样管和信号线引入室内。
观测室墙壁下部适当位置需要设有排气口，排气口外接有排气管路，管路中部设有排气扇将管内气体抽出，排气管路的出气口与观测仪器的进气口水平距离应在10米以上，排气口离站房内地面的距离应保持在20厘米以上，用于排放采样装置进气管路的多余气体和监测仪器的尾气。
观测室应具有稳定的电力供应系统和设施，具有足够的设备运行载荷量。电线、电路以及相应电气设备的架设需要合电力部门要求，具有良好接地和地网（阻值小于4欧姆）。
观测室内供电质量要求可靠，应配备具有稳压过滤功能的稳压电源和不间断电源，保证站内供电的电压波动不超过±5%。如供电指标达不到要求，则应安装多级稳压设备。
站内实验室仪器用电、生活照明用电和观测场用电的线路要各自独立分开，避免互相干扰，并兼顾三相平衡。
观测室内应设有可靠通讯电话，可实现省内、国内的直拨；观测室内应具有可靠的数据传输线路，具备数据传输和接入Internet的能力，室内应至少具有2个网络端口。
根据中华人民共和国气象行业标准《气象台(站) 防雷技术规范》(QX4-2000) 的有关要求，观测站的防雷等级为最高级。直流地、保护地和防雷保护地的接地电阻应按照国家有关标准实施。
2.3 仪器布设原则
观测场内仪器布设，应参照地面观测规范中的有关要求。
温室气体气瓶、罐采样，宜在室外进行，采样点应选在四周宽阔无遮挡、无污染的上风方向，避开局地污染。
能见度仪安装在观测场内东侧或西侧，仪器中心轴线向南、北向至少各3米范围内下垫面无遮挡和强反射体。
气溶胶光学厚度观测仪器宜安装在观测室顶部或观测场内，四周视野开阔，5度视角以上无遮挡。
气溶胶化学膜采样设备一般安装在观测室顶部或观测场内。
降水化学的自动降水采样器安装在观测场内，安装布设要求参见地面观测规范。
2.3.2 室内仪器布设
仪器可摆放于平整、稳固、耐磨的桌面上，仪器间距离宜大于50厘米，仪器背部距墙体距离宜大于50厘米，以便于仪器设备的检修。
气溶胶类观测仪器设备进气管路宜位于仪器正上方，保持垂直。采样管应伸出观测室并避免盘绕和弯折，观测室屋顶开孔处应进行防水和密封处理。
气溶胶质量浓度、吸收特性、散射特性观测仪器进气口应高于观测室屋顶1.2-1.5米，温室气体观测仪器设备专用采样管进气口距地面高度宜高于30米，一般需要一个小塔。
反应性气体一般安装于专用机柜内，机柜周边宜留有至少1米范围用于操作和检修。反应性气体进气管路应布置在房间角落或墙边，安放牢固，且易于清洗，仪器废气宜通过专用管线排到室外下风方向。
反应性气体设备采用共线式进气系统，进气口高度应高于观测室屋顶1.5米。
标准气钢瓶应加装安全防护带，可以采用气瓶架或者用一端固定在墙上的铁链捆绑钢瓶，防止歪倒。
气溶胶激光雷达安装在专用观测房内，垂直空域内无遮挡和固定飞机航线。
室内装有空调时，应注意避免直吹仪器，中央空调的出风口不可在仪器正上方。
2.4 站址变动要求
大气成分本底观测站和大气成分基本观测站的站址变动，由国务院气象主管机构审批。环境气象观测站站址变动由省级气象主管机构审批。
第3章 观测仪器
3.1要求
具有国务院气象主管机构业务主管部门颁发的使用许可证，或经气象主管机构业务主管部门认可使用的仪器；
技术性能指标满足业务要求；
具有较好的软、硬件集成性能，仪器结构简单、牢靠耐用，具有较好的稳定性、抗震性，适合自动观测。
具有较好的防雷、防静电、抗干扰、防腐蚀、防水以及可维护性；
具有RS232等数字信号的输出端口，系统有数据自检、诊断功能。
操作和维护方便，具有详细的操作、技术手册；
易于维护、检修，能维持长时间连续运行；
具有完备的售后服务支持，稳定的耗材、配件备件等供应渠道；
具有较高可靠性、准确性，能够获取准确的观测数据；
具有成熟的标校、数据订正处理、数据质量控制等措施和方法，能够确保观测数据的质量。
3.2技术性能指标
大气成分观测仪器设备的基本技术性能应符合以下要求，部分仪器设备的技术性能指标参见附件一。
3.2.1 气溶胶类观测仪器
| 测量要素 | 测量范围 | 灵敏度 | 测量精度 | 平均时间 |
| 吸收特性 | 0～1,000,000ng/m3 | <0.1 μg/m3 | 5% | 5min |
| PM10 | 0-10mg/m3 | ±5.0mg/m3 （10分钟平均） ±1.5mg/ m3 （1小时平均） |
5min | |
| PM10/PM2.5/PM1 | 0.1～1500 µg/m3 | ±3µg/ m3 | 5min | |
| 光学厚度 | 5min | |||
| 积分浊度仪 | 2.0 × 10-7/m （σsp） 波长550纳米时 | 5min | ||
| 便携气溶胶采样器 | 0～10升/分 | 5min | ||
| 凝结核粒子计数器 | 7纳米-3微米 | ±10%（0-5.0X105个/cm3） ±20%（>5.0X105个/cm3） |
5min |
3.2.2 温室气体类观测仪器
| 测量要素 | 测量范围 | 灵敏度 | 测量精度 | 平均时间 |
| 便携采样器 | 0～10升/分 | |||
| CO2红外分析法 | 0～1,000ppm | 0.15ppm/v | 0.1ppm | 1min |
| CH4/CO2气相色谱法 | 0～1,000ppm | 0.1ppm | ||
| 波长扫描光腔衰荡光谱技术 | (5 sec / 5 min, 1-σ) CH4: 1 ppbv / < 0.7 ppbv CO2: 150 ppbv / <50 ppbv H2O: 100 ppmv / 50 ppmv |
1min | ||
| 离轴积分腔输出光谱技术 | (1σ, 5 sec / 100 sec)： CH4: 1 ppbv / 0.25 ppbv; CO2: 200 ppbv / 35 ppbv; H2O: 100 ppmv / 35 ppbv |
|||
| 碳循环温室气体标准气配制系统 | 0-3000psi |
3.2.3 反应性气体类观测仪器
| 名称 | 测量范围 | 测量精度 | 线性误差 | 噪音水平 | 最低检测限 | 95%响应时间 | 零点漂移 | 跨度漂移 |
| 红外气体过滤相关CO分析仪 | 0 ～ >10ppm | ± 1% FS | <0.02ppm（30s） | 0.04ppm | 60s（30s时间） | <0.01ppm/天 | ± 1% FS / 天 | |
| 紫外荧光法二氧化硫分析仪 | 0 ～ >200ppb | ±1.0ppb | ± 1% FS | < 0.5 ppb | 不大于 1 ppb | < 4分 | < 1.0ppb/天 | ± 0.5% FS / 周 |
| 化学发光氮氧化物分析仪 | 0～ >200ppb | ± 0.5 ppb | ± 1% FS | <0.25ppb（60s） | 1 ppb | <90s（60s时间） | < 0.5ppb/天 | ± 1% FS / 天 |
| 紫外光度臭氧分析仪 | 0～ >200ppb | ± 2 ppb | ± 1 ppb | < 1 ppb | 2 ppb | < 20秒 | < 0.5% FS/月 | ± 1% FS /月 |
3.2.4 臭氧总量观测仪器
臭氧总量观测仪器的主要性能技术指标如下所示：
| 名称 | 性能指标 | |
| 分 光 光 度 计 | 紫外运行波长 | 306.3纳米、310.0纳米、313.5纳米、316.8纳米、320.0纳米 |
| 汞灯标定波长 | 303.2纳米 | |
| 分辨率 | 0.6 | |
| 稳定度 | ±0.1纳米 | |
| 精度 | 0.006±0.002纳米 | |
| 测量范围 | 290-340纳米 | |
| 出射狭缝周期 | 0.2294秒/缝/周≈1.6秒/周期 | |
| 测量准确度 | ±1%（对于直接射光） | |
| 运行温度 | -20℃～40℃ | |
| 天顶步进马达 | 分辨率 | ±0.13度 |
| 24小时准确度 | ±0.25度 | |
| 角度范围 | 0～270度 | |
| 水
平 跟 踪 器 |
分辨率 | ±0.02度 |
| 24小时准确度 | ±0.2度 | |
| 最大回转率 | 3.91度/秒 | |
| 最大角度偏移 | -60～420度 | |
| 最大静转动力矩 | 14.9牛顿米 | |
| 运行温度 | -20℃～40℃ | |
3.2.5 辐射观测仪器
WMO地基辐射基准站网测量的有关不确定度指标如下：
| BSRN测量不确定度 | |||
| 量 值 | 1991* | 1997指标** | 2004指标† |
| 直射太阳辐照度 | 1%或2 Wm-2 | 0.5%或1.5Wm-2 | |
| 散射辐射 | 10 Wm-2 | 4%或5 Wm-2 | 2%或5 Wm-2 |
| 总日射 | 15 Wm-2 | 2%或5 Wm-2 | 2%或5 Wm-2 |
| 反射太阳辐射 | 15 Wm-2 | 5% | 3% |
| 向下的红外辐射 | 30 Wm-2 | 5%或10 Wm-2 | 2%或3 Wm-2 |
| 向上的红外辐射 | 30 Wm-2 | 5%或10 Wm-2 | 2%或3 Wm-2 |
| *从WCRP-54
1991年5月 |
**从WCRP-64
1991年11月 |
†根据现有研究评估 | |
3.2.6 酸雨及降水化学观测仪器
| 名称 | 测量范围 | 精度 |
| 高精度天平 | 0～200g | 0.0001g |
| 精密电子秤 | 0～3000g | 0.2g |
| pH仪 | 0～14 | ± 0.02 |
| 电导率仪 | 0～20000μS•cm-1 | ± 1.0% |
3.3 维护、检修和标校职责分工
仪器设备应按要求定期进行维护、检修和标校。不能使用未经检定、超过检定周期或检定不合格的仪器设备。
仪器维护、检修和标校后要进行详细记录，并存档备案。
在仪器出现异常或故障时，应按规范流程进行处理。
观测台站、省级部门、国家级部门的职责分工如下：
测wf 观测台站负责对异常情况进行初步检查与诊断；配合上级部门对故障情况进行处理。在故障出现后，对能够自行排除解决的异常应及时处理，并记录有关情况。对不能自行排除或在24小时内无法排除的故障，应在异常出现后48小时内向上级部门报告。在接到修复后的仪器设备24小时内，应及时组织观测人员恢复运行。
省级部门在接到故障报告后12小时内进行处理；对能够自行排除的故障，应在接到报告后24小时内排除，记录有关情况，并向国家级部门报送检修报告。对不能自行排除或在24小时内无法排除的故障，应在接到报告后48小时内向上级部门报告。同时，督促台站在接到修复仪器后及时恢复运行，并对仪器设备恢复运行情况等进行检查。
国家级部门在接到故障报告后24小时内进行处理；对48小时内无法排除的故障，应向省级部门提供答复或解决方案。故障排除后24小时内，填写检修报告，并向省级部门反馈。
第二编 大气成分观测
大气成观测主要包括气溶胶、温室气体、反应性气体、臭氧总量、辐射、酸雨和降水化学等部分。其中有关辐射和地面气象要素观测等内容参见《地面气象观测规范》，酸雨观测内容见《酸雨观测规范》。
第4章 气溶胶类观测
4.1 概述
气溶胶一词的严格含义是指悬浮在气体中的固体和(或)液体微粒与气体载体共同组成的多相体系。相应地，大气气溶胶是指悬浮在大气中粒径大小在0.01～100微米之间的固态和液态微粒共同组成的多相体系。通常将大气中悬浮的固态或液态微粒称为气溶胶。
大气气溶胶主要包括了六大类七种气溶胶粒子：沙尘气溶胶、碳气溶胶（无机碳和有机碳气溶胶）、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。气溶胶的自然来源有风蚀产生的矿物粉尘、海浪飞沫溅射产生的海盐粒子、生物源和火山喷发物等，这些自然来源气溶胶释放量变化通常较小；人为源的气溶胶主要包括了工业过程、化石燃料燃烧、生物燃料燃烧和敞开燃烧产生和大气气体污染物的气-粒转化产生的二次气溶胶颗粒物等，其中包括光化学反应产生的二次气溶胶。气溶胶的汇包括干沉降和湿沉降。
气溶胶物理特性分别由气溶胶粒径、质量浓度等表示。根据粒径大小不同学科有不同分类法，在大气科学领域气溶胶粒径可分为3类：直径<0.0 5μm的为爱根核(核模态)；0.05μm <直径<2μm为大核(积聚模态)；直径>2μm为巨核(粗模态)。环境部门按粒径分成4类：总悬浮颗粒物(TSP)， 绝大多数粒径在100μm以下，多数在10μm以下； 可吸入颗粒物，亦称飘尘，粒径在10μm以下； 细粒子，粒径在2.5μm以下；粗粒子，粒径在2.5～10μm之间。根据气溶胶化学特性分为有机和无机，无机中又可分为水溶性成分(离子)、非水溶性成分等等。
表征大气气溶胶特性的关键参数包括：气溶胶的物理特性、化学特性、光学和辐射特性等。关键物理特性主要包括了气溶胶的质量浓度和数浓度、不同粒级的粒度分布、气溶胶单颗粒的形态等。化学特性则主要是气溶胶的元素和矿物组成，不同种类气溶胶的化学组成。关键光学特性则包括气溶胶粒子的吸收特性、散射特性、光学厚度等参数。目前可以用仪器在线分析气溶胶的物理特性，如气溶胶质量浓度、数浓度、粒子谱分布。通过质子激发X荧光法（PIXE）、XRF等方法可以定量测量气溶胶粒子的元素含量；通过X射线衍射分析法可以测量气溶胶主要是矿物气溶胶的矿物组成。气溶胶吸收特性的测量主要可以采用黑碳仪进行观测；浊度计可以用来测量气溶胶的散射特性。气溶胶粒子的光学特性可以用太阳光度计、天空辐射计等仪器进行观测。
4.2 气溶胶吸收特性观测
碳气溶胶分为黑碳（Black Carbon, BC，或称元素碳，Elemental Carbon, EC）和有机碳（Organic Carbon, OC）两类。BC和EC是通过不同的方法定义的同一种物质，BC是指光学法测得的吸光性含碳物质，而EC是指化学法获得的无机含碳物质。尽管它们的热、光、化学行为不完全一致，但人们通常将其通称为黑碳气溶胶。
黑碳气溶胶是悬浮在大气中的黑色碳质颗粒物，由含碳物质不完全燃烧产生。黑碳气溶胶对光有强烈的吸收作用，是大气气溶胶中最主要的吸光物质。大气中黑碳气溶胶的存在影响地球系统的辐射平衡，进而直接影响气候；还可以作为云的凝结核影响云的形成及其微物理结构，通过改变云的辐射特性来间接影响全球环境和气候的变化。
4.2.1 基本原理
（1）光学衰减法
其原理是通过实时测量石英滤纸带上收集的粒子对光的吸收造成的衰减，并假定透过滤膜的光衰减是由黑碳（BC）吸收造成的，由此根据连续测量透过滤膜的光衰减的变化计算出黑碳的浓度。
（2）多角度吸收光度法
