ISO 4224:2000

Ambient air - Determination of carbon monoxide - Non-dispersive infrared spectrometric method

This International Standard specifies a non-dispersive infrared spectrometry method for the continuous analysis and recording of the carbon monoxide (CO) content of the ambient air. The method is applicable to the determination of carbon monoxide concentrations from 0,6 mg/m3 (0,5 ppm volume fraction) to 115 mg/m3 (100 ppm volume fraction). The method has a lower limit of detection of about 0,06 mg/m3 (0,05 ppm volume fraction) carbon monoxide in air.

Air ambiant — Dosage du monoxyde de carbone — Méthode par spectrométrie dans l'infrarouge selon un procédé de type non dispersif

La présente Norme internationale a pour objet la description d'une méthode d'analyse continue et d'enregistrement de la teneur en monoxyde de carbone (CO) de l'air ambiant, au moyen d'un spectromètre à infrarouge de type non dispersif. Cette méthode est applicable à la détermination des concentrations de monoxyde de carbone comprises entre 0,6 mg/m3 (0,5 ppm en fraction volumique) et 115 mg/m3 (100 ppm en fraction volumique). Cette méthode a une limite inférieure de détection d'environ 0,06 mg/m3 (0,05 ppm en fraction volumique) de monoxyde de carbone dans l'air.

Zunanji zrak - Določevanje ogljikovega monoksida - Nedisperzijska infrardeča spektrofotometrijska metoda

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 08-Mar-2000
• ICS: 13.040.20 - Ambient atmospheres
• Technical Committee: ISO/TC 146/SC 3 - Ambient atmospheres
• Drafting Committee: ISO/TC 146/SC 3 - Ambient atmospheres
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 18-Sep-2022
• Completion Date: 13-Dec-2025
• Ref Project: SIST ISO 4224:2002 - Ambient air - Determination of carbon monoxide - Non-dispersive infrared spectrometric method

Overview - ISO 4224:2000 (Ambient air - Carbon monoxide, NDIR method)

ISO 4224:2000 specifies a non-dispersive infrared (NDIR) spectrometric method for the continuous analysis and recording of carbon monoxide (CO) in ambient air. The method covers CO concentrations from 0.6 mg/m3 (0.5 ppm) up to 115 mg/m3 (100 ppm), with a typical lower limit of detection of about 0.06 mg/m3 (0.05 ppm). The standard describes the measurement principle, required apparatus, calibration and sampling procedures, interferences and performance checks.

Key topics and technical requirements

• Measurement principle: NDIR analysis of CO absorption at ~4.7 µm using dual-beam or gas‑filter‑correlation approaches and narrow-band filtering to reduce cross‑sensitivity.
• Applicable range & sensitivity: 0.6–115 mg/m3 operational range; ~0.06 mg/m3 detection limit.
• Interferences and mitigation:
  • Water vapour (primary interferant) - mitigated by drying membranes, constant humidity control, refrigeration, saturating samples, narrow-band filters, or volume corrections.
  • Carbon dioxide and hydrocarbons - typically minimal at ambient levels; CO2 can be scrubbed if required.
• Apparatus & sample conditioning:
  • Complete NDIR analyser (pump, detector, amplifier, recorder).
  • Sample conditioning: flow control, particulate filter, moisture controller.
  • Environmental controls: sampling probe placement (≥1 m from enclosure), enclosure temperature stability (±5 °C), and recording of temperature/pressure.
• Calibration & gases:
  • Multipoint calibration using certified gas cylinders or dynamic dilution of a single standard with zero‑air.
  • Zero‑air (CO < 0.1 mg/m3) and span gas (≈80% full scale) with certification per ISO gas standards.
  • Calibration frequency: multipoint on installation or after major maintenance; zero/span checks daily or before/after sampling.
• Performance verification: normative minimum performance specifications and operational checks (Annexes A–C).

