HJ 101-2019 氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀技術要求及檢測方法

中華人民共和國國家環(huán)境保護標準代替HJ/T101-2003automaticmonitoringequipme2019-12-24發(fā)布2020-03-24實施生態(tài)環(huán)境部發(fā)布i ii1適用范圍 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14技術要求 35性能指標及檢測方法 56操作說明書 12為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國水污染防治法》，保護生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，規(guī)范氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀的技術性能，制定本標準。本標準規(guī)定了氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀的技術要求、性能指標及檢測方法。本標準是對《氨氮水質(zhì)自動分析儀技術要求》（HJ/T101-2003）的修訂。本標準首次發(fā)布于2003年，原標準起草單位為中國環(huán)境監(jiān)測總站，本次為首次修訂。本次修訂的主要內(nèi)容如下：——名稱修改為《氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀技術要求及檢測方法》；——增加儀器的檢測范圍，區(qū)分檢測范圍與儀器量程范圍；——增加示值誤差、定量下限、記憶效應、電壓影響試驗、pH影響試驗、環(huán)境溫度影響試驗、有效數(shù)據(jù)率、最小維護周期、一致性等性能指標；——刪除儀器原理要求，不區(qū)分電極法與光度法，刪除相應的響應時間指標；——修改了零點漂移、量程漂移、重復性和實際水樣比對試驗等性能指標。自本標準實施之日起，《氨氮水質(zhì)自動分析儀技術要求》（HJ/T101-2003）廢止。本標準由生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司、法規(guī)與標準司組織制訂。本標準主要起草單位：中國環(huán)境監(jiān)測總站。本標準生態(tài)環(huán)境部2019年12月24日批準。本標準自2020年3月24日起實施。本標準由生態(tài)環(huán)境部解釋。1氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀技術要求及檢測方法1適用范圍本標準規(guī)定了氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀的技術要求、性能指標及檢測方法。本標準適用于地下水、地表水、生活污水和工業(yè)廢水的氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀的指導生產(chǎn)設計、指導應用選型和開展性能檢測。氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀的量程范圍應包含0.1mg/L～150mg/L，可滿足地下水、地表水、生活污水和工業(yè)廢水的監(jiān)測需求。2規(guī)范性引用文件本標準引用了下列文件或其中的條款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本適用于本標準。GB/T9969工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則GB/T13306標牌HJ212污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準HJ535水質(zhì)氨氮的測定納氏試劑分光光度法HJ536水質(zhì)氨氮的測定水楊酸分光光度法3術語和定義下列術語和定義適用于本標準。3.1基本檢測范圍basictestrange指可以基本滿足環(huán)境管理監(jiān)測需求的儀器測量范圍。