依据光学吸收法测量沉积在采样膜上颗粒物光学衰减，根据单位时间内的光学衰减增量、累计采样体积、以及黑碳气溶胶的当量吸收系数，计算得到黑碳气溶胶的大气含量。并对沉积在滤膜上气溶胶样品的后向散射进行测量，根据后向散射的实际测量结果订正因散射造成的光学衰减，从而达到测量的气溶胶吸收特性的目的。
4.2.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器安装于室内专用、稳固的工作台上。仪器四周应留有足够的空间，以便于仪器的散热和检修。
采样管为具有导电性的专用管线。采样管的进气口位于室外，进气口距观测室顶部平台的高度应>1.2m。如采样管口处没有安装防水过滤网，则应将采样管口向下弯折，避免雨水进入采样管内部。
采样管的出气口，应联接到仪器的进气口处，并确保联接紧密。
采样管不应盘绕和直角弯折，并应进行固定。
仪器安装完成后，应进行检漏测试。
（2）使用和维护
| 工作任务 | 主要内容 | 相关要求 |
| 1.仪器运行状况检查 | 检查流量是否稳定 | 流量为3-5升/分钟，偶然出现波动为正常 |
| 采样管口清洁程度检查 | 采样管口应通畅（管口朝下），如有堵塞请及时清洁 | |
| 泵的声音是否异常 | 泵的声音较弱，无不正常噪音或声响 | |
| 浓度范围检查 | 屏幕示值应与近2-3天变化情况一致，如有波动，检查周边是否有污染活动 | |
| 异常信息显示 | 检查屏幕上是否有仪器运行异常信息，如有应及时根据提示进行相应处理 | |
| 仪器异常指示灯 | 正常情况下屏幕灯为绿色，如黄色灯亮，应检查仪器相关部件，如为红色灯，表示出现严重故障，需要及时采取有效措施 | |
| 检查采样斑点状态 | 斑点色彩应均匀、斑点之间的间距一致，斑点间没有重叠 | |
| 检查滤带余量是否足够 | 滤带余量应能满足24小时测量需要（>50cm），不足时，应及时更换 | |
| 检查存贮介质容量 | 数据存贮介质的容量应能满足24小时测量需要，不足时，应及时更换 | |
| 检查仪器及计算机时间 | 与标准时间之偏差范为±15秒，超出时，应及时调整 | |
| 2.数据采集与传输 | 检查仪器数据采集情况 | 采集软件能够正常采集仪器的观测数据 |
| 检查小时数据生成情况 | 能够生成小时数据文件 | |
| 检查数据传输情况 | 能够在指定时间传输数据文件 | |
| 磁盘数据备份 | 每10天对磁盘中数据进行备份 | |
| 3.系统维护 | 采样管路清洁 | 每8-12个月，清洁一次采样管路，或视当地污染情况及时清洁 |
| 光桶清洁 | 每6-8个月，清洁一次光桶，或视当地污染情况及时清洁 | |
| 更换过滤芯 | 每3-6个月，更换一次过滤芯，或视当地污染情况及时更换 | |
| 系统检漏 | 每3-6个月，对系统气路漏气检查，正常情况应无漏气 | |
| 仪器机箱内部清洁 | 每6-10个月，清洁一次仪器内部，或视当地污染情况及时清洁 |
4.3 气溶胶质量浓度
颗粒物是大气污染物的重要组成部分，不同粒径的颗粒物反映了粒子来源及形成机制，在许多地球物理和地球化学的全球变化过程中扮演重要角色，影响到大气化学反应、云的形成、太阳对地球的辐射平衡以至气候变化和人体健康，而这些影响受颗粒物化学组成和粒径分布控制。
燃烧源排放和成核作用形成的颗粒物粒径一般小于0.2微米；0.2～0.5微米之间的粒子主要由大气中氧化剂和气态有机物反应的生成物以及SO42-的二次气溶胶组成，对人体健康、大气能见度和酸沉降影响最大；在长距离的输送和成云过程中，0.2～1微米粒径段的颗粒物起主要作用。直接排入大气和机械产生的初级颗粒物是对粗粒子最大的贡献者，对人体健康影响最大的部分是PM10（Dp <10微米）；其中，PM2.5（Dp <2.5微米）的危害更大，可以通过鼻腔进入肺泡。
4.3.1 基本原理
（1）振荡天平法
专用可换式滤膜置于按一定频率振荡的锥形管顶端（锥管振荡微天平为一上小下大的硬质玻璃空心锥管，下端固定,上端可以自由摆动）。由空心锥管和采样滤膜所构成的弹性振荡体系，其振荡频率取决于锥形管的物理特性及滤膜质量。当空气样品流经滤膜时, 微粒聚集于滤膜上，锥形管的自然振荡频率相应减少。根据质量和频率间的相关变化，经微处理器计算出滤膜上所积累的颗粒物总质量、质量流量和质量浓度。采用不同的粒径切割器，可以实现对PM10或PM2.5的在线观测。
（2）激光散射法
利用颗粒物对激光90度散射角的原理，通过测量散射光的强弱来进行实时测量。激光照射在颗粒物上发生散射，经反射镜聚焦后，由在同一水平面上与激光照射方向约成90度角的检测器接收散射光脉冲信号。根据脉冲信号的频率和强弱，测量颗粒物的个数和粒径大小，再通过密度订正得到气溶胶的质量浓度。仪器可同时测量环境中的PM10、PM2.5和PM1质量浓度以及粒径范围为0,25微米 到 32微米的颗粒物的数浓度。
4.3.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器安装于室内专用、稳固的工作台上。仪器四周应留有足够的空间，以便于仪器的散热和检修。
采样管的进气口位于室外，进气口距观测室顶部平台的高度应>1.2m。
| 振荡天平法仪器的安装 | 激光散射法仪器的安装 |
| 根据测量需要，采样管进气口处应加装切割头。
气路管线必须完全插入联接头，确保联接紧密，不会被拉出。 环境温度传感器应安装在防水管内，并安装在室外合适位置。 在安装分流头时，应将它牢固地安装在分流器内管的顶端，分流头的顶端到外管开口的距离应为15.5cm。 |
采样管进气口处，应加装TSP防水帽。
除湿管应垂直安装于仪器进气口，确保联接紧密，不漏气。 温湿传感器应安装在室外延长管上，安装温湿传感器的防辐射罩应低于采样口约50cm.
|
仪器安装完成后，应进行检漏测试。
（2）使用和维护
振荡天平法的仪器设备：
| 工作任务 | 主要内容 | 相关要求 |
| 1.检查仪器运行状况 | 采样管口切割头清洁程度检查 | 采样管口切割头处应清洁无杂物，如有堵塞请及时清洁 |
| 检查状态码 | 正常为OK | |
| 检查流量 | 主流量(Main flow) 1±0.12 l/m ，辅流量（Aux flow）15.67±0.50 l/m | |
| 检查屏幕显示浓度范围 | 屏幕示值应与近2-3天变化情况一致，如有波动，检查周边是否有污染活动；是否出现负值 | |
| 检查滤膜负载率 | 负载率超过30%需更换 | |
| 泵的声音是否异常 | 泵的声音较弱，无不正常噪音或声响 | |
| 检查仪器及计算机时间 | 与标准时间之偏差范为±15秒，超出时，应及时调整 | |
| 2.数据采集与传输情况 | 检查仪器数据采集情况 | 采集软件能够正常采集仪器的观测数据 |
| 检查小时数据生成情况 | 能够生成小时数据文件 | |
| 检查数据传输情况 | 能够在指定时间传输数据文件 | |
| 3.系统维护 | 清洁切割头 | 每3-6个月，清洁一次切割头，或视当地污染情况及时更换 |
| 更换气——水分离器滤芯 | 每3-6个月，检查气——水分离器，堵塞需更换 | |
| 清洁进气管路 | 每6-8个月，清洁一次采样管路，或视当地污染情况及时清洁 | |
| 更换在线大过滤器 | 每3-6个月，更换一次过滤器，或视当地污染情况及时更换 | |
| 更换滤膜 | 膜负载率达到30%时应及时更换 | |
| 4.仪器校准 | 仪器设备的定期校准 | 每3-6个月，对仪器进行流量校准 |
激光散射法的仪器设备：
| 工作任务 | 主要内容 | 相关要求 |
| 1.仪器运行状况检查 | 检查流量是否稳定 | 流量为1.2升/分钟，偶然出现波动为正常 |
| 采样管口切割头清洁程度检查 | 采样管口切割头处应清洁无杂物，如有堵塞请及时清洁 | |
| 泵的声音是否异常 | 泵的声音较弱，无不正常噪音或声响 | |
| 浓度范围检查 | 屏幕示值应与近2-3天变化情况一致，如有波动，检查周边是否有污染活动 | |
| 异常信息显示 | 检查屏幕上是否有仪器运行异常信息，如有应及时根据提示进行相应处理 | |
| 仪器异常指示灯 | 正常情况下屏幕灯为绿色，如黄色灯亮，应检查仪器相关部件，如为红色灯，表示出现严重故障，需要及时采取有效措施 | |
| 除湿泵真空压力检查 | 每3小时仪器由待机状态转为运行状态时，可以检查除湿泵真空压力，正常压力范围为40-60 psi | |
| 采样瓶状况检查 | 是否有水或杂质，如有，及时清洁 | |
| 采样管垂直度检查 | 采样管应垂直，无较大倾斜 | |
| 防水杯检查 | 防水杯内应干洁无水，如有水或水渍，表明采样管与屋顶联接处密封不好，需要及时处理 | |
| 检查仪器及计算机时间 | 与标准时间之偏差范为±15秒，超出时，应及时调整，或重新启动数据采集程序 | |
| 2.数据采集与传输 | 检查仪器数据采集情况 | 采集软件能够正常采集仪器的质量浓度和数浓度观测数据 |
| 检查小时数据生成情况 | 能够生成质量浓度和数浓度小时数据文件 | |
| 检查数据传输情况 | 能够在指定时间传输数据文件 | |
| 3.系统维护 | 采样管路清洁 | 每8-12个月，清洁一次采样管路，或视当地污染情况及时清洁 |
| 除湿管路清洁 | 每8-12个月，清洁一次除湿管路，或视当地污染情况及时清洁，并检查除湿管两端联接情况，正常时应联接紧密 | |
| 光室清洁 | 每8-12个月，清洁一次光室，或视当地污染情况及时清洁 | |
| 光阱清洁 | 每10-12个月，清洁一次光阱，或视当地污染情况及时清洁 | |
| 凹面镜清洁 | 每10-12个月，清洁一次凹面镜，或视当地污染情况及时清洁 | |
| 更换过滤芯 | 每10-12个月，更换一次过滤芯，或视当地污染情况及时更换 | |
| 仪器机箱内部清洁 | 每6-10个月，清洁一次仪器机箱内部，或视当地污染情况及时清洁 | |
| 零过滤膜检查 | 每3-6个月，使用零过滤膜检查仪器测量状况，检查时仪器数浓度应小于10，如超出，检查各部位联接情况 | |
| 系统检漏 | 每3-6个月，对系统气路漏气检查，正常情况应无漏气 | |
| 4.仪器校准 | 仪器设备的定期校准 | 在仪器运行10-12月时，应及时送成分中心进行校准 |
4.4 气溶胶光学厚度
大气气溶胶光学厚度的测量可反映气溶胶粒子对太阳辐射的消光作用。世界气象组织的全球大气观测网（WMO-GAW）将大气气溶胶光学厚度的观测作为基本观测项目，目的是对全球大气气溶胶的变化趋势进行长期观测，进而研究其对全球和局地气候变化的影响。同时气溶胶光学厚度的地基观测结果，也是对卫星光学遥感校准的一种重要的手段。
4.4.1 基本原理
具有自动跟踪扫描功能的太阳光度计，在可见光至近红外波段有8个光谱通道，通过自动跟踪太阳，测量不同波长的太阳直接辐射，进而计算出气溶胶的光学厚度。
仪器系统主要由光学及机械单元、控制单元、仪器支架及充电单元、数据采集及处理程序等部分构成。不仅能自动跟踪太阳进行太阳直接辐射测量，而且也可以进行太阳等高度角天空扫描、太阳主平面扫描和极化通道天空扫描等测量。
4.4.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
太阳光度计应安装于室外空旷、周边障碍物的高度小于5度的地方。
仪器应稳固安装在专用支架上，并确保仪器光学传感器水平。
联接好仪器各部件之间的电缆线，输入时间和测点的经纬度。
根据仪器跟踪太阳情况，调整仪器位置，确保仪器能准确跟踪太阳。
（2）使用和维护
| 工作任务 | 主要内容 | 相关要求 |
| 1.仪器运行状况 | 跟踪太阳情况检查 | 检查光点位置是否有偏离，如有偏离及时调整，以光斑正好落在进光筒下部的小孔里为好； |
| 机器人臂工作情况检查 | 跟踪太阳、复位时是否到位，如偏差较多，需要及时检修 | |
| 检查光桶旋转情况 | 查看光桶施转时有无信号线缠绕，如有，及时调整 | |
| 检查仪器水平 | 检查仪器水平泡是否处于中间位置，如否，及时调整 | |
| 感雨器检查 | 检查感雨器工作状况，在有降水时，仪器应自动将光学头部朝下，否则，需要及时更换感雨器 | |
| 检查仪器及计算机时间 | 与标准时间之偏差范为±15秒，超出时，应及时调整，或重新启动数据采集程序 | |
| 2.数据采集与传输 | 数据生成和传输情况 | 检查数据采集、传输情况 |
| 仪器状态检醒 | 是否出现小写字母，如有，应及时检查原因，数据观测值与实际天气状况是否矛盾 | |
| 3.系统维护 | 光学头镜头清洁 | 每3-6个月，清洁光学头部镜头，或视当地污染情况及时清洁，在擦拭光学头镜头时一定不要划伤镜面 |
| 进光筒调整 | 每3-6个月，检查和调整进光筒平行度 | |
| 仪器电池电压检查 | 每3-6个月，检查仪器电池电压 | |
| 微开关参数检查 | 每3-6个月，检查微开关参数 | |
| 4.仪器校准 | 仪器设备的定期校准 | 在仪器运行10-12月时，应及时送成分中心进行校准 |
4.5 气溶胶散射特性
大气气溶胶颗粒物的直径多在10-3～102μm之间，它不但能通过散射和吸收太阳辐射、热辐射影响整个地气系统的辐射收支，从而影响全球环境和气候的变化，还对云的形成、能见度的改变以及人类健康有着重要影响。对气溶胶散射和吸收特性的度量就是气溶胶的散射系数和吸收系数，这两个系数之和为气溶胶的消光系数。浊度仪作为一种气溶胶散射系数的监测仪器，能很好地对大气气溶胶的散射系数进行实时监测。
4.5.1 基本原理
光在大气中传播，与大气中的多种物质产生作用，其强度会随之衰减，这种衰减遵循Beer-Lambert定律，大气中各种物质对光的消光作用，源自于对光的散射和吸收，气体和气溶胶颗粒物分别对和有贡献，即相对于颗粒物的散射作用，其吸收作用对气溶胶消光作用的贡献较小。因此，测量颗粒物的散射系数能较好地估计气溶胶对总消光系数的贡献。
浊度仪分别测量环境大气的散射消光系数和不含颗粒物气体的散射消光系数，两者相减，得到气溶胶散射消光系数。
积分式浊度仪利用一个漫射光源从侧向照射测量腔体内的颗粒物和气体，其散射光线经过光阑的缝隙进入光检测器。
4.5.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器安装于室内专用、稳固的工作台上。仪器四周应留有足够的空间，以便于仪器的散热和检修。
采样管的进气口位于室外，进气口距观测室顶部平台的高度应>1.2m。采样管口处应加装防水过滤网，避免雨水进入采样管内部。
采样管的出气口，应联接到仪器的进气口处，并确保联接紧密。
采样管不应盘绕和直角弯折，并应进行固定。
仪器安装完成后，应进行检漏测试。
（2）使用和维护
| 工作任务 | 主要内容 | 相关要求 |