Applications and users

ISO 4224 is intended for:

• Environmental and government air quality monitoring networks
• Regulatory compliance and continuous station monitoring of CO
• Environmental laboratories and field measurement teams
• Instrument manufacturers and maintenance technicians developing or validating NDIR CO analysers
• Researchers studying urban/traffic-related CO concentrations

Common applications include continuous roadside and urban ambient monitoring, industrial fence‑line measurements, and long‑term trend assessment of CO pollution.

Related standards

Normative references cited in ISO 4224 include ISO/TR 4227 (monitoring planning) and ISO gas calibration and performance standards such as ISO 6141–6147, ISO 6879, and ISO 9169 for calibration, gas preparation and method performance characterization.

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
01-maj-2002
=XQDQML]UDN'RORþHYDQMHRJOMLNRYHJDPRQRNVLGD1HGLVSHU]LMVNDLQIUDUGHþD
VSHNWURIRWRPHWULMVNDPHWRGD
Ambient air - Determination of carbon monoxide - Non-dispersive infrared spectrometric
method
Air ambiant - Dosage du monoxyde de carbone - Méthode par spectrométrie dans
l'infrarouge selon un procédé de type non dispersif
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 4224:2000
ICS:
13.040.20 Kakovost okoljskega zraka Ambient atmospheres
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4224
First edition
2000-03-01
Ambient air — Determination of carbon
monoxide — Non-dispersive infrared
spectrometry method
Air ambiant — Dosage du monoxyde de carbone — Méthode par
spectrométrie dans l'infrarouge selon un procédé de type non dispersif
Reference number
©
ISO 2000
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in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 � CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 734 10 79
E-mail [e-mail]
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland
ii © ISO 2000 – All rights reserved

Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Principle.1
4 Interferences .2
4.1 General.2
4.2 Water vapour.2
4.3 Carbon dioxide.2
4.4 Hydrocarbons.2
5 Apparatus .3
6 Regents and materials .4
7 Precautions .5
8 Sampling.5
9 Calibration and standardization.5
9.1 Calibration procedures .5
9.2 Frequency of calibration .5
10 Procedure .6
11 Calculation.6
12 Precision and bias .6
12.1 Precision [4] .7
12.2 Bias .7
Annex A (normative) Minimum performance specifications for non-dispersive infrared carbon
monoxide analyser .8
Annex B (normative) Calibration procedures .9
Annex C (normative) Operational checks.13
Bibliography.14
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 4224 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee
SC 3, Ambient air.
Annexes A, B and C form a normative part of this International Standard.
iv © ISO 2000 – All rights reserved