3.2擴展檢測范圍extendedtestrange指在基本檢測范圍基礎上，通過物理手段可以擴大的、用以持續(xù)滿足環(huán)境管理監(jiān)測需求的儀器測量范圍。3.3試樣sample指導入自動分析儀的地下水、河流、湖泊等地表水以及企事業(yè)單位排放的工業(yè)廢水和生活污水。3.4示值誤差indicationerror指儀器測量標準物質(zhì)時，測定值與標準值的相對誤差。3.5定量下限limitofquantitation指在滿足限定示值誤差的前提下，自動分析儀能夠準確定量測定被測物質(zhì)的最低濃度。23.6重復性repeatability指在未對儀器進行計劃外的人工維護和校準的前提下，儀器測量同一標準溶液的一致性，用相對標準偏差表示。3.724h低濃度漂移lowleveldriftin24h指在未對儀器進行計劃外的人工維護和校準的前提下，按規(guī)定周期連續(xù)測量（0～20%）檢測范圍上限值的低濃度標準溶液，儀器的測定值與初始值之間的偏差絕對值的平均值。3.824h高濃度漂移highleveldriftin24h指在未對儀器進行計劃外的人工維護和校準的前提下，按規(guī)定周期連續(xù)測量（80%~100%）檢測范圍上限值的高濃度標準溶液，儀器的測定值與初始值偏差的平均值相對于檢測范圍上限值的百分率。3.9記憶效應memoryeffect指儀器完成某一標準溶液或試樣測量后，儀器管路中的殘留對下一個測量結(jié)果的影響程度。3.10電壓影響試驗interferenceofvoltage指儀器在不同供電電壓下測量同一標準溶液，其測定值與標準供電電壓下（220V）的測定值之間的偏差。3.11pH影響試驗interferenceofpH指儀器在測定不同pH值標準溶液時，其測定值與測定中性標準溶液（pH=7）的測定值之間的偏差。3.12環(huán)境溫度影響試驗interferenceofenvironmentaltemperature指儀器在不同的環(huán)境溫度下測量同一標準溶液，其測定值與20℃下的測定值之間的偏3.13最小維護周期minimumperiodbetweenmaintenanceoperations指在檢測過程中不對儀器進行任何形式的人工維護（包括更換試劑、校準儀器等直到儀器不能保持正常測定狀態(tài)或性能指標不滿足相關要求的總運行時間（小時）。3.14有效數(shù)據(jù)率dataavailability指在整個儀器檢測周期內(nèi)，實際有效數(shù)據(jù)個數(shù)相對于應獲得的總數(shù)據(jù)個數(shù)的百分比。3.15一致性conformity指在相同測試條件下多臺儀器測定值的平行程度。33.16運行日志runningrecord指在儀器運行過程中，儀器自動記錄的實時狀態(tài)信息。3.17分析廢液wasteliquidofanalysis指在儀器分析測試過程中，產(chǎn)生的反應廢液。3.18清洗廢水cleaningwastewater指在儀器分析測試過程中，除分析廢液以外的清洗廢水。4技術要求4.1儀器組成氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀的基本組成單元如圖1所示，主要包含以下單元：控制單元控制單元液元液元----b試劑儲存單元圖1氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀的基本結(jié)構(gòu)組成圖進樣/計量單元：包括試樣、標準溶液、試劑等導入部分（含試樣通道和標準溶液通道）及計量部分。試劑儲存單元：存放各種標準溶液、試劑的功能單元，確保各種標準溶液和試劑存放安全和質(zhì)量。物理/化學前處理單元：通過物理、化學手段去除水樣基體的干擾或（和）完成待測物富集、稀釋等。分析及檢測單元：由反應模塊和檢測模塊組成，通過控制單元完成對待測物質(zhì)的自動在線分析，并將測定值轉(zhuǎn)換成電信號輸出的部分?？刂茊卧喊ㄏ到y(tǒng)控制硬件和軟件，實現(xiàn)進樣、消解和排液等操作的部分。具有數(shù)據(jù)采集、處理、顯示存儲、安全管理、數(shù)據(jù)和運行日志查詢輸出等功能，同時具備輸出留樣、4觸發(fā)采樣等功能，控制單元實現(xiàn)以上功能時均能提供對應的通訊協(xié)議，且通信協(xié)議滿足HJ212的要求。