| 1.仪器运行状况检查 | 检查流量是否稳定 | 流量为5升/分钟，偶然出现波动为正常 |
| 采样管口切割头清洁程度检查 | 采样管口切割头处应清洁无杂物，如有堵塞请及时清洁 | |
| 泵的声音是否异常 | 泵的声音较弱，无不正常噪音或声响 | |
| 浓度范围检查 | 屏幕示值应与近2-3天变化情况一致，如有波动，检查周边是否有污染活动 | |
| 异常信息显示 | 检查屏幕上是否有仪器运行异常信息，如有应及时根据提示进行相应处理 | |
| 采样管垂直度检查 | 采样管应垂直，无较大倾斜 | |
| 滤芯清洁情况 | 滤芯应洁净，无发黄发黑 | |
| 检查仪器及计算机时间 | 与标准时间之偏差范为±15秒，超出时，应及时调整，或重新启动数据采集程序 | |
| 2.数据采集与传输 | 检查仪器数据采集情况 | 采集软件能够正常采集仪器的质量浓度和数浓度观测数据 |
| 检查小时数据生成情况 | 能够生成小时数据文件 | |
| 检查数据传输情况 | 能够在指定时间传输数据文件 | |
| 3.系统维护 | 采样管路清洁 | 每8-12个月，清洁一次采样管路，或视当地污染情况及时清洁 |
| 更换过滤芯 | 每3-6个月，更换一次过滤芯，或视当地污染情况及时更换 | |
| 系统检漏 | 每3-6个月，对系统气路漏气检查，正常情况应无漏气 | |
| 仪器机箱内部清洁 | 每6-10个月，清洁一次仪器机箱内部，或视当地污染情况及时清洁 | |
| 仪器内部电池更换 | 每12个月，更换仪器内部电池， | |
| 4.仪器校准 | 仪器设备的定期校准 | 仪器每个月应用标准气进行全校准 |
4.6 气溶胶膜采样
气溶胶便携采样器的体积小，重量轻，便于携带，可以随时随地采集大气颗粒物样品，所使用的采样滤膜是直径为47毫米的石英纤维滤膜 (根据不同的实验目的，也可以使用其它滤膜，如Teflon滤膜和玻璃纤维滤膜等)。选用不同的切割头，可以采集大气中TSP、PM10或 PM2.5的气溶胶样品，采集后的样品滤膜可以用于各种化学成分分析(包括离子、元素和碳气溶胶等)。
4.6.1 基本原理
气溶胶采样器主要是利用抽气泵不断地抽取空气，使之经过滤膜，滤膜过滤收集大气颗粒物样品，在实验室内进行大气成分的化学分析。采样过程中需要控制流速，记录采样的总时间、采样时的温度和气压，通过气体方程计算得到流经滤膜的空气的标准体积，进而计算单位标准体积内化学成分的浓度。
4.6.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
选择一个相对高于周围环境的采样点（如房顶、观测塔顶等），将采样器固定在竖直杆上或水平放置在平整的表面或台架上。
当遇有大风等天气时，进行适当的加固，确保采样器不被吹倒。
（2）使用和维护
| 工作任务 | 主要内容 | 相关要求 |
| 1.采样及记录 | 样品采集及相关信息记录 | 按观测技术要求，每周二、四各采集一个样品，全面、准确、详细记录采样信息，包括采样膜编号、采样时间、周边环境情况等 |
| 2.采样膜保存 | 妥善保管未使用采样膜和采样后膜片 | 采样前后，采样膜均应用锡纸密封后，保存于冰箱之中；对采样和未采样的膜进行分类保存和标记 |
| 3.采样膜寄送 | 采样膜及相关记录寄送 | 每2个月向大气成分中心寄送一次采样膜及相关记录 |
| 4.仪器运行状况 | 采样流量检查 | 采样期间，定期检查采样流量，正常时流速为5升/分钟 |
| 采样泵的声音是否异常 | 无不正常噪音或声响 | |
| 充电电池供电情况检查 | 采样期间，随时检查电池供电情况，如有不足，及时使用充电器充电 | |
| 检查采样器时间 | 与标准时间之偏差范为±15秒，超出时，应及时调整，或重新启动数据采集程序 | |
| 采样器设置 | 采样前，应检查采样器采样设置是否正确 |
5.1 概述
大气中的一些微量气体，例如水汽、CO2等，能够吸收来自地面、大气和云层的部分红外辐射，并向外发射红外辐射。由于这些微量气体发射的红外辐射是朝着各个方向的，其中一部分辐射又将返回地面，使地面温度升高。这种作用机制被形象地称为天然温室效应。能够产生温室效应的气体就称为温室气体。天然温室效应为人类和大多数动植物创造了适合的生存温度。
工业革命以后，由于人类生产和社会活动的不断加强，使得CO2、CH4和N2O等温室气体的大气浓度急剧升高，而CFCs等人工合成的温室气体也进入大气，导致增强的温室效应。
大气中主要的温室气体包括水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、六氟化硫(SF6)、人为排放的卤代烃化合物等。由于大气中的水汽含量主要由自然因素决定，一般认为它不直接受人类活动所影响，所以通常讨论的引起温室效应增强的温室气体并不包括水汽。但必须强调的是，在产生天然温室效应的气体中，水汽最重要。
已经观测到的证据表明，温室气体的排放增加，引起区域甚至全球气候变化（特别是温度升高），在全球的很多地区已经影响了各种自然和生物系统。
5.2 碳循环温室气体样品采样
在诸多的大气样品采集方法中，瓶采样技术以其采样器体积小、易于携带、操作简便和受时间因素约束小等特点而被广泛使用。瓶采样技术持续时间较短、样品体积较小，要求所采集的样品应保持样品原有的化学成份和浓度，且不能受到任何的污染。
5.2.1 基本原理
将空气样品采集到密封的真空采样瓶中，然后再对样品中的CO2、CH4、CO、N2O等多种气体成份进行分析。这种方法的采样频率不高，但可对同一个样品进行多种成分的测定。
5.2.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
采样点应选在距建筑物及其它设施上风方向，附近地形应较为开阔、平坦，上风方向没有污染或存在可能影响进气口气流的地形。
在室内按要求安装好一对或两对采样瓶，并适当紧固。
将安装有采样瓶的采样器平放在采样点处，打开箱子，竖起支撑杆和流量计。
将支撑杆最内部的一节拉出，然后依次一节节地向上拉，每节之间略作转动，使其相对固定，直到升至完全高度（约5米）。
（2）使用和维护
在对采样瓶进行安装或卸下操作时，必须将采样瓶嘴用手托住，以免瓶嘴断裂。
应在风速大于2 m/s的条件下采样。有降水、沙尘等不利天气时，应停止采样。
在采样过程中，当需要靠近采样器或执行某些关键步骤时，必须屏住呼吸。
避免将样品瓶直接暴露在阳光下，在采样期间应合上采样器的内盖。采样完毕后应使采样瓶留在采样器中，到室内再打开。如果必须在外面进行，则应用任何可以得到的遮挡物遮挡。
已采样的瓶子应放到运输箱中，并贮存在比较阴凉的地方。
在收集样品和提拿样瓶时务必戴上防护眼镜，以免瓶子意外破裂时眼睛受伤。
在采样期间，如采样器内部电瓶不足以驱动采样泵时，可采取边充电边采样的方法或使用外接蓄电瓶的方法采样。
对采样器内部电瓶的充电时间一般以24小时为宜，即采样前1至2天充电。
一定要注意充电器的电源极性。
5.3 CO2本底浓度观测：非色散红外分析
非色散红外气体分析法最主要的特点是工作稳定、响应快、可比性强、操作相对简单，适用于现场监测。
5.3.1 基本原理
非色散红外气体分析法是根据二氧化碳具有吸收红外辐射能力的原理进行设计的。系统用采样泵经专用的采样管将空气抽进，经过滤膜滤去其中的杂质，抽进的空气首先经过一个玻璃冷阱管干燥，以除去空气中的水汽。然后再经过一个保持在同样温度的“U”型不锈钢管进行二次干燥，以避免因水汽给测量带来的误差。经过两极干燥后的空气经流量计进入分析仪，它通过测量红外辐射穿过样品池与参比池的相对强度，从而得到样气中二氧化碳的浓度。
5.3.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器设备应安装在恒温、清洁的实验室内。
采样管的进气口应距地表有一定的高度。进气口处应有防水、防虫过滤网。
采样管与抽气泵联接处应安装粒子过滤器。
抽进的空气应经低温滤除其中的水汽。
标准气钢瓶应安装二级高精度减压阀。
系统各部件间的气路联接应紧密、无漏气。
为保证系统的稳定性，正式运行前，开机预热的时间不应少于24小时。
（2）使用和维护
应随时巡视并检查仪器运行状况（包括检查标准气的压力、冷阱温度及流量计的流速）,认真填写值班记录。
当任何一个标准气钢瓶的压力低于500Psi时，必须立即更换。
每周需要使用站标准气对工作标准气进行标校。
每两年应用更高级别的标准气对站标准气进行标校。
更换冷阱管的时间应在整点过后10分钟内完成。
每3-6月应至少对采样泵进行一次清洁和维护。
每年应至少对采样管路进行一次清洗。
5.4 CH4/CO2浓度观测：气相色谱法-FID
5.4.1 基本原理
气相色谱法(GC)是一种高效、快速的分离分析技术。在甲烷本底浓度的测量中，大多使用的是配有火焰离子化检测器的气相色谱仪。同时，在催化剂的作用下，可将二氧化碳转化为甲烷，再由检测器进行测定，从而对大气中的二氧化碳浓度进行测量。
5.4.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器设备应安装在恒温、清洁的实验室内。
采样管的进气口应距地表有一定的高度。进气口处应有防水、防虫过滤网。
采样管与抽气泵联接处应安装粒子过滤器。
抽进的空气应经低温滤除其中的水汽。
标准气钢瓶应安装二级高精度减压阀。
系统各部件间的气路联接应紧密、无漏气。
为保证系统的稳定性，正式运行前，开机预热的时间不应少于6小时。
色谱工作软件的安装按有关要求进行。
（2）使用和维护
应随时巡视并检查仪器运行状况（包括检查标准气的压力、冷阱温度及流量计的流速）,认真填写值班记录。
当任何一个标准气钢瓶的压力低于500Psi时，必须立即更换。
每周需要使用站标准气对工作标准气进行标校。
每月进行一次月检查，包括检漏、流量调节、温度设置、峰型等。
每3-6月应至少对采样泵进行一次清洁和维护。
每6个月对冷阱仪内的酒精进行补充或更换。
每6个月对系统进行一次常规维护（检漏、流量检查、柱子活化、温度设置、峰形/型检查等）；
每6个月应至少用更高级别的标准气对站标准气进行一次标校。
更换冷阱管的时间应在整点过后10分钟内完成。
每年应至少对采样管路进行一次清洗。
5.5 CO/CH4/N2O/SF6浓度观测：气相色谱法-FID/ECD
5.5.1 基本原理
系统的基本原理同5 .3相似，使用配有FID和ECD检测器的气相色谱系统进行一氧化碳/甲烷/氧化亚氮/六氟化硫本底浓度观测。
5.5.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器设备应安装在恒温、清洁的实验室内。
采样管的进气口应距地表有一定的高度。进气口处应有防水、防虫过滤网。
采样管与抽气泵联接处应安装粒子过滤器。
抽进的空气应经低温滤除其中的水汽。
标准气钢瓶应安装二级高精度减压阀。
系统各部件间的气路联接应紧密、无漏气。
为保证系统的稳定性，正式运行前，开机预热的时间不应少于6小时。
色谱工作软件的安装按有关要求进行。
（2）使用和维护
应随时巡视并检查仪器运行状况（包括检查标准气的压力、冷阱温度及流量计的流速）,认真填写值班记录。
当任何一个标准气钢瓶的压力低于500Psi时，必须立即更换。
每周需要使用站标准气对工作标准气进行标校。
每月进行一次月检查，包括检漏、流量调节、温度设置、峰型等。
每3-6月应至少对采样泵进行一次清洁和维护。
每6个月对冷阱仪内的酒精进行补充或更换。
每6个月对系统进行一次常规维护（检漏、流量检查、柱子活化、温度设置、峰形/型检查等）；
每6个月应至少用更高级别的标准气对站标准气进行一次标校。
更换冷阱管的时间应在整点过后10分钟内完成。
每年应至少对采样管路进行一次清洗。
5.6 CO2/CH4浓度观测：波长扫描光腔衰荡光谱技术（WS-CRDS）/离轴积分腔输出光谱技术（OA-ICOS）
5.6.1 基本原理
波长扫描光腔衰荡光谱技术（WS-CRDS）/离轴积分腔输出光谱技术（OA-ICOS）的核心都是透过光在高真空密闭光腔内极快速、反复穿过气体样品多次，快速响应产生极大增益的有效光长，从而实现野外现场长期、连续、准确、高精度、高灵敏度、快速测量大气CO2和CH4浓度变化的功能。
5.6.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器设备应安装在恒温、清洁的实验室内。
采样管的进气口应距地表有一定的高度。进气口处应有防水、防虫过滤网。
采样管与抽气泵联接处应安装粒子过滤器。
抽进的空气应经低温滤除其中的水汽。
标准气钢瓶应安装二级高精度减压阀。
系统各部件间的气路联接应紧密、无漏气。
（2）使用和维护
应随时巡视并检查仪器运行状况（包括检查标准气的压力、冷阱温度及流量计的流速）,认真填写值班记录。
当任何一个标准气钢瓶的压力低于500Psi时，必须立即更换。
每周需要使用站标准气对工作标准气进行标校。
每月进行一次月检查，包括检漏、流量调节等。
每3-6月应至少对采样泵进行一次清洁和维护。
每6个月对冷阱仪内的酒精进行补充或更换。
每6个月对系统进行一次常规维护（检漏、流量检查等）；
每6个月应至少用更高级别的标准气对站标准气进行一次标校。
更换冷阱管的时间应在整点过后10分钟内完成。
每年应至少对采样管路进行一次清洗。
5.7 碳循环温室气体标准气配制系统
5.7.1 基本原理
标准气配制系统主要用于不同种类、不同浓度标准气的配制，其系统主要包括进气单元、干燥单元和控制单元三部份，标准气制备系统可分为环境大气压入系统和多种高浓度标准气定量充入系统等两个子系统。大气压入系统用于向预制备钢瓶充入大气（或除去目标物质的大气），而高浓度标准气充入系统用于向预制备钢瓶充入高浓度标准气。
5.7.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
系统在使用时安装，安装和配制标准气需在室外空旷地进行，配制完成后移回室内存放地点。
在使用前应检查各接口处是否联接牢固。同时，应检查干燥管的工作状态，必要时对内部干燥物质进行更换。
拟配制标准气的高压钢瓶，应置于室外，并避免阳光直射。
（2）使用和维护
系统是在高压环境下运行，操作者的安全首先应放在第一位。
系统使用前应检查气路的连接部分是否有裂口、松动、老化现象，以及控制单元的安全设置是否正确（即是否为2100psi）；
严格执行操作步骤的顺序，发现有异常声，应立即按停止（Stop）键切断电源。拧紧目标钢瓶的手轮和高压阀，同时打开水汽阀门以消除压缩机的内压力，等压力示数为0，方能检查原因。
控制单元的各参数均已调好，除了必要时改变设置的压力外，禁止随时按动键钮以导致可能的安全控制失灵。
不要过度拧紧气瓶的阀门和连接头螺丝.