Introduction
Determination of carbon monoxide (CO) is an essential component of the evaluation of many air pollution
complexes. Carbon monoxide is formed in the process of incomplete combustion of hydrocarbon fuels, and is a
constituent of the exhaust of gasoline engines. Various national air quality regulatory bodies have established air
quality standards for CO that are designed to protect the public health and welfare.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 4224:2000(E)
Ambient air — Determination of carbon monoxide —
Non-dispersive infrared spectrometry method
1 Scope
This International Standard specifies a non-dispersive infrared spectrometry method for the continuous analysis
and recording of the carbon monoxide (CO) content of the ambient air.
The method is applicable to the determination of carbon monoxide concentrations from 0,6 mg/m (0,5 ppm volume
fraction) to 115 mg/m (100 ppm volume fraction).
The method has a lower limit of detection of about 0,06 mg/m (0,05 ppm volume fraction) carbon monoxide in air.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO/TR 4227, Planning of ambient air quality monitoring.
ISO 6141, Gas analysis — Requirements on certificates for gases and gas mixtures.
ISO 6142, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Gravimetric method.
ISO 6143, Gas analysis — Determination of composition of calibration gas mixtures — Comparison methods.
ISO 6144, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures —- Static volumetric method.
ISO 6146, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Manometric method.
ISO 6147, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Saturation method.
ISO 6879, Air quality — Performance characteristics and related concepts for air quality measuring methods.
ISO 9169, Air quality — Determination of performance characteristics of measurement methods.
3Principle
An atmospheric sample is introduced into a sample conditioning system and then into a non-dispersive infrared
spectrometer (NDIR).
The spectrometer measures the absorption by CO at 4,7�m [1] using two parallel infrared beams through a
sample cell, a reference cell and a selective detector. The detector signal is fed to an amplifier control section and
the analyser output measured on a meter and recording system.
Some instruments use gas filter correlation to compare the IR absorption spectrum between the measured gas and
other gases present in the sample, in a single sample cell. These instruments utilize a highly concentrated sample
of CO as a filter for the IR transmitted through the sample cell, to yield a beam that cannot be further attenuated by
the CO in the sample and thus acts as a reference beam. The broadband radiation that passes through the sample
cell and the CO filter is filtered again by a narrow-bandpass filter that allows only the CO-sensitive portion of the
band to pass to the detector. The removal of wavelengths sensitive to other gases reduces interferences.
The concentration of CO in the sample is determined from a calibration curve [2].
4 Interferences
4.1 General
The degree of interference which occurs varies among individual NDIR instruments. Consult the manufacturer’s
specifications for the particular analyser to determine whether interferences render the instrument unsuitable for the
proposed use.
4.2 Water vapour
The primary interferant is water vapour, and is a function of the water vapour content in the sample gas. With no
correction, the error may be as high as 11 mg/m (10 ppm volume fraction) [5].
Water vapour interference can be minimized by using one or more of the following procedures:
a) passing the air sample through a semi-permeable membrane or a similar drying agent;
b) maintaining a constant humidity in the sample and calibration gases by refrigeration;
c) saturating the air sample and calibration gases to maintain constant humidity;
d) using narrow-band optical filters in combination with some of the above measures;
e) making a volume correction, if the sample is dried or humidified.
NOTE Gas-correlation spectrometers facilitate rejection of interference by water vapour, carbon dioxide and organic
compounds, therefore use of a narrow-band-pass filter ensures that only the CO-sensitive IR wavelengths are measured.
4.3 Carbon dioxide
Interference may be caused by carbon dioxide (CO ). The effect of CO interference at concentrations normally
2 2
present in ambient air is minimal; that is, 600 mg/m (340 ppm volume fraction) of CO may give a response
equivalent to 0,2 mg/m (0,2 ppm volume fraction) [3]. If necessary, CO may be scrubbed with soda lime.
4.4 Hydrocarbons
Hydrocarbons at concentrations normally found in the ambient air do not ordinarily interfere; that is, 325 mg/m
(500 ppm volume fraction) of methane may give a response equivalent to 0,6 mg/m (0,5 ppm volume fraction) [3].
2 © ISO 2000 – All rights reserved

5 Apparatus
5.1 NDIR analyser, for analysis of carbon monoxide in air.
The analyser should be complete with analyser section, sample pump, amplifier/control section, meter, and
recording system. The NDIR analyser shall meet the performance specifications described in annex A. See
Figure 1.
5.2 Sample conditioning system, consisting of flow control valve, rotameter, particulate matter filter, and
moisture controller.
5.3 Thermometer, capable of measuring atmospheric temperature to� 0,5 °C.
5.4 Barograph or barometer, capable of measuring atmospheric pressure to� 0,6 kPa.
Key
1Blower 14 Analyser readout
2 Sample manifold 15 Strip chart recorder
3 Sample inlet port 16 Data acquisition system
4 Roof 17 Pump
5 Moisture trap 18 Exhaust
6 Motor 19 Rotameter
7 Infrared source 20 Flow control valve
8 Beam chopper 21 Moisture controller
9 Reference cell 22 Particulate matter filter
10 Filter cell 23 Span gas
11 Sample cell 24 Four-way valve
12 Infrared detector 25 Zero-air
13 Amplifier
Figure 1 — Typical carbon monoxide analyser system
5.5 Calibration equipment
The two acceptable methods for dynamic multipoint calibration of CO analysers are:
a) the use of individual certified standard cylinders of CO for each concentration needed;
b) the use of one certified standard cylinder of CO, diluted as necessary with zero-air, to obtain the various
calibration concentrations needed.
Both methods require the following equipment.
5.5.1 Pressure regulators for the CO cylinders
A two-stage regulator with inlet and delivery pressure gauges will be required for the CO calibration standard
cylinder. Procure regulators for each cylinder if individual cylinders are to be used for individual calibration points.
Ensure the cylinders have a non reactive diaphragm and suitable delivery pressure. Consult the supplier from
whom the CO cylinders are to be obtained for the correct cylinder fitting size required for the regulator.
5.5.2 Flow controller
The flow controller can be any device (valve) capable of adjusting and regulating the flow from the calibration
standard
...