4.2使用環(huán)境條件環(huán)境溫度：5℃~40℃;相對濕度：65%±20%；電源電壓：交流電壓220V±22V；電源頻率：50Hz±0.5Hz；水樣溫度：0℃~50℃。4.3外觀要求4.3.1儀器的標識應符合GB/T13306規(guī)定的要求，應在適當?shù)拿黠@位置固定標牌，固定標牌上應包含如下內(nèi)容：a）電源類別；b）制造廠名稱、地址；c）儀器名稱、型號規(guī)格；d）出廠編號；f）檢測范圍、定量下限；g）定量下限：h）使用環(huán)境條件。4.3.2顯示器應無污點、損傷。所有顯示界面應為中文，且字符均勻、清晰，屏幕無暗角、黑斑、彩虹、氣泡、閃爍等現(xiàn)象，能根據(jù)顯示屏提示進行全程序操作。4.3.3機箱外殼應由耐腐蝕材料制成，表面無裂紋、變形、污濁、毛刺等現(xiàn)象，表面涂層均勻，無腐蝕、生銹、脫落及磨損現(xiàn)象。4.3.4產(chǎn)品組裝應堅固，零部件無松動，按鍵、開關、門鎖等部件靈活可靠。4.3.5產(chǎn)品主要部件均應具有相應的標識或文字說明。4.3.6產(chǎn)品應在儀器醒目位置標識分析流路圖。4.4性能要求4.4.1進樣/計量單元4.4.1.1應由防腐蝕的材料構(gòu)成，不會因試劑或試樣的腐蝕性而影響測定結(jié)果。4.4.1.2計量單元應保證試劑和試樣進樣的穩(wěn)定、準確性。4.4.1.3方便清洗和維護。4.4.2試劑儲存單元4.4.2.1所用材質(zhì)應穩(wěn)定，不受儲存試劑侵蝕。4.4.2.2儲存的試劑量能保證儀器檢測不少于168個試樣。4.4.2.3在檢測時段內(nèi)保持試劑一直符合儀器說明書中的規(guī)定。4.4.3物理/化學前處理單元54.4.3.1當水樣基體干擾嚴重，且傳感器自身無法克服時，應具備相應的處理單元，以消除對測定結(jié)果的干擾。4.4.3.2可具有自動加熱裝置和溫度傳感器，可以設置加熱時間和溫度。4.4.3.3可具有冷卻裝置和安全防護裝置，可保持恒溫或恒壓。4.4.4分析及檢測單元4.4.4.1分析模塊應采用防腐蝕耐高溫材料，且易于清洗。4.4.4.2檢測模塊的輸出信號應穩(wěn)定。4.4.4.3信號轉(zhuǎn)換器具有將測定值轉(zhuǎn)換成相對應量的電信號輸出的功能（4mA～20mADC或RS232/RS485接口）。4.4.4.4檢測周期不大于60min。4.4.5控制單元4.4.5.1應具有定時測試功能。4.4.5.2應具有對進樣/計量、物理/化學前處理單元和分析及檢測等單元的手動和自動清洗功能。4.4.5.3應具有手動和自動校準功能，能設置自動校準周期。4.4.5.4應具有自動標準樣品核查功能。4.4.5.5如含有多個量程，應具有自動切換量程功能，儀器顯示最終測試結(jié)果。4.4.5.6應具有對所有數(shù)據(jù)、儀器參數(shù)及運行日志自動采集、存儲、處理、查詢、顯示和輸出等功能。4.4.5.7應儲存至少12個月的原始數(shù)據(jù)和運行日志。4.4.5.8應具備對不同測試數(shù)據(jù)添加標識的功能，具體標識符合HJ212相關規(guī)定。4.4.5.9儀器測量結(jié)果單位為mg/L，小數(shù)點后保留2位數(shù)字。4.4.5.10應具有數(shù)字量通訊接口，通過數(shù)字量通訊接口輸出指令、相關數(shù)據(jù)及運行日志，并可接收管理平臺的遠程控制指令，至少包含遠程啟動、遠程對時功能。4.4.5.11數(shù)據(jù)傳輸應提供通訊協(xié)議，且滿足HJ212的要求。4.4.5.12應實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的串口輸出與網(wǎng)口輸出。4.4.5.12應具有異常信息記錄、上傳及反饋功能，至少應包括：缺試劑報警、部件故障報警、漏液報警、取樣故障報警和超標報警等。4.4.5.13應具有意外斷電且再度通電時，能自動排出斷電前正在測定的水樣和試劑、自動清洗各通道、自動復位到重新開始測試狀態(tài)的功能。若在斷電前處于加熱消解狀態(tài)，再次通電后能自動冷卻，并自動復位到重新開始測試的狀態(tài)。所有系統(tǒng)設置數(shù)據(jù)，包括校準數(shù)據(jù)、警報數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)，在斷電30天內(nèi)重新連接電源時不發(fā)生變化。