不要在有压力的情况下拧紧螺丝。
如果一级水汽分离器结冰，表明存在堵塞，需要更换。
如果安全阀一直打开，不要将安全阀压力调高. 检查是否存在漏洞? 检漏，如果有破损应进行更换。
确保除非压气和使用，气瓶的阀门关闭。
在压气时不要在系统周围逗留，仅仅在检查时返回。
第6章 反应性气体类观测
6.1 概述
反应性气体是指大气中的一类化学反应活性较强的气体成分，它们能经历较快的大气化学反应(通常是氧化反应)而转化为其他成分或从大气中去除。判断一种气体是否反应性气体的依据是根据其大气寿命的长短，一般可将大气寿命小于1年的气体归类为反应性气体。地面及对流层O3、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、CO、氨(NH3)、挥发性有机物(VOCs)、甲醛(HCHO)、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、过氧化氢(H2O2)、总氮氧化物(NOy)、多种还原性硫化物和各种自由基等化学活泼性较强的气体都属于反应性气体。
（1）数量大，种类成千上万。根据物理化学特性不同，部分反应性气体可能与其他名称，例如：酸性气体（NO2和SO2）、碱性气体（NH3）、氧化性气体（O3）、还原性气体（CO）等，联系在一起。
（2）反应活性变化大。一些大气光化学中间体的寿命不到1秒，而另一些的寿命可在数星期到数月之间(如CO)。
（3）反应性气体在空气中含量变化巨大，且不同反应性气体的平均浓度差异巨大，可从ppt量级到ppm量级。
反应性气体的来源主要包括三种：人为排放、自然排放和大气中生成。人为排放是指人类的工农业生产活动中的排放。自然排放包括火山、地火、林火、闪电、海洋、植物、土壤等。有许多反应性气体不是由排放源直接排放进入大气的，而是在大气光化学反应过程中产生的。
6.2 一氧化碳：非色散红外气体过滤相关法
一氧化碳（CO）是一种无色无味的气体，高浓度的一氧化碳对人体有毒害作用。大气中的一氧化碳主要的人为源来源于化石燃料的不完全燃烧，是人类活动排放量较大的大气污染物。其天然源包括：甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物排放、森林火灾等。一氧化碳在大气碳循环中扮演着重要角色，在非城市地区的对流层中，一氧化碳（CO）是氢氧（OH）自由基的主要汇，以至间接地影响O3浓度。
大气中一氧化碳的寿命一般在数星期到数月之间，因此，不同地区的大气一氧化碳浓度有较大差别，城市地区大气中一氧化碳的含量可达数个ppm，在北半球冬季大气中一氧化碳的背景浓度可达200-300 ppb左右，而在南半球夏季的海洋上，其浓度只有40～50ppb。大气中CO含量的变化，可以较好地示踪、反映气团的污染特征。
6.2.1 基本原理
非色散红外气体过滤相关法基于CO能吸收波长为4.6微米的红外线的原理进行CO的测量。当空气样品经样气入口进入仪器的测量光池。从红外光源发射出的红外光束，先经过一个旋转的部分充满CO、部分充满氮气N2的气体相关轮（或称斩光轮），交替形成参比光束和测量光束，然后经过一个窄带干涉滤光镜，进入测量光池。在光池中，参比光束和测量光束交替地照射测量光池内的样品气体，为增加光程，光束在光池内多次反射。在测量光池的另一端，有一个固体红外检测器检测参比光束和测量光束的强度。由于一氧化碳气体分子只对测量光束具有吸收作用，对参比光束无吸收作用，而其它气体则对参比光束和测量光束产生同等的吸收作用，因此通过比较参比光束和测量光束的衰减强度，即可获得一氧化碳的测量信号。
6.2.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
安装前应确认采样管是干燥的，且其中无杂质。采样管应使用材料应为特氟隆，外径为1/4英寸，内径不小于1/8英寸，长度小于10英尺。把采样管连接到仪器后面板的SAMPLE采样口。
要保证进入仪器的气体压力和环境气压相同。必要时可加装旁路排气装置。
用一段管线（小于10英尺，而且无堵塞物）连接仪器的排气口到合适的排放口。
在仪器的颗粒物过滤器内装上直径为47毫米、孔径为2-5微米特氟隆过滤膜。
（2）使用和维护
检查分析仪的流量是否稳定，观察时间应为30秒，如有流量过高、过低或不稳情况，应记录在值班记录本上，并进行检查和报告。
随时检查分析仪屏幕显示的浓度值是否在正常范围内。
随时检查分析仪屏幕上是否有报警信息，如有报警信息应及时检查和报告，并记录在值班记录上。
每日详细检查日图中打印的资料是否正常，并做标记。
仪器的标准偏差数据是否处于较小的范围，与前几天相比是否有变化。
随时注意发现各种异常问题，如各种连接件断开或松动，Teflon管破裂或粘连，过多的灰尘积累在仪器上引起仪器过热、短路而造成元器件损坏。
检查并记录标准气瓶的压力，压力不足时应及时更换。
经常检查仪器背部的风扇过滤网。如有灰尘沉积，应及时取下，用清水冲洗、晾干后，再装回去。
每两周更换一次滤膜，在春季沙尘天气然后应立即更换。每一次更换滤膜，须在日检查表上记录更换时间，每次更换滤膜后，必须再次检查分析仪面板上的示值、流量等是否有异常变化。
检查流量和进行漏气试验。
仪器至少预热30分钟以上，其校准结果才有效；
校准或零点检查时使用的量程应与正常测量时一样；
对仪器的调整应在校准或零/跨点检查前完成；
在校准或零点检查时应使用正常测量时使用的采样管和滤膜；
在校准或零点检查时应使用正常运转时使用的仪器输出记录和显示设备。
每年至少清洁仪器内部一次。
每6个月至少对采样泵进行一次维护。
6.3 二氧化硫：紫外荧光法
二氧化硫（SO2）是大气中的重要气体污染物之一，除了来源于化石燃料燃烧过程的人为排放外，也来自于火山活动和生物质燃烧过程等的自然排放，还来自于自然排放的还原态硫化物（例如海洋排放的二甲基硫）的化学转化。SO2在大气中经过扩散、输送、转化后，形成硫酸盐气溶胶或进入降水中使其酸化，对全球、区域气候、大气降水化学和生态与环境产生影响。大气中的硫酸盐颗粒是有效的云凝结核，全球尺度上云凝结核数目的增加会使云的反照率增加，云的寿命增加，导致到达地表的太阳辐射减少。在酸沉降过程中，二氧化硫也扮演着重要的角色，硫酸盐颗粒通过干、湿沉降过程返回地面会使沉降区域内土壤和水体等的酸性增加，进而对敏感的生态系统造成损害。
6.3.1 基本原理
二氧化硫分子在受到紫外光（波长190～230纳米）照射后，分子的电子能级发生跃迁，成为高能态的二氧化硫分子。后者主要通过两种途径释放其吸收的能量而回到基态，一是与周围的气体分子碰撞将能量传递给其他分子，二是发出荧光。分析仪利用这一原理，在短时间内用强脉冲的紫外光照射大气样品，使得二氧化硫分子瞬间激发，而后通过测量二氧化硫分子发出的荧光强度来确定样品中二氧化硫的含量，即脉冲紫外荧光法。
6.3.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
把采样管连接到仪器后面板的SAMPLE采样口。安装前要确认采样管中没有杂质和污染。采样管的材料应为特氟隆，外径为1/4英寸，内径不小于1/8英寸，长度在有共线式进气管时应小于3米，无共线式进气管时可延长至5米。
要保证进入仪器的气体的压力和环境气压相同。有必要时可加装旁路排气装置。
将空气干燥管联接到仪器后面板的DRY AIR接口处；
从EXHAUST排气口把排气管连接到合适的排放口（或臭氧去除器），最好直接通向室外空气流通处或专用的排气管路。
在仪器后面板的颗粒物过滤器内装上直径为47毫米、孔径为2-5微米特氟隆过滤膜。
（2）使用和维护
检查分析仪的流量是否稳定，观察时间应为30秒，如有流量过高、过低或不稳情况，应记录在值班记录本上，并进行检查和报告。
随时检查分析仪屏幕显示的浓度值是否在正常范围内。
随时检查分析仪屏幕上是否有报警信息，如有报警信息应及时检查和报告，并记录在值班记录上。
每日详细检查日图中打印的资料是否正常，并做标记。
仪器的标准偏差数据是否处于较小的范围，与前几天相比是否有变化。
随时注意发现各种异常问题，如各种连接件断开或松动，Teflon管破裂或粘连，过多的灰尘积累在仪器上引起仪器过热、短路而造成元器件损坏。
检查并记录标准气瓶的压力，压力不足时应及时更换。
经常检查仪器背部的风扇过滤网。如有灰尘沉积，应及时取下，用清水冲洗、晾干后，再装回去。
定期更换颗粒物过滤膜。一般两周更换一次滤膜，在春季沙尘天气然后应立即更换。每一次更换滤膜，须在日检查表上记录更换时间，每次更换滤膜后，必须再次检查分析仪面板上的示值、流量等是否有异常变化。
检查流量和进行漏气试验。
仪器至少预热30分钟以上，其校准结果才有效；
每年至少清洁仪器内部一次。
每6个月至少对采样泵进行一次维护。
6.4 氮氧化物：化学发光法
氮氧化物（NOx）是大气中的重要气体污染物，包括NO和NO2。它的自然源主要有生物体燃烧、闪电等，人为源主要是化石燃料燃烧排放。汽车尾气是近年来快速增长的排放源之一。NOx是重要的反应性气体，在大气光化学过程中充当重要角色，与臭氧浓度的变化密切相关，经过扩散、稀释和化学转化等过程后，NOx最终会形成硝酸盐，以离子态或化合物态存在于降水或气溶胶中，对大气降水化学和区域气候产生影响。
6.4.1 基本原理
化学发光氮氧化物分析仪的工作原理是是基于NO分子和O3反应之后，所生成特征光的强度与NO浓度线性成比例的原理制成的。其发光原理在于反应过程中生成了激发态的NO2分子，其衰减到低能状态时会释放出红外光。其反应过程的化学方程式如下：
NO+O3→NO2+O2+hv
当使用化学发光法测量NO2浓度时，首先必须将NO2还原转化成NO，氮氧化物分析仪是利用钼转化炉(转化温度约为325℃)完成这一转化的。在这种模式下测得的为NO和经NO2转化后的NO的浓度，即NOx。而直接测量模式可测得NO浓度，NO和NOx测量值贮存在存储器内，这两者间的差值即为NO2浓度。
6.4.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
把采样管连接到仪器后面板的SAMPLE采样口。安装前要确认采样管中没有杂质和污染。采样管的材料应为特氟隆，外径为1/4英寸，内径不小于1/8英寸，长度在有共线式进气管时应小于3米，无共线式进气管时可延长至5米。
要保证进入仪器的气体的压力和环境气压相同。有必要时可加装旁路排气装置。
将空气干燥管联接到仪器后面板的DRY AIR接口处；
从EXHAUST排气口把排气管连接到合适的排放口（或臭氧去除器），最好直接通向室外空气流通处或专用的排气管路。
在仪器后面板的颗粒物过滤器内装上直径为47毫米、孔径为2-5微米特氟隆过滤膜。
（2）使用和维护
检查分析仪的流量是否稳定，观察时间应为30秒，如有流量过高、过低或不稳情况，应记录在值班记录本上，并进行检查和报告。
随时检查分析仪屏幕显示的浓度值是否在正常范围内。
随时检查分析仪屏幕上是否有报警信息，如有报警信息应及时检查和报告，并记录在值班记录上。
每日详细检查日图中打印的资料是否正常，并做标记。
仪器的标准偏差数据是否处于较小的范围，与前几天相比是否有变化。
随时注意发现各种异常问题，如各种连接件断开或松动，Teflon管破裂或粘连，过多的灰尘积累在仪器上引起仪器过热、短路而造成元器件损坏。
检查并记录标准气瓶的压力，压力不足时应及时更换。
经常检查仪器背部的风扇过滤网。如有灰尘沉积，应及时取下，用清水冲洗、晾干后，再装回去。
定期更换颗粒物过滤膜。一般两周更换一次滤膜，在春季沙尘天气然后应立即更换。每一次更换滤膜，须在日检查表上记录更换时间，每次更换滤膜后，必须再次检查分析仪面板上的示值、流量等是否有异常变化。
检查流量和进行漏气试验。
仪器至少预热30分钟以上，其校准结果才有效；
每年至少清洁仪器内部一次。
每6个月至少对采样泵进行一次维护。
6.5 地面臭氧：紫外光度法
臭氧是大气中重要的微量气体，虽然其也是反应性气体，但由于其大量聚积在平流层中对地球表面紫外辐射保护作用，以及在对流层中强烈的氧化作用，在对流层化学物质循环中扮演着重要的角色，影响着全球的气候和生态环境。
大气中的臭氧不是人类活动直接排放的一次污染物，而是由氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物在大气中经过光化学反应而生成的。由于对流层中人为活动排放的某些一次污染物（臭氧前体物）的增加，在许多地区地面臭氧浓度呈增长趋势，其对全球大气臭氧收支的影响，已成为当前大气环境研究的热点问题之一。臭氧的化学性质活泼，源与汇的空间分布很不均匀，因而其时空分布变化较大。
6.5.1 基本原理
分析仪的基本工作原理是测量流动空气样品中臭氧对254纳米紫外光的吸收。在测量光程长度和臭氧吸收系数均为已知的情况下，可以由此吸收量得到样品气中臭氧的浓度。
6.5.2 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
把采样管连接到仪器后面板的SAMPLE采样口。安装前要确认采样管中没有杂质和污染。采样管的材料应为特氟隆，外径为1/4英寸，内径不小于1/8英寸，长度应小于3米。
要保证进入仪器的气体的压力和环境气压相同。有必要时可加装旁路排气装置。
用一段管线从仪器的EXHAUST（排气口）连接到合适的排放口。这段管线的长度应小于5米，而且无堵塞物。
在仪器的颗粒物过滤器内安装直径为47毫米、孔径为2-5微米特氟隆过滤膜。
（2）使用和维护
检查分析仪的流量是否稳定，观察时间应为30秒，如有流量过高、过低或不稳情况，应记录在值班记录本上，并进行检查和报告。
随时检查分析仪屏幕显示的浓度值是否在正常范围内。
随时检查分析仪屏幕上是否有报警信息，如有报警信息应及时检查和报告，并记录在值班记录上。
每日详细检查日图中打印的资料是否正常，并做标记。
仪器的标准偏差数据是否处于较小的范围，与前几天相比是否有变化。
随时注意发现各种异常问题，如各种连接件断开或松动，Teflon管破裂或粘连，过多的灰尘积累在仪器上引起仪器过热、短路而造成元器件损坏。
经常检查仪器背部的风扇过滤网。如有灰尘沉积，应及时取下，用清水冲洗、晾干后，再装回去。
定期更换颗粒物过滤膜。一般两周更换一次滤膜，在春季沙尘天气然后应立即更换。每一次更换滤膜，须在日检查表上记录更换时间，每次更换滤膜后，必须再次检查分析仪面板上的示值、流量等是否有异常变化。
检查流量和进行漏气试验。
仪器至少预热30分钟以上，其校准结果才有效；
每年至少清洁仪器内部一次。
每6个月至少对采样泵进行一次维护。
第7章 臭氧总量观测
7.1 概述
臭氧层损耗是指大气臭氧总量出现长期减低趋势的现象。由于大气臭氧主要分布在上对流层和下平流层（upper troposphere and low stratosphere，UT-LS），因此，臭氧层损耗主要是UT-LS高度层的臭氧损耗。臭氧层常以臭氧总量概念来描述，是从地面到大气顶内所有臭氧浓度沿垂直高度的积分值。臭氧总量单位是Dobson，简称DU，是为纪念英国牛津大学的物理学家——道普森（Dobson，1893—1976) ，1924年他在前人基础上发明了测量臭氧总量的光谱仪（Dobson光谱仪）。1DU 是指一个标准大气压、273.15K时臭氧厚度为10-5 m。大部份地区的臭氧总量在250～500 DU之间，并且随纬度和季节有明显变化。正是由于臭氧层的存在，来自太阳辐射中的100～280纳米波段范围的辐射在大气中几乎被完全吸收，使得地面接收的UV辐射主要集中在280～400纳米波段。臭氧层损耗主要通过改变大气中的紫外辐射（100～400 纳米）收支平衡的分布变化，从而对气候与环境产生重要影响。
7.2 观测原理
目前主要有三种仪器用于大气臭氧柱总量观测，它们都是根据臭氧对不同波长的太阳紫外辐射有着不同的吸收率的原理来进行测量的。Dobson光谱光度计是臭氧总量观测网的主要仪器，应用双单色仪，比较测量几对固定波长上的太阳紫外辐照度，每对波长中，一个是臭氧的强吸收，一个是弱吸收。根据由仪器的标定系数、臭氧吸收截面、太阳相对位置等计算得到臭氧总量。Brewer臭氧分光光谱仪应用衍射光栅和狭缝选择测量紫外波段的5个波长。该仪器可自动跟踪太阳，通过测量设定波长的紫外辐照度，来计算出臭氧总量和二氧化硫总量。M-124臭氧仪应用的是与Dobson光谱光度计相同的差分吸收原理，使用窄带滤光片选择测量波长。该仪器价格便宜，但是不如Dobson光谱仪光度计和Brewer光谱光度计准确。近年来，有人开发了类似于M-124的滤光片仪器，并已经形成商业化产品。尽管该种仪器中有一些还是知名厂家生产的，但不宜推荐作为长期监测臭氧的仪器。
