environmental monitoring第三章1207

1、第三章 空气和废气监测,第一节 空气污染基本知识,第二节 空气污染监测方案的制订,第三节 空气样品的采集方法和采样仪器,第四节 气态和蒸气态污染物质的测定,第五节 颗粒物的测定,第六节 降水监测,第七节 污染源监测,第八节 标准气体的配制,第一节 空气污染基本知识,一、大气、空气和空气污染,对人类有影响的：距地面10km,地球半径,大气厚度,氮78.06% 氧20.95% 氩0.93% 其他气体0.1%,有害物质： 烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等,二、空气污染的危害,由于局部的物质的转换和人类所从事的各种生产和生活活动，向大气中排放各种有害物质，当有害物质的浓度超过环境所允许的极限并持续一定的时间后，就会改变空气的正常组成，破坏自然的物理、化学和生态平衡体系，从而危害人们的生活工作和健康，损害自然资源及财产、器物等，这种情况即被称为空气污染。,空气污染对人体的危害途径：呼吸道吸入；随食物和饮水摄入；体表接触侵入。,1. 大气颗粒物,4. 氮氧化物,5. 光化学氧化剂,3. 一氧化碳,2. 二氧化硫,空气污染对人体健康的危害,臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运

2、动时则吸入更严重。,所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。,NO2对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与SO2共存，则危害更重。,损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。,颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。,三、空气污染源,空气污染源有自然源和人为源两类 自然源：是由于自然现象造成的，包括以下方面：宇宙射线、地球天然资源释放（会产生放射性核素）、海洋有机体分解、森林火灾、火山爆发等（会产生恶臭物质、颗粒物、CO、NOX、SO2、CH4等污染物）。,墨西哥火山喷发时的壮观情景,美国得克萨斯州森林火灾,人为源：是由于人类的生产和生活活动造成的，是空气污染的主要来源。,（一）工业企业排放的废气,表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物,（二）交通运输工具排放的废气,（三）室内空气污染源,(一) 按形成过程分 一次污染物： 二次污染物：,四、空气中的污染物及其存在状态,(二) 按存在状态分,1 分子状态污染物 SO2、NOx、CO、HCl、Cl2、O3 2 粒子状态污

3、染物 粒径大于l00 m的颗粒物能较快地沉降到地 面上，称为降尘。 粒径小于10 m的颗粒物(PM10)可长期飘浮 在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘（IP）。,石景山区烟雾：是某些固体物质在高温下由于蒸发或升华作用变成气体逸散于空气中，遇冷后又凝聚成微小的固体颗粒悬浮于空气中构成烟。烟的粒径一般在0.01-1m之间。,采石厂粉尘：是分散在空气中的固体微粒。,蓬莱大雾：是由悬浮在空气中微小液滴构成的气溶胶。雾的粒径一般在10m以下。,五、空气中污染物的时空分布特点,与其他环境要素中的污染物质相比较，空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。 空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。,(一)空气污染物的时间分布 空气污染物的浓度变化与污染源的排放规律和气象条件有关，而有些污染源的排放规律和气象条件又随季节和昼夜的不同而不同。 为了反映污染物浓度随时间的变化规律，指出了时间分辨率的概念。 时间分辨率：根据监测目的的不同，要求在规定的时间内反映出污染物浓度的变化情况。,(二)污染物浓度的空间分布 污染物浓度与污染源的种类、排放规律和气象条件

4、等有关。 小尺度空间： 中尺度空间： 大尺度空间： 大气污染监测中，除了要注意选择适当的时间外，还要注意选择适当的监测地点，使测定的结果具有代表性和可比性。,六、空气中污染物浓度表示方法,（一）质量浓度 指单位体积空气中所含污染物的质量数，常用mg/m3或g/m3表示。 （二）体积浓度 指单位体积空气中含污染气体或蒸气的体积，常用mL/m3或L/m3表示。,体积比浓度（污染物体积与气样总体积的比值）单 位为ppm或ppb。 ppm在100万体积空气中含有害气体或蒸气的体积数。 ppb是ppm的1/1000，这种表示方法仅适用于气态或蒸气态物质，不适用于颗粒状物质。 ppm=被测物体积/空气总体积106,两种浓度单位的换算 ppm与mgm-3之间的核算 CV以ppm表示的气体浓度 Cm以mgm-3表示的气体浓度 M污染物质的分子量 g 22.4标准状态下气体的摩尔体积 L,第二节 空气污染监测方案的制订,制定过程：首先根据监测目的进行调查研究，收集相关的资料，然后经过综合分析，确定监测项目，设计布点网络，选定采样频率、采样方法和监测技术，建立质量保证程序和措施，提出进度安排计划和对监测结

5、果报告的要求等。,一、监测目的,通过对环境空气中主要污染物质进行定期或连续地监测，判断空气质量是否符合环境空气质量标准或环境规划目标的要求，为空气质量状况评价提供依据。 为研究空气质量的变化规律和发展趋势、开展空气污染的预测预报以及研究污染物迁移转化情况提供基础资料。 为政府环保部门执行环境保护法规、开展空气质量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。,二、调研及资料收集,（一）污染源分布及排放情况 （二）气象资料 （三）地形资料 （四）土地利用和功能分区情况 （五）人口分布及人群健康情况,(一) 污染源分布及排放情况：弄清污染源类型、数量、位置、排放的主要污染物及排放量、所用原料、燃料及消耗量等。另外，区别高低烟囱形成污染源的大小，一次污染物与二次污染物应区别清楚。 (二）气象资料：对污染物在大气中的扩散、输送及变化情况有影响的，要收集监测区域的风向、风速、气温、气压、降水量、日照时间、相对湿度、温度的垂直梯度和逆温层底部高度等资料。 (三) 地形资料：地形对当地的风向、风速和大气稳定情况等有影响，因此，是设置监测网点时应考虑的重要因素。,(四) 土地利用和功能分区情况：这也是设置