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4224
First edition
2000-03-01
Ambient air — Determination of carbon
monoxide — Non-dispersive infrared
spectrometry method
Air ambiant — Dosage du monoxyde de carbone — Méthode par
spectrométrie dans l'infrarouge selon un procédé de type non dispersif
Reference number
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ISO 2000
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E-mail [e-mail]
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Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Principle.1
4 Interferences .2
4.1 General.2
4.2 Water vapour.2
4.3 Carbon dioxide.2
4.4 Hydrocarbons.2
5 Apparatus .3
6 Regents and materials .4
7 Precautions .5
8 Sampling.5
9 Calibration and standardization.5
9.1 Calibration procedures .5
9.2 Frequency of calibration .5
10 Procedure .6
11 Calculation.6
12 Precision and bias .6
12.1 Precision [4] .7
12.2 Bias .7
Annex A (normative) Minimum performance specifications for non-dispersive infrared carbon
monoxide analyser .8
Annex B (normative) Calibration procedures .9
Annex C (normative) Operational checks.13
Bibliography.14
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
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SC 3, Ambient air.
Annexes A, B and C form a normative part of this International Standard.
iv © ISO 2000 – All rights reserved

Introduction
Determination of carbon monoxide (CO) is an essential component of the evaluation of many air pollution
complexes. Carbon monoxide is formed in the process of incomplete combustion of hydrocarbon fuels, and is a
constituent of the exhaust of gasoline engines. Various national air quality regulatory bodies have established air
quality standards for CO that are designed to protect the public health and welfare.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 4224:2000(E)
Ambient air — Determination of carbon monoxide —
Non-dispersive infrared spectrometry method
1 Scope
This International Standard specifies a non-dispersive infrared spectrometry method for the continuous analysis
and recording of the carbon monoxide (CO) content of the ambient air.
The method is applicable to the determination of carbon monoxide concentrations from 0,6 mg/m (0,5 ppm volume
fraction) to 115 mg/m (100 ppm volume fraction).
The method has a lower limit of detection of about 0,06 mg/m (0,05 ppm volume fraction) carbon monoxide in air.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO/TR 4227, Planning of ambient air quality monitoring.
ISO 6141, Gas analysis — Requirements on certificates for gases and gas mixtures.
ISO 6142, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Gravimetric method.
ISO 6143, Gas analysis — Determination of composition of calibration gas mixtures — Comparison methods.
ISO 6144, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures —- Static volumetric method.
ISO 6146, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Manometric method.
ISO 6147, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures — Saturation method.
ISO 6879, Air quality — Performance characteristics and related concepts for air quality measuring methods.
ISO 9169, Air quality — Determination of performance characteristics of measurement methods.
3Principle
An atmospheric sample is introduced into a sample conditioning system and then into a non-dispersive infrared
spectrometer (NDIR).
The spectrometer measures the absorption by CO at 4,7�m [1] using two parallel infrared beams through a
sample cell, a reference cell and a selective detector. The detector signal is fed to an amplifier control section and
the analyser output measured on a meter and recording system.
Some instruments use gas filter correlation to compare the IR absorption spectrum between the measured gas and
other gases present in the sample, in a single sample cell. These instruments utilize a highly concentrated sample
of CO as a filter for the IR transmitted through the sample cell, to yield a beam that cannot be further attenuated by