根据某一地点的经度、纬度、海拔高度以及世界时便可以确定当地太阳、月亮的水平方位和天顶角，从而实现对太阳或月亮位置的跟踪。Brewer臭氧仪从设计上首先考虑的是实现对太阳和月亮的跟踪能力。在此基础上，利用臭氧在太阳辐射的Huggins带（0.30～0.35微米）具有强烈吸收的特性，确臭氧观测的准确度，Brewer仪器增加了对SO2的观测。根据天顶散射光在垂直方向上的有效散射层原理，通过曙幕时刻（天顶角约70°～90°）的天顶散射光的测量；用逆转法反演得到大气臭氧垂直分布的粗略廓线分布（主要是平流层）；而光谱仪的扫描范围为290-325纳米，波长间隔为0.5纳米；通过对太阳紫外辐射UV-B辐射通量的测量，实现对UVB的辐射度的光谱观测。
整套Brewer仪器从采光、滤光、分光到光电转化以及信息的最终处理均在计算机的控制下完成。在光学测量过程中，为了保证波长位置的准确性和仪器的稳定性，Brewer仪器加入一系列针对整个观测系统以及各个分系统的自检功能（包括对光学系统的检测， 电学系统的检测、机械系统的检测、光电倍增管的检测等）。Brewer仪器的自我检测和标定与Brewer对臭氧、SO2、UV-B的观测同样重要。
Brewer仪器进行臭氧总量测量的5个波长分别为306.3纳米、310.1纳米、313.5纳米、316.8纳米和320.1纳米，在计算臭氧柱总量时，还考虑了光电倍增管死区时间、温度补偿和大气瑞利散射修正等因素。
整个观测系统包括室外的光谱仪系统和室内的计算机控制系统两部分，具体来讲，由Brewer光谱仪、控制计算机、打印机和控制软件四部分组成。室外的Brewer光谱仪是观测系统的核心部件，由光谱仪、水平跟踪器和三角架三部份组成。
7.3 仪器的安装、使用和维护
（1）安装
仪器的安装要求如下：
| 类别 | 安装要求 |
| 观测场地 | 应选在人为活动干扰较少的地方，远离大气光学特性干扰源。
仪器架设地点东、南、西三个方向上障碍物的遮挡角应小于5°。 太阳天顶角低于75°时，对太阳和月亮有良好的视野。 仪器附近应有良好的接地和防雷保护设施，接地电阻应小于4Ω。 仪器附近应有220 伏、不小于2KVA 的交流稳压供电和不间断电源。 仪器附近（一般为15 米之内）应有可安装计算机的工作用房。 |
| 三角架的架设 | 仪器三角架一般应安装在平稳、坚固、水平的仪器架或水泥平台上。
三角架上的标记符号“N”一侧对磁北。 三角架应有固定措施，以保证仪器在恶劣天气条件下仍保持稳定。 仪器周围如有围栏保护时，仪器石英窗底部应高于围栏高度 |
| 水平跟踪器的架设 | 安装在三角架的顶部，跟踪器上标有“N”的一侧对磁北。
通过调节三角架三个支脚的相对高度，确保水平跟踪器在360°范围内转动时始终处于水平状态。 |
| 光谱仪的架设 | 安装在水平跟踪器之上，使光谱仪与水平跟踪器的电源开关在同一侧。
紧固其底部与水平跟踪器联接的四个螺丝。 光谱仪在360°范围内转动时始终处于水平状态 |
| 信号线及电源线的连接 | 正确连接计算机、光谱仪、水平跟踪器之间的信号线和电源线。
正确连接光谱仪电源线中的火线、地线和零线。 仪器机壳通过专用的接地端子良好接地，接地电阻应小于4Ω。 仪器室外电源线、信号线接入室内的计算机前，应有防雷保护装置。 |
（2）使用和维护
日常运行检查要求如下：
| 类别 | 要求 |
| 遮档情况 | 仪器进行测量时，确保测量窗不被任何物体所遮挡。 |
| 跟踪状态 | 仪器能够准确地跟踪太阳或月亮 |
| 清洁程度 | 石英窗和UV-B 罩应清洁。 |
| 仪器内部干燥情况 | 仪器内部相对湿度在30％以下。 |
| 时间 | 仪器时间与标准时间相差小于30s |
| 硬盘空间和通讯状态 | 确保硬盘有足够的数据存储空间（大于20M/日），仪器和计算机之间处于正常的通讯状态。 |
| 仪器参数 | 包括SL、Hg、DT、RS、AP 等，各参数应在变化范围内 |
| 日常维护 | 每日上午、下午应对仪器跟踪情况至少进行一次检查，发现跟踪不准确时及时调节。
每日应对石英窗和半球形石英玻璃罩进行清洁，当发现内部有水汽凝结时就及时清除。 每二个月应至少清洁一次水平跟踪器内部转盘。 |
地球表面辐射收支的全球气候学测量，是了解地球气候系统、人类对气候变率和气候变化影响的基础。来自卫星的观测，如果没有设在对照区域内不同站点的高准确度的地基测量进行校准和验证，是不可能可靠推断对全球地表辐射收支评估的。相同准确度的长期观测对于评估气候区内的趋势也是需要的。这样的测量对于评估大气辐射传输的理论分析、验证气候模式计算以及研究比常规气候范围小的地表辐射变化趋势也是必不可少的。
为满足这些要求，由世界气象组织（WMO）、国际科学协会理事会（ICSU）和联合国教科文组织(UNESCO)的政府间海洋学委员会（IOC）等联合发起了世界气候研究计划（WCRP）。该计划创办（并组织实施）了地面辐射基准站网（BSRN）。该站网的目标是，坚持以测量方法、校准和准确度等方面均遵循可实现的最高标准的方式，提供现代化的对地表辐射通量的连续、长期和频繁采样的测量。
辐射观测的主要技术设备主要包括直接辐射表和太阳跟踪器、总辐射表、散射辐射表、反射辐射表、地球辐射表等，有关观测方法等参见《地面气象要素观测规范》。
大气降水的酸度用pH值表示。因为影响天然降水pH值的因素主要是大气中的CO2，以CO2全球大气浓度330ppm来计算，当它与纯水达到平衡时，pH值约为5.6，因此，多年来国际上一直将此值视作未受污染的天然雨水的背景值，即当大气降水的pH值小于5.6即被认为是酸雨。
酸雨对水生物、土壤的理化特性、农作物、森林、生态环境、人体健康和国民经济都将有长期的危害。酸雨的源汇主要是污染气体SO2和NOx排放到大气中，最终以包含硫酸根和硝酸根形式的大气降水（液态降水：雨，固态降水：雪、冰雹）到达地面。它们在大气中经历了两个重要过程：云内清除或雨除过程、云下清除或冲刷过程。其它和酸雨密切相关的大气中气态物质进入降水对降水的酸度有着各自的贡献。总之，降水pH值的大小取决于气态物质经液相、气相反应和均相、非均相反应，经过一系列复杂的化学和物理过程的最终结果。
现在已经知道降水的组成通常包括以下几类：1）大气固定气体成分，如O2、N2、CO2、H2及惰性气体；2）无机物，如土壤衍生物离子Al3＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Mn2＋和硅酸盐等，海洋盐类离子Na+、Cl–、Br–、SO42-、HCO2–、K+、Mg2+、Ca2+、I–、PO43-，气体转化产物SO42-、NO3–、NH4+、Cl–和H+，人为排放源As、Cd、Cr、Co、Cu、Pb、Mn、Mo、Ni、V、Zn、Ag、Sn和Hg；3）有机酸（以甲酸和乙酸为主）、醛类、烯烃、芳烃和烷烃；4）光化学反应产物，如H2O2、O3、PAN等；5）不溶物，主要来自土壤粒子和燃料燃烧排放尘粒中的不溶部分.
根据世界气象组织(WMO)全球大气监测要求和各国常规降水化学监测规定，一般阴离子主要分析SO42-、NO3–、Cl–和F–，而阳离子主要分析NH4+、K+、Na+、Ca2+和Mg2+等。
有关酸雨观测方法《参见酸雨观测规范》
第10章 观测数据采集与传输
10.1 数据采集方式
大气成分观测数据的采集可分为自动采集与手动采集两种方式。其中自动采集方式主要是指由大气成分在线观测仪器自动采集观测数据的方式；手动采集方式是指需要借助于相关仪器设备，经人工辅助采集或补充采集观测数据的方式。
10.1.1 自动采集方式
现行大气成分观测数据自动采集项目如下表所示：
| 编号 | 项目类别 | 观测系统 | 数据频率 |
| 1 | 温室气体 | 二氧化碳非色散红外监测系统 | 1分钟 |
| 2 | 二氧化碳/甲烷气相色谱观测系统 | 5分钟 | |
| 3 | 二氧化碳/甲烷光腔衰荡观测系统 | < 1分钟 | |
| 4 | 一氧化碳/甲烷/氧化亚氮/六氟化硫气相色谱观测系统 | 15分钟 | |
| 5 | 气溶胶 | 器测能见度 | 1分钟 |
| 6 | PM10、PM2.5、PM1质量浓度 | 5分钟 | |
| 7 | 吸收特性 | 6分钟 | |
| 8 | 散射特性 | 7分钟 | |
| 9 | 光学厚度 | 连续 | |
| 10 | 云凝结核 | 1分钟 | |
| 11 | 反应性气体 | 地面臭氧（O3） | 1分钟 |
| 12 | 二氧化硫（SO2） | 1分钟 | |
| 13 | 一氧化碳（CO） | 1分钟 | |
| 14 | 氮氧化物（NO、NO2、NOx） | 1分钟 | |
| 15 | 臭氧柱总量及廓线 | 臭氧柱总量 | 连续 |
| 16 | 垂直廓线（UmKher） | 连续 | |
| 17 | UVB光谱 | 连续 | |
| 18 | 辐射 | 总辐射 | 1分钟 |
| 19 | 散射辐射 | 1分钟 | |
| 20 | 直接辐射 | 1分钟 | |
| 21 | 紫外辐射、紫外B辐射 | 1分钟 | |
| 22 | 红外辐射 | 1分钟 | |
| 23 | 向上/向下长波辐射 | 1分钟 | |
| 24 | 其他 | 空气负离子 | 1分钟 |
| 25 | 紫外线强度 | 1分钟 |
10.1.2手动采集方式
现行大气成分观测数据手动采集项目如下表所示：
| 编号 | 观测系统 | 数据频率 | 备注 |
| 1 | 温室气体FLASK瓶采样 | 一周一对 | 台站采样及实验室分析 |
| 2 | 温室气体标准气配制系统 | 必要时配制 | |
| 3 | 气溶胶化学成分采样与分析 | 一周两次 | 台站采样及实验室分析 |
| 4 | 干沉降 | 一月一次 | |
| 5 | 酸雨及降水化学样品采集与分析 | 事件 | 台站采样及实验室分析 |
| 6 | 台站数据质量控制信息记录 | 日 | |
| 7 | 其他相关观测及记录 |
10.2 观测数据格式及编码
为便于资料存储、传输和交换，大气本底、基本大气成分、环境气象观测等业务应使用统一的大气成分观测资料分类及编码和观测数据格式。
10.2.1 文件命名要求
10.2.1.1文件类别
主要包括台站基本信息文件、观测环境报告文件、数据含义说明文件、仪器设备信息文件、现场观测状况信息文件、设备维护文件、观测数据文件、仪器标定信息文件和产品文件等。
10.2.1.2 文件命名
由英文字母、数字和特定符号组成，其结构如
Z_CAWN_I_originator_yyyyMMddhhmmss_ftype_item-ptype[-element] [-instrutype] [-seriesno][correction].extname[.compression]
其中：“_”为下划线，“-”为中划线半角字符（减号）；方括号“[ ]”内字段可根据需要进行取舍。
文件名总长度应小于等于256个字符。
10.2.1.2 说明
（1）Z字段
用以标识数据为我国境内产生的观测数据。
（2）CAWN字段
用以标识数据的分类属性为大气成分观测数据资料。
用以标识台站的编号（区站号）。以5位阿拉伯数字表示的编号；或以大写英文字母开头、由阿拉伯数字或大写英文字母构成的长度为5个字符的编号。
标识数据文件生成的时间（世界时UTC）。以数字表示，长度为14位字符，含义见下表。
yyyyMMddhhmmss 字段的含义
| 字符 | 说明 | 类型 | 位数 |
| yyyy | 年份 | 数字 | 4 |
| MM | 月份 | 数字 | 2 |
| dd | 日期 | 数字 | 2 |
| hh | 小时 | 数字 | 2 |
| mm | 分钟 | 数字 | 2 |
| ss | 秒钟 | 数字 | 2 |
标识数据文件的属性。以大写英文字母表示，长度为1个字符，其取值见下表。
表 ftype 字段的取值
| 字段取值 | 含义 |
| C | 台站基本信息文件 |
| E | 观测环境报告文件 |
| F | 数据含义说明文件 |
| I | 仪器设备信息文件 |
| L | 现场观测状况信息文件 |
| M | 设备维护信息文件 |
| O | 观测数据文件 |
| P | 加工产品、反演资料、预报产品和服务产品等 |
| S | 仪器标校信息文件 |
标识观测项目的内容属性。以大写英文字母表示，取值见气象行业标准《大气成分观测资料分类与编码》4.4 内容属性分类与编码。
标识观测数据的属性。以大写英文字母或数字表示，长度为3个字符，其取值见下表。
表 ptype 字段的取值
| 字段取值 | 含义 |
| FLD | 观测台站现场所观测到的数据 |
| FQ1 | 经一级质量控制后的台站观测数据 |
| FQ2 | 经二级质量控制后的台站观测数据 |
| FQn | 经n级质量控制后的台站观测数据，其中n为0-9、A-Z的一位数字或字符 |
| LAB | 经实验室分析后所得到的分析数据 |
| LQ1 | 经一级质量控制后的实验室分析数据 |
| LQ2 | 经二级质量控制后的实验室分析数据 |
| LQn | 经n级质量控制后的实验室分析数据，其中n为0-9、A-Z的一位数字或字符 |
标识观测资料的要素属性。以大写英文字母或数字表示，取值见气象行业标准《大气成分观测资料分类与编码》4.5 要素属性分类与编码。
标识仪器设备型号的属性。以大写英文字母或数字表示，其长度不超过8个字符。
标识仪器设备序列号或代码。以大写英文字母或数字表示，其长度不超过8个字符。
标识数据文件是否为更正报文。需要发关更正报文时，取值为为大英文字母“CCA”。
标识数据文件的扩展名。以大写英文字母或数字表示，取值见下表。
表 extname 字段允许的取值
| 字段取值 | 含义 |
| MET | 元数据文件 |
| TXT | 文本文件 |
| BIN | 二进制格式文件 |
| BUF | BUFR码格式文件 |
| GIF | GIF格式图像文件 |
| JPG | JPEG格式图像文件 |
| MPG | MPEG 格式视频文件 |
| AVI | AVI 格式视频文件 |
| XML | XML格式文件 |
| DOC | Microsoft Word 文件 |
| XLS | Microsoft Excel文件 |
| PPT | Microsoft Powerpoint文件 |
（13）compression 字段
标识采用了数据压缩技术进行压缩的文件。以大写英文字母或数字表示，取值见下表。
表 compression 字段取值
| 字段取值 | 含义 |
| BZ2 | 采用 Unix bzip2技术压缩的文件 |
| ZIP | 采用 PKWare Zip技术压缩的文件 |
| RAR | 采用 RAR 技术压缩的文件 |
| TAR | 采用 TAR 技术压缩的文件 |
10.2.2 数据格式要求
10.2.2.1 传输数据文件格式
(1)构成
数据文件由若干条数据记录构成，每条数据记录由若干数据组构成。每条数据记录占一行，记录的结束为回车换行符。
各数据组之间以1位半角逗号作为分隔符。
数据记录由区站号、时间和若干观测要素等数据组构成。
（2）说明
a）第1条记录
为强制数据记录，包括区站号、纬度、经度和海拔高度4组数据。
第1组，区站号：以5位阿拉伯数字表示的编号；或以大写英文字母开头、由阿拉伯数字或大写英文字母构成的长度为5个字符的编号。
第2组，纬度：由6位数字和1位字母组成，前6位为纬度，其中1-2位为度，3-4位为分，5-6位为秒，位数不足，高位补数字“0”；第7位为指示码，北纬为大写英文字母“N”，南纬为大写英文字母“S”。
第3组，经度：由7位数字加由1位字母组成，前7位为经度，其中1-3位为度，4-5位为分，6-7位为秒，位数不足，高位补“0”；第8位为指示码，东径为大写英文字母“E”，西经为大写英文字母“W”。
第4组，观测场（点）拔海高度：由1位字母和5位数字组成，第1位为拔海高度参数，实测为大写英文字母“S”，约测为大写英文字母“Y”。后5位为拔海高度，单位为“0.1m”，位数不足，高位补数字“0”。若测站位于海平面以下，第2位记“-”号。