4.4.5.14應具備三級操作管理權限，一級為查詢權限，只可進行參數(shù)、數(shù)據(jù)等信息的查詢；二級為管理權限，可以對儀器進行校準、清洗、參數(shù)設置等維護、維修操作；三級為開發(fā)者權限，可以對儀器進行內(nèi)核修改。4.4.5.15應具有將分析廢液和清洗廢水收集、存放的功能，按照管理要求處理。65性能指標及檢測方法5.1性能指標在氨氮濃度值為0.1mg/L～10mg/L的基本檢測范圍內(nèi)，按照本標準5.5規(guī)定的方法進行試驗，氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀性能必須滿足表1的要求。表1氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀基本檢測范圍性能指標及檢測方法在氨氮濃度值為10mg/L～150mg/L的擴展檢測范圍內(nèi)，按照本標準5.6規(guī)定的方法進行試驗時，氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀性能必須滿足表2的要求。表2氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀擴展檢測范圍性能指標及檢測方法5.2檢測條件參照本標準4.2條款。75.3試劑5.3.1實驗用水：按HJ535方法獲得無氨水。5.3.2氨氮標準貯備液：ρ=1000.0mg/L。稱取在100℃~105℃干燥2h并冷卻至恒重后的氯化銨（NH4Cl，優(yōu)級純）3.8190g，溶于適量水中，移入1000ml容量瓶中，稀釋至標線，此溶液在2℃~5℃下貯存，可穩(wěn)定保存一個月。其他低濃度氨氮標準溶液由氨氮標準貯備液經(jīng)逐級稀釋后獲得。5.3.3其余試劑：由儀器制造商提供。5.4試驗準備及校正5.4.1檢查儀器各部件，調(diào)整儀器至正常工作狀態(tài)。5.4.2檢查儀器各個試劑，并保證足量且質(zhì)量符合要求。5.4.3接通電源后，按照儀器制造商提供的操作說明書中規(guī)定的預熱時間進行預熱運行，以使各部分功能穩(wěn)定。5.4.4按照儀器制造商提供的操作說明書中規(guī)定的校正方法，使用氨氮標準貯備液（5.3.2）配制儀器規(guī)定濃度的標準溶液進行校正。5.5基本檢測范圍檢測方法5.5.1示值誤差儀器正常運行期間，分別測定氨氮濃度值約為2mg/L、5mg/L、8mg/L的三種標準溶液，每種溶液連續(xù)測定n（n=6）次，n（n=6）次測定值的平均值相對于標準溶液濃度值的相對誤差。按公式（1）計算各次示值誤差Re。×100%式中：Re——示值誤差，%；x——每個濃度n次測量平均值，mg/L；P——氨氮標準溶液的濃度值，mg/L。5.5.2定量下限儀器正常運行期間，連續(xù)測定氨氮濃度值約為0.1mg/L的標準溶液n（n=7）次，按照公式（1）計算n（n=7）次測定值的示值誤差Re，按照公式（2）計算n（n=7）次測定值的標準偏差S，按照公示（3）計算儀器的定量下限LOQ。8LOQ=10×S（3）式中：S——n次測定值的標準偏差；n——測量次數(shù)；xi——第i次測定值，mg/L；x——標準溶液測量值的平均值，mg/L；LOQ——定量下限，mg/L。5.5.3重復性儀器正常運行期間，分別測定氨氮濃度值約為2mg/L和8mg/L的標準溶液，每種標準溶液連續(xù)測定n（n=6）次，按公式（4）計算每種濃度的n（n=6）次測定值的相對標準偏差Sr，取兩次相對標準偏差最大值作為儀器重復性的檢測結(jié)果。式中：Sr重復性；xi——第i次測量值，mg/L；x——n次測量平均值，mg/L；n——測定次數(shù)。5.5.424h低濃度漂移儀器正常運行期間，測定氨氮濃度值約為0.2mg/L的標準溶液，1h測試一次，連續(xù)測定24h。采用該時間內(nèi)的初期值（最初的3次測量值的平均值）Z0，計算Zi與Z0偏差絕對值的平均值為24h低濃度漂移ZD。計算方法見公式（5）。（5）式中：ZD——24h低濃度漂移，mg/L；Zi——第i次測量值，mg/L；Z0——最初3次測量值的平均值，mg/L；n——測定次數(shù)。