the CO in the sample and thus acts as a reference beam. The broadband radiation that passes through the sample
cell and the CO filter is filtered again by a narrow-bandpass filter that allows only the CO-sensitive portion of the
band to pass to the detector. The removal of wavelengths sensitive to other gases reduces interferences.
The concentration of CO in the sample is determined from a calibration curve [2].
4 Interferences
4.1 General
The degree of interference which occurs varies among individual NDIR instruments. Consult the manufacturer’s
specifications for the particular analyser to determine whether interferences render the instrument unsuitable for the
proposed use.
4.2 Water vapour
The primary interferant is water vapour, and is a function of the water vapour content in the sample gas. With no
correction, the error may be as high as 11 mg/m (10 ppm volume fraction) [5].
Water vapour interference can be minimized by using one or more of the following procedures:
a) passing the air sample through a semi-permeable membrane or a similar drying agent;
b) maintaining a constant humidity in the sample and calibration gases by refrigeration;
c) saturating the air sample and calibration gases to maintain constant humidity;
d) using narrow-band optical filters in combination with some of the above measures;
e) making a volume correction, if the sample is dried or humidified.
NOTE Gas-correlation spectrometers facilitate rejection of interference by water vapour, carbon dioxide and organic
compounds, therefore use of a narrow-band-pass filter ensures that only the CO-sensitive IR wavelengths are measured.
4.3 Carbon dioxide
Interference may be caused by carbon dioxide (CO ). The effect of CO interference at concentrations normally
2 2
present in ambient air is minimal; that is, 600 mg/m (340 ppm volume fraction) of CO may give a response
equivalent to 0,2 mg/m (0,2 ppm volume fraction) [3]. If necessary, CO may be scrubbed with soda lime.
4.4 Hydrocarbons
Hydrocarbons at concentrations normally found in the ambient air do not ordinarily interfere; that is, 325 mg/m
(500 ppm volume fraction) of methane may give a response equivalent to 0,6 mg/m (0,5 ppm volume fraction) [3].
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5 Apparatus
5.1 NDIR analyser, for analysis of carbon monoxide in air.
The analyser should be complete with analyser section, sample pump, amplifier/control section, meter, and
recording system. The NDIR analyser shall meet the performance specifications described in annex A. See
Figure 1.
5.2 Sample conditioning system, consisting of flow control valve, rotameter, particulate matter filter, and
moisture controller.
5.3 Thermometer, capable of measuring atmospheric temperature to� 0,5 °C.
5.4 Barograph or barometer, capable of measuring atmospheric pressure to� 0,6 kPa.
Key
1Blower 14 Analyser readout
2 Sample manifold 15 Strip chart recorder
3 Sample inlet port 16 Data acquisition system
4 Roof 17 Pump
5 Moisture trap 18 Exhaust
6 Motor 19 Rotameter
7 Infrared source 20 Flow control valve
8 Beam chopper 21 Moisture controller
9 Reference cell 22 Particulate matter filter
10 Filter cell 23 Span gas
11 Sample cell 24 Four-way valve
12 Infrared detector 25 Zero-air
13 Amplifier
Figure 1 — Typical carbon monoxide analyser system
5.5 Calibration equipment
The two acceptable methods for dynamic multipoint calibration of CO analysers are:
a) the use of individual certified standard cylinders of CO for each concentration needed;
b) the use of one certified standard cylinder of CO, diluted as necessary with zero-air, to obtain the various
calibration concentrations needed.
Both methods require the following equipment.
5.5.1 Pressure regulators for the CO cylinders
A two-stage regulator with inlet and delivery pressure gauges will be required for the CO calibration standard
cylinder. Procure regulators for each cylinder if individual cylinders are to be used for individual calibration points.