b）第2条及以下各条记录
包括观测时间及若干观测要素数据组构成
第1组，观测时间，为强制使用组。由14位数字构成，数据格式为“YYYYMMDDhhmmss”。其中，YYYY表示年，为4位数字；MM、DD、hh、mm、ss分别表示月份、日期、小时、分钟、秒钟，均为2位数字，位数不足，高位补数字“0”。
第2组：观测要素1，由数字或英文字母构成，当数据组缺失时，以6个“/”字符，即“//////”表示。
第3组：观测要素2，由数字或英文字母构成，当数据组缺失时，以6个“/”字符，即“//////”表示。
………………………………………………
………………………………………………
第n 组：观测要素m，由数字或英文字母构成，当数据组缺失时，以6个“/”字符，即“//////”表示。
10.2.2.2 存档数据文件格式
由台站参数段、设备参数段、标校信息段、维护信息段、数据格式说明段、数据段、附加信息段共七段构成。
每段由段标识符和若干记录组成，每条记录由若干数据组构成，各组数据间的分隔符为1位半角逗号，每条数据记录占一行，记录的结束为回车换行符。
如某一段没有记录，应保留段标识符。
数据文件由ASCII码字符和汉字组成。
a）台站参数段
第1条记录：为台站参数段开始标识。用“[STATION]”标识，英文字母为大写。
第2条记录：由5个数据组构成，数据组排列顺序依次为区站号、纬度、经度、观测场（点）拔海高度和观测站类别，各数据组说明如下：
第1组，区站号：以5位阿拉伯数字表示的编号；或以大写英文字母开头、由阿拉伯数字或大写英文字母构成的长度为5个字符的编号。
第2组，纬度：由6位数字和1位字母组成，前6位为纬度，其中1-2位为度，3-4位为分，5-6位为秒，位数不足，高位补数字“0”；第7位为指示码，北纬为大写英文字母“N”，南纬为大写英文字母“S”。
第3组，经度：由7位数字加由1位字母组成，前7位为经度，其中1-3位为度，4-5位为分，6-7位为秒，位数不足，高位补“0”；第8位为指示码，东径为大写英文字母“E”，西经为大写英文字母“W”。
第4组，观测场（点）拔海高度：由1位字母和5位数字组成，第1位为拔海高度参数，实测为大写英文字母“S”，约测为大写英文字母“Y”。后5位为拔海高度，单位为“0.1m”，位数不足，高位补数字“0”。若测站位于海平面以下，第2位记“-”号。
第5组，观测站类别：由1位字母和2位数字组成，其中，第1位为大写英文字母“G”；第2-3位为观测站类别，01为全球大气本底观测站，02为区域大气本底观测站，03为大气成分观测站，04为沙尘暴观测站，05为酸雨观测站，06为臭氧总量观测站，99为其它观测站。
b）设备参数段
第1条记录：为设备参数段开始标识。用“[INSTRUMENT]” 标识，英文字母为大写。
第2条记录：设备参数索引文件名，文件名构成见本标准4 文件命名。设备参数索引文件中应包括设备名称、设备型号、设备序列号、生产厂家、观测要素及单位、数据分辩率、测量灵敏度、测量精度、设备开始运行时间以及其他相关参数信息。
c）标校信息段
第1条记录：为标校信息段开始标识。用“[CALIBRATION]” 标识，英文字母为大写。
第2条记录：为标校信息索引文件名，文件名构成见本标准4 文件命名。标校信息索引文件中应包括历次标校编号、标校开始时间、标校结束时间及标校结果等信息。
d）维护信息段、
第1条记录：为维护信息段开始标识。用“[MAINTAINENCE]” 标识，英文字母为大写。
第2条记录：为维护信息索引文件名，文件名构成见本标准4 文件命名。维护信息索引文件中应包括历次维护编号、维护开始时间、维护结束时间及维护内容等信息。
e）数据含义说明段
第1条记录：为数据含义说明段开始标识。用“[DATAFORMAT]” 标识，英文字母为大写。
第2条记录：为数据含义说明索引文件名，文件名构成见本标准4 文件命名。数据含义说明索引文件中应包括本标准5.1.2.2.6 数据段中所有数据含义的说明信息。
f）数据段
第1条记录：为数据段开始标识。用“[DATA]” 标识，英文字母为大写。
第2条及以下各条记录：为数据记录。由若干数据组构成，数据组排列顺序依次为区站号、观测时间、若干观测要素、现场状况信息、一级质量控制标志、二级质量控制标志、一级质量控制备注、二级质量控制备注等。各数据组说明如下：
第1组，以5位阿拉伯数字表示的编号；或以大写英文字母开头、由阿拉伯数字或大写英文字母构成的长度为5个字符的编号。
第2组，观测时间：由14位数字构成，数据格式为“YYYYMMDDhhmmss”。其中，YYYY表示年，为4位数字；MM、DD、hh、mm、ss分别表示月份、日期、小时、分钟、秒钟，均为2位数字，位数不足，高位补数字“0”。
第3组：观测要素1，由数字或英文字母构成；
………………………………………………
………………………………………………
第n 组：观测要素m，由数字或英文字母构成；
第n+1组：现场观测状况信息编码，由8位英文字母或数字构成。其中，第1-2位表示仪器运行状态；第3－4位表示仪器维护状况；第5－6位表示测站周边环境及污染活动状况；第7－8位表示天气现象。
第n+2组：一级质量控制标志，由2位英文字母或数字构成，默认标志为“//”；
第n+3组：二级质量控制标志，由2位英文字母或数字构成，默认标志为“//”；
第n+4组：一级质量控制备注，由若干英文字母和数字构成，默认标志为“//////”，最大字符数为50；
第n+5组：二级质量控制备注，由若干英文字母和数字构成，默认标志为“//////”，最大字符数为50；
g）附加信息段
第1条记录：为数据段开始标识。用“[ADDINFO]” 标识，英文字母为大写。
第2条记录：为台站名称。最大字符数为50。
第3条记录：为台站所在省（自治区、直辖市）名全称，最大字符数为50。
第4条记录：为台站所在地的详细地址，所属省（省、自治区、直辖市）名称可省略，最大字符数为80。
第5条记录：为台站所在地的邮政编码，由6位数字组成。
第6条记录：为台（站）长的姓名，姓名中可加必要的符号，最大字符数为20。
第7条记录：为台（站）联系的固定电话（含区号）或移动电话号码，由数字构成。
第8条记录：为台（站）地理环境概述，黙认值为“无”。
第9条记录：为本台（站）周围环境变化概述，黙认值为“无变化”。
第10条记录：为台（站）台站其他需要上报的有关事项，黙认值为“无”。
第11条记录：为环境报告书名称信息，文件名构成见本标准4 文件命名。
10.2.2.3 台站基本信息文件
由若干条数据记录构成。每条数据记录占一行，数据间的分隔符为1位半角逗号，数据记录的结束为回车换行符。
第1条记录：由区站号、经度、纬度和拔海高度四组数据构成，各组数据间的分隔符为1位半角逗号。
其中：
区站号以5位阿拉伯数字表示的编号；或以大写英文字母开头、由阿拉伯数字或大写英文字母构成的长度为5个字符的编号；
纬度由6位数字和1位字母组成，前6位为纬度，其中1-2位为度，3-4位为分，5-6位为秒，位数不足，高位补数字“0”；第7位为指示码，北纬为大写字母“N”，南纬为大写字母“S”；
经度由7位数字加由1位字母组成，前7位为经度，其中1-3位为度，4-5位为分，6-7位为秒，位数不足，高位补“0”；第8位为指示码，东径为大写字母“E”，西经为大写字母“W”；
拔海高度由1位字母和5位数字组成，第1位为拔海高度参数，实测为大写字母“S”，约测为大写字母“Y”。后5位为拔海高度，单位为“0.1m”，位数不足，高位补数字“0”。若测站位于海平面以下，第2位记“-”号。
第2条记录：为台站名全称。最大字符数为50。
第3条记录：为台站类别。由1位字母和2位数字组成，其中，第1位为大写字母“G”；第2-3位为观测站类别，01为全球大气本底观测站，02为区域大气本底观测站，03为大气成分观测站，04为沙尘暴观测站，05为酸雨观测站，06为臭氧总量观测站，99为其它观测站。
第4条记录：为台站所在省（自治区、直辖市）名全称，最大字符数为50。
第5条记录：为台站所在地的详细通讯地址，所属省（省、自治区、直辖市）名称可省略，最大字符数为80。
第6条记录：为台站所在地的邮政编码，由6位数字组成。
第7条记录：为台（站）长的姓名，姓名中可加必要的符号，最大字符数为20。
第8条记录：为台（站）联系的固定电话（含区号）或移动电话号码，由数字构成。
第9条记录：为台（站）地理环境概述，缺省值为“无”。
第10条记录：为本台（站）周围环境变化概述，缺省值为“无”。
第11条记录：为台（站）台站其他需要上报的有关事项，缺省值为“无”。
10.2.2.4 数据含义说明文件
由若干条数据记录构成。每条数据记录与5.1.2.2.6相对应，由数据含义说明和单位两组数据构成，数据组间的分隔符为1位半角逗号，每条数据记录占一行，记录的结束为回车换行符。
第1条记录：为第1组数据的含义说明、数据单位、数据类型和数据长度说明。
其中：
数据含义说明由数字、英文字母或中文字符构成，长度小于60字符；
数据单位由数字、英文字母、中文字符或特殊符号构成，长度小于20字符，缺省值为“无”；
数据类型取值为“整数型”、“浮点型”、“字符型”、“日期型”、“特定型”和“自定义型”；
数据长度以阿拉伯数字表示，单位为“字符”。
第2条记录：为第2组数据的含义说明、数据单位、数据类型和数据长度说明。有关说明同上。
………………………………………………
………………………………………………
第n条记录：为第n组数据的含义说明、数据单位、数据类型和数据长度说明。有关说明同上。
10.2.2.5 仪器设备信息文件
由若干仪器设备信息记录构成，每条记录由标识符和设备信息数据构成，每条数据记录占一行。标识符由简体中文字符和半角等号字符“=”构成，中文汉字、等号和设备信息数据之间无空格符。记录的结束为回车换行符。
记录的排列顺序依次为设备索引、设备名称、设备型号、序列号、生产厂家、产地、测量要素、要素单位、测量频率、测量灵敏度、设备开始运行时间以及其他相关参数信息等。
当有多个仪器设备时，应在完成一个仪器设备的所有信息记录（见5.5.2）编制后，再进行下一个仪器设备信息记录的编制，依此类推，直至完成所有仪器设备信息记录的编制。
设备索引：以 “设备索引=”为记录标识符，后接设备索引数据，由2位数字构成，位数不足，高位补数字“0”。当只有一种观测设备时，设备索引数据为“00”；当有两种及以上的观测设备时，可根据需要编制设备参数的观测设备数量进行顺序编号。
设备名称：以 “设备名称=”为记录标识符，后接设备名称数据，数据长度小于80个字符。
设备型号：以 “设备型号=”为记录标识符，后接设备型号数据，数据长度小于80个字符，缺省值为“无”。
序列号：以 “设备序列号=”为记录标识符，后接设备序列号数据，数据长度小于30个字符，缺省值为“无”。
生产厂家：以 “生产厂家=”为记录标识符，后接设备生产厂家数据，数据长度小于80个字符，缺省值为“无”。
产地：以 “设备产地=”为记录标识符，后接设备产地数据，数据长度小于80个字符，缺省值为“无”。
测量要素：以 “测量要素=”为记录标识符，后接输出要素数据。当具有多个要素时，要素间用“#”号分隔，数据长度小于80个字符，缺省值为“无”`。
要素单位：以 “要素单位=”为记录标识符，后接输出要素单位数据，当具有多个要素时，要素单位与要素相对应，要素单位之间用“#”号分隔，为大写英文字母，数据长度小于80个字符，缺省值为“无”。
测量频率：以 “测量频率=”为记录标识符，后接输出要素时间间隔数据，由数字和时间单位构成，时间单位取“秒”、“分钟”、“小时”、“日”、“月”、“年”，数据长度小于10个字符，缺省值为“无”。
测量灵敏度：以 “灵敏度=”为记录标识符，后接测量灵敏度数据和单位，数据长度小于30个字符，缺省值为“无”。
测量精度：以 “精度=”为记录标识符，后接测量精度数据，数据长度小于80个字符，缺省值为“无”。
设备开始运行时间：以 “开始运行时间=”为记录标识符，后接设备开始运行时间数据，长度为12个字符，格式为yyyyMMddHHmm，其中：yyyy表示年，为4位数字；MM、dd、HH、mm分别表示月份、日期、小时、分钟，均为2位数字，位数不足，高位补数字“0”。
其他参数：以参数的简体中文字符表述和“=”为记录标识符，后接参数数据和数据单位，数据长度小于80个字符，缺省值为“无”。当有若干其他参数时，依次记录，直至完成所有参数记录。
10.2.2.6 现场观测状况信息文件
由若干条记录构成。每条记录占一行。每条记录由若干组数据构成，数据间的分隔符为1位半角逗号，数据记录的结束为回车换行符。
第1组，区站号。由5位数字或由数字与英文字母混合组成。
第2组，事件开始时间。由14位数字构成，数据格式为“yyyyMMddhhmmss”。其中，yyyy表示年，为4位数字；MM、dd、hh、mm、ss分别表示月份、日期、小时、分钟、秒钟，均为2位数字，位数不足，高位补数字“0”。
第3组，事件结束时间。编码方式同事件开始时间。
第4组：现场观测状况信息编码。由8位英文大写字母或数字构成。其中，第1-2位表示仪器运行状态；第3－4位表示仪器维护状况；第5－6位表示测站周边环境及污染活动状况；第7－8位表示天气现象。
第5组：备注信息。由简体中文字符、数字或英文字母构成；数据长度小于120个字符。
10.2.2.7观测环境报告文件
文件内容、格式及填写说明见附录2。
10.2.2.8设备维护信息文件
文件内容、格式及填写说明见附录3。
10.2.2.9 仪器标定信息文件
文件内容、格式及填写说明见附录4。
10.3 数据传输与监视
大气成分观测数据的传输方式一般采用气象专用通信网FTP方式，实时在线观测数据文件的传输频率应为每小时一次，质量控制信息文件的传输频率应为每日一次。
数据传输频率为一小时一次的，应在正点至正点10分钟类完成传输。
传输与监视由台站、省（区、市）级气象局、国家级相关部门和单位进行。其中：
台站级负责观测数据的采集、存贮及上传到省（区、市）级气象信息中心。
省级负责收集台站上传的观测数据文件，并将数据上传至国家气象信息中心。
国家气象信息中心负责上传数据的入库、存档及备份。
国家级大气成分业务部门负责对站网观测数据的上传及缺失、质量情况等进行监视，并制作站网仪器设备运行状况日报、站网运行月报等。
中国气象局沙尘暴观测站网和大气成分观测站网（包括大气本底观测站网）运行沙尘暴和大气成分业务软件系统，来完成数据采集与数据文件定向传输业务。
10.4.1沙尘暴站网业务软件系统
沙尘暴站网业务软件系统包括数据采集软件（HySandAOS）和数据集成软件（HySandData）。
（1）数据采集软件
数据采集软件是对整个系统中的部分自动监测仪器的观测数据进行自动采集处理和实时数据显示的子系统。
数据采集软件主要功能包括：
显示仪器的实时观测数据：实时显示各个监测仪器的探测数据，在软件中以数据表的形式或时序曲线图的形式显示实时探测数据。
自动下载观测记录数据：自动定时下载监测仪器中存储的观测记录数据。
生成观测记录数据的上传文件：在接收到监测仪器的观测记录数据后，自动生成观测数据的上传文件，并自动写入上传文件存储路径，以供数据集成软件读取文件。
观测仪器工作状态监控：观测仪器串口通讯异常或者数据反馈响应时间过长时软件能够显示状态异常并报警。
（2）数据集成软件
数据集成软件负责完成对实时采集数据显示，自动观测记录数据文件的汇集、人工观测项目手工输入，以及上传文件的处理功能。数据集成软件安装在值班室中。
数据集成软件功能包括：
实时显示自动观测仪器的数据：实时显示各个观测仪器的数据，在软件中以数据表的形式或时序曲线图的形式显示实时观测数据。
人工观测项目录入数据：对于TSP、干湿沉降、天气观测、土壤水分等人工观测、称量的项目，提供人工录入数据界面。
生成上传文件：对于人工录入数据的项目可按照沙尘暴数据文件格式生成上传数据文件；可以通过人工合并生成满足沙尘暴上传数据文件格式的太阳光度计数据文件；
自动和手动转发数据文件：自动定时地将满足沙尘暴上传数据格式要求的数据文件转发到通讯机固定目录中，或者通过手动方式完成转发操作。
数据文件查询、显示：可按照用户查询条件显示观测数据。
10.4.2 大气成分站网业务软件系统
