—-中国气象局综合观测司（2011年5月）
前言
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。
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。
1.1.3观测任务
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。
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。
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。
1.2观测项目
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
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。
1.5大气成分观测员
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。
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技术要求
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。
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
2.3.1室外观测仪器布设
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；
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
3.2.2温室气体类观测仪器
3.2.3反应性气体类观测仪器
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：
平
跟
踪
器
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：
1991年5月
1991年11月
3.2.6酸雨及降水化学观测仪器
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。
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<0.05μm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（BlackCarbon,BC，或称元素碳，ElementalCarbon,EC）和有机碳（OrganicCarbon,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
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
4.3气溶胶质量浓度
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
（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
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。
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。
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.
振荡天平法的仪器设备：
激光散射法的仪器设备：
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
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。
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。
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
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。
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
4.6.2仪器的安装、使用和维护
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。
第5章温室气体类观测
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
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
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）。
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2m/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。
一定要注意充电器的电源极性。
5.3CO2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
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。
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。
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。
5.4CH4/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
色谱工作软件的安装按有关要求进行。
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。
5.5CO/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
5.6CO2/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
每月进行一次月检查，包括检漏、流量调节等。
每6个月对系统进行一次常规维护（检漏、流量检查等）；
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
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。
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。
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200-300ppb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
6.2.2仪器的安装、使用和维护
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。
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。
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
6.3.1基本原理
6.3.2仪器的安装、使用和维护
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DRYAIR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。
6.4氮氧化物：化学发光法
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
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
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。
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。
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（uppertroposphereandlowstratosphere，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10-5m。大部份地区的臭氧总量在250～500DU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。
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
仪器的安装要求如下：
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
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。
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
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。
日常运行检查要求如下：
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。
第8章辐射观测
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》。
第9章酸雨及降水化学观测
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。
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》
第三编观测数据采集、传输与数据质量控制
第10章观测数据采集与传输
10.1数据采集方式
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：
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：
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。
（3）originator字段
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。
（4）yyyyMMDDhhmmss字段
yyyyMMddhhmmss字段的含义
（5）ftype字段
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
（6）item字段
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。
（7）ptype字段
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
（8）element字段
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。
（9）instrutype字段
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。
（10）seriesno字段
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。
（11）correction字段
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”。
（12）extname字段
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
（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
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。
（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
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
（1）构成
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。
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。
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。
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。
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。
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”。
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。
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。
10.4数据采集与传输业务软件
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。
（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
（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：
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。
对大气成分观测资料的备份应完整和不丢失。
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。
11.2数据使用与管理
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。
第12章观测质量保证与数据质量控制
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。
质量控制（QualityControl）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。
12.1质量保证
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；
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；
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
（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
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
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：
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。
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：
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。
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：
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
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。
应按规定和要求，及时对样品进行分类保存。
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：
多角度吸收光度计技术性能指标如下：
10分钟平均<50ng/m3
30分钟平均<20ng/m3
气溶胶质量浓度监测仪（振荡天平法）技术性能指标如下：
±1.5mg/m3（1小时平均）
气溶胶质量浓度监测仪（激光散射法）技术性能指标如下：
太阳光度计的主要性能技术指标如下：
积分浊度仪的主要性能技术指标如下：
能见度仪（前向散射）性能技术指标如下：
便携式气溶胶采样器的主要性能技术指标如下：
凝结核粒子计数器的主要性能技术指标如下：
2、温室气体类
采样系统的主要性能技术指标如下：
CO2非色散红外气体分析法的主要性能技术指标如下：
大气CH4/CO2的气相色谱法的主要技术性能指标如下所示：
大气CH4/CO2的气相色谱法的分析测试条件
波长扫描光腔衰荡光谱技术（WS-CRDS）性能技术指标
CH4:1ppbv/<0.7ppbv
CO2:150ppbv/<50ppbv
H2O:100ppmv/50ppmv
CO2:300-500ppmv;
H2O:0-99%RH
离轴积分腔输出光谱技术（OA-ICOS）性能技术指标
CH4:1ppbv/0.25ppbv;
CO2:200ppbv/35ppbv;
H2O:100ppmv/35ppbv
CO2:200–4000ppmv
H2O:150–70000ppmv
碳循环温室气体标准气配制系统主要性能技术指标如下：
瓶
3、反应性气体类
紫外荧光法二氧化硫分析仪的主要性能技术指标如下：
化学发光氮氧化物分析仪的主要性能技术指标如下：
紫外光度臭氧分析仪的主要性能技术指标如下：
4、酸雨及降水化学类
称量设备的主要性能技术指标如下：
pH仪主要性能技术指标如下：
电导率仪主要性能技术指标如下：
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
北
01020m
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10m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
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。
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
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。