(一)仪器选型

空气污染连续自动监测仪器是获取准确污染信息的关键设备，必须具备连续运行能力强、灵敏、准确、可靠等性能。各国所选用的仪器类型不尽相同，即使在同一个国家也未做到完全统一。但从发展趋势来看，由于干法监测仪器具有结构简单，测定准确、可靠，维护量小，一台仪器有时可以测定两种以上组分等特点，故将尽可能地用其代替复杂的湿法仪器，如已在连续自动监测系统得到广泛应用的差分吸收光谱仪(DOAS)，一台仪器可以实时监测多种气态污染物的浓度，所测污染物浓度是沿几百米到几千米长的光路上的气体浓度的平均值，故又称长光程监测仪，其监测结果更具有代表性。表9 -2列出空气污染连续自动监测系统中广泛应用的自动监测仪器，它们都属于技术比较成熟的干法自动监测仪器。

表9-2空气污染连续自动监测系统中广泛应用的自动监测仪器

(二)二氧化硫自动监测仪

用于连续或间歇自动测定空气中SO₂的监测仪器以脉冲紫外荧光SO₂自动监测仪应用最广泛，其他还有紫外荧光SO₂自动监测仪、电导式SO₂自动监测仪、库仑滴定式SO₂自动监测仪及比色式SO₂自动监测仪等。

1．脉冲紫外荧光SO₂自动监测仪

该仪器是依据荧光光谱法原理设计的干法仪器，具有灵敏度高、选择性好、适用于连续自动监测等特点，被世界卫生组织(WHO)推荐在全球监测系统采用。

当用波长190～230 nm脉冲紫外线照射空气样品时，则空气中的SO₂分子对其产生强烈吸收，被激发至激发态，即

SO₂＋hv₁→SO₂^*

激发态的SO₂^*分子不稳定，瞬间返回基态，发射出波长为330 nm的荧光，即

SO₂^*→SO₂＋hv₂

当SO₂浓度很低、吸收光程很短时，发射的荧光强度和SO₂浓度成正比，用光电倍增管及电子测量系统测量荧光强度，并与标准气发射的荧光强度比较，即可得知空气中SO₂的浓度。

该方法测定SO₂的主要干扰物质是水分和芳香烃化合物。水分从两个方面产生干扰，一是使SO₂溶于水造成损失，二是SO₂遇水发生荧光猝灭造成负误差，可用渗透膜渗透法或反应室加热法除去。芳香烃化合物在190～230 nm紫外线激发下也能发射荧光造成正误差，可用装有特殊吸附剂的过滤器预先除去。

脉冲紫外荧光SO₂自动监测仪由荧光计和气路系统两部分组成，如图9-2和图9-3所示。

图9-2脉冲紫外荧光SO₂自动监测仪荧光计

1.脉冲紫外光源;2、5.透镜；3.反应室；4.激发光滤光片；6.发射光滤光片；7.光电倍增管；8.放大器；9.指示表

图9 -3脉冲紫外荧光SO₂自动监测仪气路系统

1.除尘过滤器；2.采样电磁阀；3.零气/标定电磁阀；4.渗透膜除湿器；5.毛细管；6.除烃器；7.反应室；8.流量计；9.调节阀；10.抽气泵；11.电源；12.信号处理及显示系统

荧光计的工作原理是：脉冲紫外光源发射的光束通过激发光滤光片(光谱中心波长220 nm)后获得所需波长的脉冲紫外光射入反应室，与空气中的SO₂分子作用，使其激发而发射荧光，用设在入射光垂直方向上的发射光滤光片(光谱中心波长330 nm)和光电转换装置测其强度。脉冲光源可将连续光变为交变光，以直接获得交流信号，提高仪器的稳定性。脉冲光源可通过使用脉冲电源或切光调制技术获得。

气路系统的流程是：空气样品经除尘过滤器后，通过采样电磁阀进入渗透膜除湿器、除烃器到达反应室，反应后的干燥气体经流量计测量流量后由抽气泵抽引排出。

仪器日常维护工作主要是定期进行零点和量程校准，定期更换紫外灯、除尘过滤器、渗透膜除湿器和除烃器填料等。

2．电导式SO₂自动监测仪

电导法测定空气中二氧化硫的原理基于：用稀的过氧化氢水溶液吸收空气中的二氧化硫，并发生氧化反应：

SO₂＋H₂O→2H⁺＋SO₃^2-

SO₃^2-＋H₂O₂→SO₄^2-＋H₂O

生成的硫酸根离子和氢离子，使吸收液电导率增加，其增加值取决于气样中二氧化硫含量，故通过测量吸收液吸收二氧化硫前后电导率的变化，并与吸收液吸收SO₂标准气前后电导率的变化比较，便可得知气样中二氧化硫的浓度。
电导式SO₂自动监测仪有间歇式和连续式两种类型。间歇式测量结果为采样时段的平均浓度，连续式测量结果为不同时间的瞬时值。电导式SO₂连续自动监测仪的工作原理如图9-4所示。它有两个电导池，一个是参比电导池，用于测量空白吸收液的电导率(K₁),另一个是测量电导池，用于测量吸收SO₂后的吸收液电导率(K₂)，而空白吸收液的电导率在一定温度下是恒定的，因此，通过测量电路测知两种吸收液电导率差值(K₂-K₁) ,便可得到任一时刻气样中的SO₂浓度。也可以通过比例运算放大电路测量K₂/K₁来实现对SO₂浓度的测定。当然，仪器使用前需用SO₂标准气或标准硫酸溶液校准。

为减小电极极化现象，除应用较高频率的交流电压外，还可以采用图9-5所示的四电极电导式SO₂连续自动监测仪。参比电导池和测量电导池内都有四个电极，当在E_l、E₂和E₃、E₄两对电极上分别施加一定交流电压时，每对电极间的电压与各自电极间的阻抗成正比，其大小分别由e_l、e₂和e₃、e₄两对检测电极检出。将两对电极的电压差输入放大器，放大后的输出信号使平衡电机转动，同时带动滑线电阻R₁的触点a移动，直至电压差为零时，达到平衡状态，则R_l上触点a移动的距离与二氧化硫的浓度相对应，由与触点a同步移动的指针b在经过标定的刻度盘上指示出来或用记录仪记录下来。

图9-4电导式SO₂连续自动监测仪的工作原理

1.吸收液贮瓶；2参比电导池；3.定量泵；4.吸收管；5.测量电导池；6.气液分离器；7废液槽；8.流量计；9.滤膜过滤器；10.抽气泵

图9 -5四电极电导式SO₂连续自动监测仪

影响仪器测定准确度的因素有温度、可电离的共存物质（如NH₃、C1₂、HC₁、NO_x 等）、系统的污染等，可采取相应的消除措施。