大气成分站网软件系统包括前端下载软件（DATADOWN）、数据采集软件(DQCFCJ)、传输软件(SCF)和质控信息采集软件(QCINFOCJ)四个软件，分别完成下载数据到计算机、数据曲线显示和按照不同时间跨度累计数据、上传数据文件到制定目录，记录质控信息并生成质控信息文件，实现观测数据的上传等。
（1）前端下载软件
大气成分观测站前端下载软件（DataDown）能够通过串口连接计算机与观测仪器设备，将观测数据实时的下载到计算机中生成原始数据文件。
前端下载软件功能包括：
观测项目的端口设定功能：设置、查询以及修改观测项目仪器名称、序列号及下载数据使用的计算机串行端口相关配置；
实时数据下载功能：针对台站开展的观测项目，按照规定频率通过计算机和观测仪器的串口通讯下载观测数据；
数据文件生成：生成可供数据采集软件累计生成小时数据文件的原始数据文件；生成数据采集软件读取进行数据曲线显示的原始累计数据文件；
数据实时显示：实时以表格形式显示已经下载到的观测数据。
（2）数据采集软件
能够实时地将大气成分前端下载软件生成的数据文件采集生成对应项目的小时数据文件，以供大气成分数据传输软件定时上传。
对观测数据进行曲线显示和异常数据判断，进而对观测仪器的运行状况和观测数据的取值情况进行监视，方便用户及时发现仪器运行中出现的问题。
（3）质控信息采集软件
记录各观测项目的仪器运行状态、维护维修操作以及对观测数据可能产生影响的周边环境和天气现象信息等；
软件自动生成满足大气成分数据上传要求的数据质量控制信息文件，进而由大气成分传输软件实时上传。
（4）传输软件
能够自动、定时将数据采集软件生成的上传数据文件上传到固定的远程业务数据目录。形成数据传输情况日志。
第11章 数据存档、使用与管理
11.1 数据存档
国家气象信息中心、省（区、市）级、台站负责对所获得的大气成分观测数据资料进行定期（日、月、年）存储和备份。
台站收集的各类大气成分观测资料，不得随意涂改、丢弃、转移或销毁。台站观测资料应指定专人在站内进行保管，定期进行整编、汇总、备份、存档、存储，进行异地备份和定期转存与更新，并编制清单和进行核查，每年年初应对上一年的资料进行整理归档。
大气成分观测资料的存储备份可使用通用存储介质进行，并定期检查和更新，纸介质的观测数据、技术资料等应进行双套异地备份（影印）保管，并注意防火、防盗、防潮、防光、防鼠、防虫、防尘、防污染。
大气成分观测资料备份的滞后期限一般不得超过三个月，对磁盘、光盘等磁性媒介应定期进行更新。
大气成分观测资料的使用应符合国家法律法规和中国气象局有关资料使用的规定，不得用于非法途径或有损于国家和气象部门利益。
任何部门、单位和个人不得涂改、伪造大气成分观测资料。
对于保密类的资料，使用者应保证其安全，防止丢失、被盗。
国务院气象主管机构负责全国大气成分观测资料的管理工作，省级气象主管机构负责本省大气成分观测资料的管理工作。
大气成分观测数据的共享使用以国家相关技术规定为准。
质量管理是大气成分观测过程中必不可少的重要部分，包括质量保证与质量控制两个方面。
质量保证（Quality Assurance）是项目实施过程的管理手段，侧重于过程的管理，即监督做事。主要是确保观测项目能满足规定的质量要求所必需的计划、系统的全部活动，即按照正确的方法，在正确的时间做正确的事。依靠质量保证制新要求下的过程，能够从制度上保障获得准确可靠的观测资料。
质量控制（Quality Control）是致力于满足质量要求，主要是为确保项目质量所进行的技术手段。即检查观测资料是否满足预期的质量要求，并提出改进建议。质量控制并非直接控制质量，而是需求印证和确认。
各观测项目应制订相应的质量保证措施；
按照各观测项目的技术要求，完成仪器的安装、架设等；
按相关规定和要求完成日常巡视、常规维护和定期标校测试；
台站应严格执行各观测项目的质量保证措施。
12.2 数据质量控制
各观测项目应制订相应的数据质量控制办法；
数据质量控制包括初级数据质量控制和高级数据质量控制；初级数据质量控制包括时间序列检查、数据异常判断和质控信息标注等；高级数据质量控制根据对观测数据质量控制方法的不同可分为一级、二级、三级等。
台站数据质量控制信息的记录包括：仪器运行状况、仪器检修维护标校情况、观测站周边污染活动以及天气现象等四部分，观测人员应如实详细记录各事件的开始时间、结束时间，并根据要求进行编码。
现有数据质量控制方法文件包括：
《气相色谱法本底大气CH4质量控制方法》
《气相色谱法本底大气CO2质量控制方法》
《TEOM质量浓度监测仪质量控制方法》
《能见度仪质量控制方法》
《吸收光度仪质量控制方法》
《区域大气本底站反应性气体观测质量控制方法》
《浊度仪M9003观测气溶胶散射系数质量控制方法》
《Brewer臭氧总量观测质量控制方法》
第13章 观测资料记录和处理
大气成分观测资料记录包括人工和自动观测资料的记录和处理。其中人工观测资料主要由观测人员进行记录，并使用计算机加工处理完成；自动观测资料主要由自动、在线连续观测仪器设备自动记录，并经相应的处理加工后完成。
大气成分观测资料记录和处理根据上级业务部门的规定或本站气象服务的需要，按照统一的格式和要求进行。
13.1 人工观测资料记录和处理要求
（1）正确
观测记录应按规定规式填写，并按规范规定的方法进行统计，做好记录、抄录或计算机录入、校对、初算和复算，严格预审，确保质量。
（2）整洁
各项人工观测记录表应用黑色或蓝黑色墨水填写，数字、符号要求工整、清晰，不写怪体字，并保持整洁。
改正错别字时，须将有错的一组数字全部划去，并于所在格子的空白处填写一组正确的数字。不允许涂、擦、刮、贴。
（3）及时
在每次观测、采样等任务完毕后1小时内，应及时填写相关记录。
（4）留底及信息化处理
各类人工观测纸质记录应在次月10日前完成整编。并进行抄录、校对、影印（复印、扫描）或按规范要求进行信息化处理、归档。
纸质记录簿、表应在站留存底本，并定期检查，确认无损或臭老丢失。
（5）上报及审核
纸质记录影印件、信息化处理资料等，按规范或技术规定要求及时上报。
对上级业务部门审核查询的内容，应及时答复；审核出的错情，留站底本应及时进行更正。
13.2 自动观测记录和处理要求
13.2.1 观测数据文件的建立
自动观测记录的格式、命名、传输时效要求等，必须符合规范规定和要求。
自动观测数据文件，由大气成分观测业务软件处理生成。
13.2.2 观测记录的质量检查
大气成分观测资料的质量检查方法参照相关质量控制方法进行。
13.2.3 观测记录的复制备份
观测数据资料应复制备份，长期异地保存。
13.3 观测数据的处理方法
由于大气成分观测仪器设备性能的特殊要求，以及与观测站点及周边的环境状况等有着极为密切的关系，因此，大气成分观测数据应进行严格的质量控制，然后再进行相关的处理、统计与分析。
13.3.1 气溶胶类观测数据的处理方法
就大多数仪器设备而言，可直接输出观测结果。但仍应进行以下处理：
按规范要求对观测数据进行质量控制。
根据仪器的标校、比对报告和结果，对观测数据进行订证和处理。
在进行时、日、月、年平均计算时，应同时给出平均值、标准差、数据个数以及最大值、最小值等。
13.3.2 温室气体类观测数据的处理方法
温室气体观测仪器多采用外标方法进行，其数据处理要求如下：
按规范要求对观测数据进行质量控制。
根据各级标准气浓度的标定结果，对相对应级别的标准气浓度进行订证和处理。
利用系统对环境大气、已知物种浓度标准气的测量结果，对环境大气中相关物种浓度进行计算和处理。部分观测系统观测要素的处理还需要进行水汽浓度订证。
在进行时、日、月、年平均计算时，应同时给出平均值、标准差、数据个数以及最大值、最小值等。
13.3.3 反应性气体类
反应性气体仪器可直接输出观测结果，但仍应进行以下处理：
按规范要求对观测数据进行质量控制。
根据各级标准气浓度的标定结果，对相对应级别的标准气浓度进行订证和处理。
利用系统对环境大气、已知物种浓度标准气的测量结果，对环境大气中相关物种浓度进行计算和处理。
如果观测系统未对零、跨进行自动调整处理，在进行数据订证时应进行零、跨订证和处理。
在进行时、日、月、年平均计算时，应同时给出平均值、标准差、数据个数以及最大值、最小值等。
13.3.4 臭氧总量
臭氧总量观测仪器可直接输出观测结果，有关数据处理要求如下：
按规范要求对观测数据进行质量控制。
在进行时、日、月、年平均计算时，应同时给出平均值、标准差、数据个数以及最大值、最小值等。
13.3.5 辐射类
有关数据处理方法请参见《地面气象观测规范》
13.3.6 酸雨及降水化学类
有关数据处理方法请参见《酸雨观测规范》
第14章 样品保存、运输与分析
14.1 样品的种类
根据大气成分观测业务实际，现阶段的大气成分观测样品主要包括温室气体、气溶胶、反应性气体、酸雨和降水化学等。详见下表。
表 大气成观测业务样品列表
| 序号 | 类别 | 主要内容 | 观测要素 | 频次 | 台站数量 |
| 1 | 温室气体类 | FLASK样品（美国分析） | CO2、CH4、CO、N2O、SF6、H2、CO2中的C/O稳定同位素 | 1对/周 | 1 |
| 常规FLASK样品 | CO2、CH4、CO、N2O、SF6、H2、CO2中的C/O稳定同位素 | 1对/周 | 7 | ||
| 卤代温室气体样品 | 卤代烃类 | 1对/周 | 5 | ||
| 2 | 气溶胶类 | 气溶胶膜采样 | OC、EC、K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、F–、Cl–、SO42-、NO3–、PO43-及质量浓度 | 2个/周 | 14 |
| 3 | 反应性气体/气溶胶膜分析 | 大流量样品分析 | SO2、NO2 | 1组/周 | 1 |
| K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、F–、Cl–、SO42-、NO3– | |||||
| 4 | 降水化学 | 降水化学样品 | K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、F–、Cl–、SO42-、NO3– | 事件 | 4 |
| 5 | 酸雨样品质量考核 | 质量考核样品 | pH、电导 | 1次/年 | 342 |
| 实验室国际样品考核 | K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、F–、Cl–、SO42-、NO3– | 1 |
14.2 样品的存贮
气溶胶、酸雨和降水化学样品应进行密封处理，并保存在4～5℃环境中。
温室气体样品应存贮在专用储运箱内。
各类样品应存放在通风、干燥的地方，避免阳光直射。
14.3 样品的运输
样品应使用专用的储运箱，必要时可外加安全防护箱。
样品应稳固地安装在储运箱内，四周应有缓冲材料。
样品在运输中应轻拿轻放，外包装箱表面应明显贴有易碎、防震标志。
酸雨和降水样品在运输过程中，就使用装有冷源的专用储运箱。
样品装箱前应仔细核对样品编号，核查采样记录，采样记录等信息应随样品一起寄送样品分析单位。同时，台站应做好记录，有关采样记录等应影印留底。
样品寄出后，应随时了解和跟踪样品的运输状况，以免延误或丢失。
样品分析应由具有样品分析能力的实验室或单位承担。
样品分析单位在接到样品后，应做好记录。同时，应对样品运输情况进行检查，如发现异常、损坏等，应及时与相关部门联系。
应按规定和要求，及时对样品进行分类保存。
应按有关规范和技术要求，在规定时间内对样品进行分析和处理。
样品分析数据应及时进行存贮、备份，并按有关要求统一归档和反馈。
附录1：主要观测仪器技术性能指标
1、气溶胶类
颗粒物吸收光度计技术性能指标如下：
| 名 称 | 技术指标 |
| 测量范围 | 0～1,000,000ng/m3 |
| 测量灵敏度 | <0.1 μg/m3 |
| 测量精度 | 5% |
| 光源波长 | 波长范围宜为370～950纳米 |
| 最小测量周期 | 1秒 |
| 数据记录周期 | 1分钟~1小时 |
| 数字输出/输入 | RS-232接口 |
| 采样流量 | 2～5升/分（内置泵或外置泵、可调） |
多角度吸收光度计技术性能指标如下：
| 性能 | 指标 |
| 最低检测限 | 2分钟平均<100 ng/m3
10分钟平均<50 ng/m3 30分钟平均<20 ng/m3 |
| 滤膜种类 | 玻璃纤维，GF10 |
| 滤膜更换 | 透射率为20%时进行滤膜更换（大约30ug黑碳） |
| 气体流量控制器 | 偏差<1% |
| 数据输出 | RS-232串行口 |
气溶胶质量浓度监测仪（振荡天平法）技术性能指标如下：
| 性能 | 指标 |
| 流量 | 0 ~ 4.5L/min |
| 最低检测限 | 0.01mg |
| 测量精度 | ±5.0mg/m3 （10分钟平均）
±1.5mg/m3 （1小时平均） |
| 通讯接口 | RS-232 |
气溶胶质量浓度监测仪（激光散射法）技术性能指标如下：
| 测量要素 | 同时测量PM10，PM2.5，PM1 |
| 浓度范围 | 0.1~1500 µg/m3 |
| 测量精度 | ±3µg/m3 |
| 粒径范围 | 0.25～30um |
| 粒径通道数 | 31个 |
| 采样流速 | 1.2 l/min（流速的准确度± 3%） |
| 长期稳定性 | ± 5% |
太阳光度计的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 |
| 波长 | 340, 380, 440，500, 675，870，936，1020纳米； |
| 半波宽度 | 10 纳米 |
| 总视场角: | 太阳瞄准光筒 1.0度；天空瞄准光筒 1.0度 |
| 探测器 | 太阳光测量为增强硅探测器；天空光测量为硅探测器 |
| 太阳跟踪方法 | 双轴步进马达自动跟踪 |
| 四象限精调跟踪 | 精度优于 0.1 度 |
积分浊度仪的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 |
| 波长 | 550纳米（带宽40 纳米） |
| 灵敏度（60s） | 2.0 × 10-7/m （σsp） 波长550纳米时 |
| 检测上限 | 2.0 × 10-2/m σsp），60s平均时间 |
| 漂移 | <2.0 × 10-7/m, 一小时内60s的平均漂移 |
| 背景光学信号值 | <5.0 × 10-5/m 波长550纳米时 |
| 响应时间 | <10 sec |
| 角度范围 | 7-170o |
| 流量 | 20 — 200 L/min |
| 颗粒物的传输效率 | >95% 粒径范围0.05-5um的颗粒物 |
能见度仪（前向散射）性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 |
| 测量范围 | 0.01-50km |
| 仪器稳定性 | ±4% |
| 工作环境温度 | -40~55°C |
| 工作环境湿度 | 0~100% |
| 模拟信号输出 | 4-20mA |
便携式气溶胶采样器的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 |
| 流量 | 0～10升/分 |
| 计时 | 具有计时功能， |
| 时钟误差 | 24小时内应小于3分钟 |
| 电源 | 可采用交流或直流供电 |
| 电池 | 应能提供至少24小时恒流采样 |
凝结核粒子计数器的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 |
| 测量粒径范围 | 7纳米-3μm |
| 粒子数浓度范围 | 0-9.99X106个/厘米3 |
| 精确度 | ±10%（0-5.0X105个/厘米3），±20%（>5.0X105个/厘米3） |
| 95%响应时间 | <13秒 |
| 凝结剂 | 化学纯正丁醇 |
2、温室气体类
采样系统的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 |
| 采样器 | 便携式 |
| 自动控温、除水、自动控压 | |
| 采样高度5m | |
| 采样瓶 | 高度气密性 |
| 存储的气体至少在半年内主要成分不发生变化 | |