Ensure the cylinders have a non reactive diaphragm and suitable delivery pressure. Consult the supplier from
whom the CO cylinders are to be obtained for the correct cylinder fitting size required for the regulator.
5.5.2 Flow controller
The flow controller can be any device (valve) capable of adjusting and regulating the flow from the calibration
standard: If the dilution method is to be used for calibration, a second device is required for the zero-air. For
dilution, the controllers shall be capable of regulating the flow to�1%.
5.5.3 Flow meter
A calibrated flow meter capable of measuring and monitoring the calibration standard flowrate. If the dilution
method is used, a second flow meter is required for the zero-air flow. For dilution, the flow meters shall be capable
of measuring the flow with an accuracy of �2%.
5.5.4 Mixi
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 4224
Première édition
2000-03-01
Air ambiant — Dosage du monoxyde de
carbone — Méthode par spectrométrie dans
l'infrarouge selon un procédé de type non
dispersif
Ambient air — Determination of carbon monoxide — Non-dispersive
infrared spectrometry method
Numéro de référence
©
ISO 2000
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ImpriméenSuisse
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Sommaire Page
Avant-propos.iv
Introduction.v
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Principe.2
4 Interférences .2
4.1 Généralités .2
4.2 Vapeur d'eau.2
4.3 Dioxyde de carbone.2
4.4 Hydrocarbures .3
5 Appareillage .3
6 Réactifs et matériaux.5
7 Précautions .5
8 Échantillonnage .5
9 Étalonnage et normalisation.6
9.1 Modes opératoires d'étalonnage.6
9.2 Fréquence d'étalonnage.6
10 Mode opératoire.6
11 Calcul .6
12 Précision et erreur de justesse .7
12.1 Précision [4] .7
12.2 Erreur de justesse.7
Annexe A (normative) Spécifications minimales des performances pour les analyseurs de monoxyde
de carbone à infrarouge de type non dispersif .8
Annexe B (normative) Modes opératoires d'étalonnage.9
Annexe C (normative) Vérifications d'utilisation .13
Bibliographie .14
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 4224 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l'air, sous-comité
SC 3, Atmosphères ambiantes.
Les annexes A, B et C constituent des éléments normatifs de la présente Norme internationale.
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Introduction
La détermination du monoxyde de carbone (CO) est un élément essentiel de l'évaluation de nombreux sites
pollués. Le monoxyde de carbone est le résidu de la combustion incomplète des hydrocarbures, et est inhérent aux
gaz d'échappement des moteurs à essence. Divers organismes nationaux de réglementation sur la qualité de l'air
ont établi des normes de qualité de l'air quant à la teneur en CO, afin de protéger la santé publique et le bien-être.
NORME INTERNATIONALE ISO 4224:2000(F)
Air ambiant — Dosage du monoxyde de carbone — Méthode par
spectrométrie dans l'infrarouge selon un procédé de type non
dispersif
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale a pour objet la description d'une méthode d'analyse continue et d'enregistrement
de la teneur en monoxyde de carbone (CO) de l'air ambiant, au moyen d'un spectromètre à infrarouge de type non
dispersif.
Cette méthode est applicable à la détermination des concentrations de monoxyde de carbone comprises entre
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0,6 mg/m (0,5 ppm en fraction volumique) et 115 mg/m (100 ppm en fraction volumique).
Cette méthode a une limite inférieure de détection d'environ 0,06 mg/m (0,05 ppm en fraction volumique) de
monoxyde de carbone dans l'air.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO/TR 4227, Planification du contrôle de la qualité de l'air ambiant.
ISO 6141, Analyse des gaz — Prescriptions relatives aux certificats de gaz et mélanges de gaz.
ISO 6142, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage — Méthode gravimétrique.