5.5.524h高濃度漂移儀器正常運行期間，測定氨氮濃度值約為8mg/L的標準溶液，1h測試一次，連續(xù)測定24h，采用該時間內(nèi)的初期值（最初的3次測定值的平均值）R0，計算Ri與R0偏差絕對值的平均值相對于檢測范圍上限值的百分率。計算方法見公式（6）。9式中：RD——24h高濃度漂移，%；Ri——第i次測量值，mg/L；R0——最初3次測量值的平均值，mg/L；R——檢測范圍上限值，mg/L；n——測定次數(shù)。5.5.6記憶效應儀器正常運行期間，儀器連續(xù)測量3次氨氮濃度值約為8mg/L的標準溶液后（測定結(jié)果不作考核再依次測量氨氮濃度值為2mg/L和8mg/L的標準溶液各7次，分別計算兩個濃度的標準溶液第1次測量值與后6次測量平均值的差值為記憶效應T，計算方法見公式（7以絕對值作為記憶效應的判定值。式中：T——記憶效應，mg/L；Xi——第i次測量值，mg/L。5.5.7電壓影響試驗儀器正常運行期間，采用氨氮濃度值約為8mg/L的標準溶液，儀器在初始電壓220V條件下測量3次；調(diào)節(jié)電壓至242V，測量同一標準溶液3次；再次調(diào)節(jié)電壓至198V，測量同一標準溶液3次。以220V條件下3次測量值平均值為Vs，按照公式（8）分別計算242V和198V條件下3次測量值的平均值Vi相對于Vs的相對誤差ΔV，以絕對值較大者作為電壓影響試驗的判定值。式中：ΔV——電壓影響，%；Vi——某電壓條件下3次測量值的平均值，mg/L；Vs——220V下3次測量的平均值，mg/L。5.5.8pH影響試驗儀器正常運行期間，采用氨氮濃度值約為5mg/L的標準溶液，調(diào)整標準溶液pH值為4和9，儀器分別測量原標準溶液、pH為4的標準溶液和pH為9的標準溶液各3次。以原標準溶液3次測量值平均值為As，按照公式（9）分別計算不同pH條件下的pH影響ΔA，取其中絕對值較大者作為pH影響試驗的判定值。式中：ΔA——pH影響，%；Ai——某pH條件下3次測量值的平均值；As——原標準溶液3次測量的平均值。5.5.9環(huán)境溫度影響試驗儀器正常運行期間，采用氨氮濃度值約為8mg/L的標準溶液，按照20℃→5℃→20℃→40℃→20℃順序，每次變換溫度后，所有儀器試劑穩(wěn)定5小時后，連續(xù)測試3次。以20℃條件下9個測量值的平均值為Cs，按照公式（10）分別計算5℃和40℃條件下3次測定值的平均值Ci相對于Cs的相對誤差ΔTt，以絕對值較大者作為環(huán)境溫度影響試驗的判定值。ΔTt=×100%（10）式中：ΔTt——環(huán)境溫度影響，%；Ci——t為5℃或者40℃時3次測定值平均值，mg/L；Cs——20℃條件下9次測量值的平均值，mg/L。5.5.10實際水樣比對試驗儀器正常運行期間，選擇五種不同類型的實際水樣，五種水樣的氨氮濃度基本平均分布在基本檢測范圍內(nèi)。采用氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀連續(xù)測量該水樣n（n≥10）次，每次測量值記為Xi，采用實驗室標準分析方法HJ535或HJ536對該水樣分析n’（n’≥3）次，n’ 次測量值的平均值記為B。當水樣氨氮濃度在≥2.00mg/L時，計算每種水樣相對誤差絕對值的平均值（A計算水樣氨氮濃度在＜2.00mg/L時，計算水樣誤差絕對值的平均值（a計算方法見公式 式中：A——水樣相對誤差絕對值的平均值，%；a——水樣絕對誤差絕對值的平均值，mg/L；Xi——氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀測定水樣第i次的測量值，mg/L；B——手工方法測定水樣的平均值，mg/L；n——氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀測量水樣次數(shù)；i——氨氮水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀第i次測量水樣。5.5.11最小維護周期在整個儀器檢測周期中，任何兩次對儀器的維護（包括傾倒廢液、添加試劑、更換量程及其他維修維護）間隔應≥168h。5.5.12有效數(shù)據(jù)率在整個基本檢測范圍的檢測周期中，有效的數(shù)據(jù)為：a)當儀器在進行本標準中規(guī)定的項目檢測（不包含環(huán)境溫度干擾）時，運行測量的顯示值