| 运输箱 | 每个运输箱可容4个硬质玻璃瓶 |
| 抗震性能较好，适合长途及各种形式的运输 |
CO2非色散红外气体分析法的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 技术指标 |
| 跨度 | 100ppm |
| 精度 | 优于0.1ppm |
| 灵敏度 | 0.15ppm/v |
| 响应时间 | ≤5秒 |
| 测量池体积 | 8-11厘米3 |
| 样品流量 | 100ml/min |
| 零气流量 | <10ml/min |
| 工作电源 | 220～240V，50Hz |
大气CH4/CO2的气相色谱法的主要技术性能指标如下所示：
| 名称 | 技术指标 |
| 温度范围 | 25～400℃ |
| 温度稳定度 | ±0.1℃ |
| 升温速率 | 50℃/min（<300℃）;20℃/min(300～400℃) |
| 降温速率 | 五分钟内从300℃降至50℃ |
| 流量控制 | 电子压力控制 |
| 电源 | 220～240V，50～60Hz |
大气CH4/CO2的气相色谱法的分析测试条件
| 色谱柱 | 类 型 | 不锈钢管(3/16 O.D×0.147I.D×10 ft) |
| 装填材料 | Porapak QS (100～120 分子筛) | |
| 温度设置 | 40 ℃ | |
| 检测器 | 类 型 | 火焰离子检测器 (FID) |
| 温度设置 | 150 ± 0.1 ℃ | |
| 催化剂 | 类 型 | 镍催化剂 |
| 温度设置 | 350 ℃ | |
| 定量管 | 体 积 | 3 ml |
| 温度设置 | 30 ℃ | |
| 载 气 | 种 类 | 高纯度氮气(99.9998％) |
| 流 量 | 50 ml/min | |
| 燃烧气 | 种 类 | 高纯度氢气(99.999％) |
| 流 量 | 50 ml/min | |
| 助燃气 | 种 类 | 洁净零空气 (由洁净空气发生器供给) |
| 流 量 | 500 ml/min |
波长扫描光腔衰荡光谱技术（WS-CRDS）性能技术指标
| 名称 | 技术指标 |
| 精度 | (5 sec / 5 min, 1-σ)
CH4: 1 ppbv / < 0.7 ppbv CO2: 150 ppbv / <50 ppbv H2O: 100 ppmv / 50 ppmv |
| 保证精度测量范围 | CH4: 1-3 ppmv
CO2: 300-500 ppmv; H2O: 0-99 % RH |
| 测量温度 | 10 to 35°C |
| 采样频率 | 5secs |
| 有效路径 | 20千米 |
离轴积分腔输出光谱技术（OA-ICOS）性能技术指标
| 名称 | 技术指标 |
| 精度 | (1σ, 5 sec / 100 sec)：
CH4: 1 ppbv / 0.25 ppbv; CO2: 200 ppbv / 35 ppbv; H2O: 100 ppmv / 35 ppbv |
| 保证精度测量范围 | CH4: 0.1–25 ppmv
CO2: 200–4000 ppmv H2O: 150–70000 ppmv |
| 测量温度 | 5–45 °C |
| 采样频率 | 0.01 – 10 Hz |
| 有效路径 | 30千米 |
碳循环温室气体标准气配制系统主要性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 | ||
| 气
瓶 |
材质 | 铝制 | |
| 容积 | 30升 | ||
| 压力 | 3000PSI | ||
| 压缩泵 | 型号 | 三级无油活塞式压缩泵 | |
| 各级工作压力 | 6、34、204大气压 | ||
| 压力逆止阀压力 | 102大气压 | ||
| 流量 | 126升/分（拔海高度3040米时） | ||
| 干燥管 | 干燥剂 | Mg(ClO4)2 | |
| 干燥管直径 | 2.5厘米 | ||
| 干燥管长度 | 50厘米 | ||
| 压力传感器 | 范围 | 0-2500 PSI | |
| 分辨率 | 1 PSI | ||
| 精度 | ±1 | ||
| 电压 | 220 VAC | ||
| 电流 | 50 Hz | ||
3、反应性气体类
红外气体过滤相关CO分析仪的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 指标 |
| 测量范围 | 0 ～ >10ppm |
| 线性误差 | ± 1% FS |
| 噪音水平 | <0.02ppm（30s） |
| 最低检测限 | 0.04ppm |
| 95%响应时间 | 60s（30s时间） |
| 零点漂移 | <0.01ppm/天 |
| 跨度漂移 | ± 1% FS / 天 |
| 流量 | 0.5～2.0 升/分 |
| 模拟输出信号 | 0～10 V |
| 数字输出接口 | RS232 |
紫外荧光法二氧化硫分析仪的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 指标 |
| 测量范围 | 0 ～ >200ppb |
| 测量精度 | ±1.0ppb或1%FS |
| 线性误差 | ± 1% FS |
| 噪音水平 | < 0.5 ppb |
| 最低检测限 | 不大于 1 ppb |
| 95%响应时间 | < 4分 |
| 零点漂移 | < 1.0ppb/天 |
| 跨度漂移 | ± 0.5% FS / 周 |
| 零点温度漂移 | ± 0.05%/℃ |
| 跨度温度漂移 | ± 0.1%/℃ |
| 流量 | 0.5～1.0 升/分 |
| 模拟输出信号 | 0～10 V |
| 数字输出接口 | RS232 |
化学发光氮氧化物分析仪的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 性能指标 |
| 测量范围 | 0～ >200ppb |
| 测量精度 | ± 0.5 ppb |
| 线性误差 | ± 1% FS |
| 噪音水平 | <0.25ppb（60s） |
| 最低检测限 | 1 ppb |
| 95%响应时间 | <90s（60s时间） |
| 零点漂移 | < 0.5ppb/天 |
| 跨度漂移 | ± 1% FS / 天 |
| 流量 | 0.7～1.0升/分 |
| 模拟输出信号 | 0～10 V |
| 数字输出接口 | RS232 |
紫外光度臭氧分析仪的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 指标 |
| 测量范围 | 0～ >200ppb |
| 测量精度 | ± 2 ppb |
| 线性误差 | ± 1 ppb |
| 噪音水平 | < 1 ppb |
| 最低检测限 | 2 ppb |
| 95%响应时间 | < 20秒 |
| 滞后时间 | 10秒 |
| 零点漂移 | < 0.5% FS/月 |
| 跨度漂移 | ± 1% FS /月 |
| 流量 | 0.7～1.0升/分 |
| 模拟输出信号 | 0～10 V |
| 数字输出接口 | RS232 |
4、酸雨及降水化学类
称量设备的主要性能技术指标如下：
| 名称 | 技术指标 | |
| 高精度天平 | 测量范围 | 0～200g |
| 精度 | 0.0001g | |
| 精密电子秤 | 测量范围 | 0～3000g |
| 精度 | 0.2g | |
| 运行温度 | 10～40℃ | |
pH仪主要性能技术指标如下：
| 名称 | 技术指标 | |
| 测量范围 | 0～14 | |
| 精度 | pH | ± 0.02 |
| 温度 | ± 0.5 ℃ | |
| 自动温度补偿 | 0 ～ 60℃ | |
| 环境温度 | 5～ 40℃ | |
| 环境相对湿度 | < 85% | |
| 电压和功率 | 220V±22V，50Hz±1 Hz，7W | |
电导率仪主要性能技术指标如下：
| 名称 | 技术指标 |
| 测量范围 | 0～20000μS·cm-1 |
| 精度 | ± 1.0% |
| 被测溶液温度 | 15 ～ 35℃（手动温度补偿范围） |
| 环境温度 | 5～ 40℃ |
| 环境相对湿度 | < 85% |
| 电压和功率 | 220V±22V，50Hz±1 Hz，5W |
附录2：观测环境报告文件
大气成分观测站观测环境报告书
表 大气成分观测站观测环境报告书
| 站名 | 区站号 | 填写日期 | ||||||||||||||
| 经度（度） | 纬度（度） | 海拔高度 | ||||||||||||||
| 观测站下垫面类型 | ||||||||||||||||
| 污染气象条件 | ||||||||||||||||
| 全年 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 冬季 | ||||||||||||
| 前一年平均温度（℃） | ||||||||||||||||
| 前一年平均湿度（RH%） | ||||||||||||||||
| 前一年降水量（mm） | ||||||||||||||||
| 前一年主导风向、风频(%)及风速(m/s) | ||||||||||||||||
| 前一年次主导风向、风频(%)及风速(m/s) | ||||||||||||||||
| 前三年平均温度（℃） | ||||||||||||||||
| 前三年平均湿度（RH%） | ||||||||||||||||
| 前三年降水量（mm） | ||||||||||||||||
| 前三年主导风向、风频(%)及风速(m/s) | ||||||||||||||||
| 前三年次主导风向、风频(%)及风速(m/s) | ||||||||||||||||
| 前五年平均温度（℃） | ||||||||||||||||
| 前五年平均湿度（RH%） | ||||||||||||||||
| 前五年降水量（mm） | ||||||||||||||||
| 前五年主导风向、风频(%)及风速(m/s) | ||||||||||||||||
| 前五年次主导风向、风频(%)及风速(m/s) | ||||||||||||||||
| 历史极端最高温度（℃） | ||||||||||||||||
| 历史极端最低温度（℃） | ||||||||||||||||
| 历史极端最大风速(m/s) | ||||||||||||||||
| 土地规划和区域开发状况 | ||||||||||||||||
| 方位(北为0°） | 2km以内 | 2km～5km | 5km～10km | 10km～20km | 20km～50km | |||||||||||
| 东（45°～135°) | ||||||||||||||||
| 南（135°～225°) | ||||||||||||||||
| 方位(北为0°） | 2km以内 | 2km～5km | 5km～10km | 10km～20km | 20km～50km | |||||||||||
| 西（225°～315°) | ||||||||||||||||
| 北（315°～45°) | ||||||||||||||||
| 污染源调查 | ||||||||||||||||
| 污染源名称 | 直线距离 | 方位 | 燃料种类和用量 | 污染物种类 | 排放量 | |||||||||||
| 观测站周边50m范围环境示意图
北
|
||||||||||||||||
| 观测站基础设施条件概述（包括供电、防雷、通讯、交通、数据传输等）
|
||||||||||||||||
| 备注：
|
||||||||||||||||
填写人： 审核人： （台）站长（签章）：
在第一年填写观测环境报告书时，必须调查观测站下垫面类型，以后各年如无站点搬迁或站址场地改造，则可简略填写“无变化”。
污染气象条件填写前1年、前3年和前5年的统计结果。季节划分标准是3月、4月、5月为春季，6月、7月、8月为夏季，9月、10月、11月为秋季，12月、1月、2月为冬季。
观测场周边50m范围，系指观测场围栏向外延伸50m的范围。高大物体指高于10 m的树木、房屋、烟囱和塔杆等。如果与前一年情况相同，可简略填写“同上年”。
土地规划和区域开发状况按方位和距离填写，每栏最多填写三个主要特征（按照面积大小的顺序），如：城区、工业区、农业区、牧区、森林、湖泊、沼泽、海洋、裸露地表（包括山地）、沙漠等。如某一栏中相应的土地利用状况特征及其顺序与前一年相同，可简略填写“同上年”。某些大规模工程的工地可以在备注栏中注明。
污染源调查栏内填写50km以内化肥厂、农药厂、石油化工厂、火力发电厂、水泥厂、炼焦厂等大型污染源和500m内的锅炉烟囱等污染源。栏目不足时，可增加附页。如果某一项污染源与前一年相同，可在名称以外各栏目中简略填写“同上年”。
附录3：设备维护信息文件
大气成分观测仪器设备维护报告书
表 大气成分观测仪器设备维护报告书
| 站 名 | 区 站 号 | 仪器名称 | ||||||
| 开始日期 | 年 月 日 | 结束日期 | 年 月 日 | 仪器型号 | ||||
| 开始时间 | 结束时间 | 仪器序列号 | ||||||
| 编号 | 维护内容及结果 | 维护人员 | ||||||
| 1 | 开始时间 |
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| 结束时间 | ||||||||
| 2 | 开始时间 |
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| 结束时间 | ||||||||
| 维护前后仪器设备运行对比情况
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| 备注：
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填写人： 审核人： （台）站长（签章）：
大气成分观测仪器设备进行维护后，应及时完成维护报告书的填写。
维护内容及结果栏，应根据维护内容分项填写，不同维护内容应填写在不同栏内，栏目不足时可增加。当有多项维护内容时，应按维护时间顺序进行分项填写。
维护前后仪器设备运行对比情况栏，填写仪器设备维护前后一段时间内运行对比情况描述，必要时，应附能说明维护内容的相关图表和数据。
附录4：仪器标定信息文件
大气成分观测仪器设备标校报告书
表 大气成分观测仪器设备标校报告书
| 站 名 | 区 站 号 | 仪器名称 | ||||||
| 开始日期 | 年 月 日 | 结束日期 | 年 月 日 | 仪器型号 | ||||
| 开始时间 | 结束时间 | 仪器序列号 | ||||||
| 标校方法 | 标校设备型号 | |||||||
| 标校设备名称 | 标校设备序列号 | |||||||
| 标校内容及结果 | 标校人员 | |||||||
| 1 | 开始时间 |
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| 结束时间 | ||||||||
| 2 | 开始时间 |
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| 结束时间 | ||||||||
| 标校前后仪器运行对比情况（附标校前后1小时内测量数据）
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| 备注：
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填写人： 审核人： （台）站长（签章）：
大气成分观测仪器设备进行标校后，应及时完成标校报告书的填写。
标校内容及结果栏，应根据标校内容分项填写，不同标校内容应填写在不同栏内，栏目不足时可增加。当有多项标校内容时，应按标校时间顺序进行分项填写。
标校前后仪器设备运行对比情况栏，填写仪器设备标校前后一段时间内（不少于1小时）运行对比情况的总体描述，应附能说明标校内容的相关图表和数据。