ISO 6143, Analyse des gaz — Détermination de la composition de mélanges de gaz pour étalonnage — Méthodes
par comparaison.
ISO 6144, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage — Méthode volumétrique
statique.
ISO 6146, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage — Méthode par voie
manométrique.
ISO 6147, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage — Méthode par saturation.
ISO 6879, Qualité de l'air — Caractéristiques de fonctionnement et concepts connexes pour les méthodes de
mesurage de la qualité de l'air.
ISO 9169, Qualité de l'air — Détermination des caractéristiques de performance des méthodes de mesurage.
3Principe
Un échantillon d'air ambiant est introduit dans un système de conditionnement d'échantillon, puis dans un
spectromètre à infrarouge de type non dispersif (NDIR).
Le spectromètre mesure l'absorption par le CO à 4,7�m [1] à l'aide de deux rayons infrarouges parallèles
traversant une cellule d’échantillon, une cellule de référence et un détecteur sélectif. Le signal de détection est
envoyé à un contrôleur d'amplification, et le signal de sortie de l'analyseur sur un système de mesure et
d'enregistrement.
Certains instruments utilisent la méthode à corrélation par filtres gazeux pour comparer le spectre d'absorption à
infrarouge du gaz mesuré et d'autres gaz présents dans l'échantillon gazeux, dans une cellule d’échantillon unique.
Ces instruments utilisent un échantillon de CO, à forte concentration, comme filtre pour le rayonnement infrarouge
transmis à travers la cellule d'échantillon, pour conduire à un rayon qui ne peut pas être ultérieurement atténué par
le CO de l'échantillon, et qu'ainsi il puisse servir de faisceau de référence. Le faisceau à large bande, traversant la
cellule d'échantillon et le filtre de CO, est filtré à nouveau par un filtre à bande réduite, à même de détecter
uniquement la partie du faisceau sensible au CO. La suppression des longueurs d'onde sensibles aux autres gaz
réduit les interférences.
La concentration en CO de l'échantillon est déterminée sur une courbe d'étalonnage [2].
4 Interférences
4.1 Généralités
Le degré d'interférence varie en fonction des instruments NDIR utilisés. Consulter les spécifications du fabricant
concernant un analyseur particulier, pour déterminer si les interférences liées à l’appareillage le rendent impropre à
l'utilisation projetée.
4.2 Vapeur d'eau
La première substance interférente est la vapeur d'eau, qui dépend de la teneur en vapeur d'eau du gaz
échantillon. Sans correction, les erreurs peuvent atteindre 11 mg/m (10 ppm en fraction volumique) [5].
Les interférences dues à la vapeur d'eau peuvent être minimisées en suivant au moins une des instructions
suivantes:
a) passer l'échantillon d'air à travers une membrane semi-perméable ou un dessiccateur similaire;
b) maintenir une humidité constante dans l'échantillon et les gaz d’étalonnage, par réfrigération;
c) saturer l'échantillon d'air et les gaz d’étalonnage, pour maintenir une humidité constante;
d) utiliser des filtres optiques à bande étroite en combinaison avec certaines des solutions mentionnées ci-avant;
e) lorsque l'échantillon est asséché ou humidifié, une correction du volume est nécessaire.
NOTE Les spectromètres à corrélation par filtres gazeux facilitent la diminution des interférences dues à la vapeur d'eau,
au dioxyde de carbone et à d'autres composants organiques; l'utilisation d'un filtre à bande réduite assure donc que seules les
longueurs d'ondes de spectromètres à infrarouge sensibles au CO sont mesurées.
4.3 Dioxyde de carbone
Il se peut que des interférences soient dues au dioxyde de carbone (CO ). Les effets des interférences dues au
CO , lorsqu'il est présent à des concentrations normales dans l'air ambiant, sont minimes: ainsi, 600 mg/m
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(340 ppm en fraction volumique) de CO donnent une réponse équivalente à 0,2 mg/m (0,2 ppm en fraction
volumique) [3]. Si nécessaire, le CO peut être supprimé avec de la chaux sodée.
4.4 Hydrocarbures
En général, les hydrocarbures présents à des concentrations normales dans l'air ambiant n'interfèrent pas; ainsi,
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325 mg/m (500 ppm en fraction volumique) de méthane donnent une réponse équivalente à 0,6 mg/m (0,5 ppm
en fraction volumique) [3].
5 Appareillage
5.1 Analyseur NDIR, pour l'analyse du monoxyde de carbone dans l'air.
Il convient que l'appareillage soit complet avec un caisson d'analyse, une pompe de prélèvement, une chambre de
contrôle/un amplificateur, une chambre de mesure, et un système d'enregistrement. L'analyseur NDIR doit être
conforme aux spécifications de performances décrites dans l'annexe A. Voir Figure 1.
5.2 Système de conditionnement de l'échantillon, constitué d'un régulateur de débit, d'un débitmètre à
flotteur, d'un filtre à particules, et d'un appareil de contrôle de l'humidité.
5.3 Thermomètre, à même de mesurer la température atmosphérique à � 0,5 °C.
5.4 Barographe ou baromètre, à même de mesurer la pression atmosphérique à � 0,6 kPa.
5.5 Dispositif d'étalonnage
Les deux méthodes acceptables pour l'étalonnage multipoint dynamique des analyseurs de CO sont les suivantes:
a) utilisation de bouteilles individuelles de CO, normalisées et certifiées, pour chacune des concentrations
nécessaires;
b) utilisation d'une seule bouteille de CO purifié si nécessaire avec de l’air de zéro, normalisée et certifiée, afin
d'obtenir les différentes concentrations d'étalonnage nécessaires.
Ces deux méthodes nécessitent les éléments suivants.
5.5.1 Détendeurs pour les bouteilles de CO
Un détendeur à deux niveaux, avec des manomètres en entrée et en sortie, est nécessaire pour une bouteille
normalisée d'étalonnage de CO. Se procurer un détendeur pour chaque bouteille, si des bouteilles individuelles
doivent être utilisées pour obtenir des points individuels d'étalonnage. S'assurer que le diaphragme des détendeurs
est inerte et que la pression en sortie de bouteille est adaptée. Consulter le fournisseur des bouteilles de CO pour
connaître la taille exacte des bouteilles à utiliser avec le détendeur.
5.5.2 Contrôleur de débit
Le contrôleur de débit peut être tout appareil (ou régulateur) à même d'ajuster et de réguler le débit à partir de la
norme d'étalonnage. Si une méthode par dilution doit être utilisée pour l'étalonnage, un second appareil est
nécessaire pour obtenir le réglage du zéro. Lors de la dilution, les contrôleurs doivent être à même de réguler le
débit à�1%.
5.5.3 Débitmètre
Un débitmètre étalonné à même de mesurer et surveiller le débit d'étalonnage. Si une méthode par dilution doit
être utilisée pour l'étalonnage, un second débitmètre est nécessaire pour le réglage du zéro. Lors de la dilution, les
débitmètres doivent être à même de mesurer le débit à�2%.
Légende
1 Ventilateur 14 Sortie de l'analyseur
2 Collecteur de l'échantillon 15 Enregistreur à papier déroulant
3 Point d'introduction de l'échantillon 16 Système d'acquisition des données
4Toit 17 Pompe
5 Siphon à humidité 18 Sortie des gaz
6 Moteur 19 Rotamètre
7 Source infrarouge 20 Régulateur de débit
8 Système de fractionnement des faisceaux 21 Appareil de contrôle de l'humidité
9 Cellule de référence 22 Filtre à particules
10 Cellule de filtre 23 Gaz d'étalonnage
11 Cellule d'échantillon 24 Robinet à quatre voies
12 Détecteur infrarouge 25 Air de zéro
13 Amplificateur
Figure 1 — Appareil courant d'analyse du monoxyde de carbone
5.5.4 Chambre de mélange (seulement pour la dilution dynamique)
Une chambre de mélange est uniquement nécessaire si les concentrations calibrées sont générées par dilution
dynamique d’un étalon de CO. La chambre de mélange doit être conçue de manière à fournir un mélange
homogène de CO et d'air de zéro.
5.5.5 Collecteur de sortie
Il convient que le collecteur de sortie soit d'un diamètre suffisant pour assurer une différence de pression
insignifiante à la connexion sur l'analyseur. Le système doit disposer d'un orifice conçu pour mainte
...