6、监测网点时应考虑的重要因素之一。不同功能区的污染状况是不同的，如工业区、商业区、混合区、居民区等污染状况各不相同。 (五) 人口分布及人群健康情况：环境保护的目的是维护自然和的生态平衡，保护人群的健康。因此，掌握监测区域的人口分布，居民和动植物受大气污染危害情况及流行性疾病等资料，对制订监测方案、分析判断监测结果是有益的。,大气中的污染物质多种多样，应根据优先监测的原则，选择那些危害大、涉及范围广、已建立成熟的测定方法，并有标准可比的项目进行监测。 （一）连续采样实验室分析项目 1、必测项目：SO2、NOx、总悬浮颗粒物、硫酸盐化速率、灰尘自然降尘量； 2、选测项目：CO、飘尘、光化学氧化剂、氟化物、Pb、Hg、苯并（a）芘、总烃及非甲烷烃。 （二）大气环境自动监测系统监测项目 1、必测项目：二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物或飘尘、一氧化碳； 2、选测项目：臭氧、总碳氢化合物。,三、监测项目,表3.2 空气污染常规监测项目,（一）布设采样站(点)的原则和要求 1.采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。 2.在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的

7、下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照。 3.工业较密集的地区和工矿区，人口密度及污染物超标地区，要适当增设采样点；城市郊区和农村，人口密度小及污染浓度低的地区，可酌情减少设采样点。 4.进行本底调查和污染现状调查时,采样点数目多些 5.采样点的周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物的夹角应不大于30。 6.各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的监测数据具有可比性。 7.采样高度根据监测目的而定。,四、监测站(点)的布设,（二）采样站(点)数目的确定,表3.3 我国空气环境污染例行监测采样点设置数目,（三）采样站(点)布设方法 1. 功能区布点法 2. 网格布点法 3. 同心圆布点法 4.扇形布点法,表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目,1.功能区布点法 多用于区域性常规监测 布点时先将监测地区按工业区、居民住宅区、工业和居住混合区、商业区、交通枢纽、清洁区（如公园、风景区）划分成若干个功能区，再按具体污染情况在各功能区设置一定数量的采样点。在污染源集中和人口稠密的地区多设采样点。,2.网格布点法 适用于多个污染源，且在污染源分布较均匀

8、的情况。 是将监测区域地面划分成若干均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或方格中心。 3.放射式(同心圆)布点法 主要用于多个污染源且重大污染源比较集中的情况下。 先找出污染群的中心，以此为圆心在地面上画若干个同心圆，再从圆心作若干条放射线，将放射线与圆周的交点作为采样点。,4.扇形布点法 适用于孤立源(高架点源) 如烟囱，且主导风向明显的地区。 以点源所在位置为顶点，主导风向为轴线，在下风向地面上划出一个扇形区域，其角度一般为45，不超过90。采样点就设在距点源不同距离的孤线上。 相邻两采样点之间的夹角为1020。 孤线的划分应在靠近最大浓度值的地方密一些， 以后疏一些。,图3.1 网格布点法,图3.2 同心圆布点法,图3.3 扇形布点法,表3.5 50m高烟囱排放污染物最大地面浓度出现位置与气象条件的关系,五、采样频率和采样时间,采样频率系指在一个时段内的采样次数。 采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间。 短期采样（仅适用于事故性污染） 长期采样 间歇性采样 二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度等因素确定。,表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时

9、间,表3.7 污染物监测数据统计有效性的规定,在大气环境质量标准中要求测定日平均浓度和最大一次浓度。若采用人工采样测定，应满足下列要求： 、应在采样点受污染最严重的时期采样测定。 、最高日平均浓度全年至少监测20天；最大一次浓度样品不得少于25个。 、每日监测次数不少于次。,六、采样方法、监测方法和质量保证,根据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监测方法选择采样方法和仪器。 尽可能选择国家标准方法空气和废气监测分析方法（第四版）,在大气污染监测中,目前应用最多的方法是分光光度法和气相色谱法，其次是荧光光度法、液相色谱法、原子吸收法。随着分析技术的发展，对一些含量低、难分离、危害大的有机污染物，越来越多采用仪器联用方法测定。如气相色谱-质谱（GC-MS）、液相色谱（LC-MS）、气相色谱-傅立叶变换红外光谱（GC-FTIR）等联用技术。 为获得准确和具有可比性的监测结果，监测方法应尽量统一和规范化。我国根据国际标准化组织（ISO）推荐的方法，结合自己的国情，于1990年出版了空气和废气监测方法一书，提出了80个监测项目，150多种监测方法，并将这些方法分为国标、推荐和试行三类，是我国目前进行大气污染监测的统一方法。,第三节 空气样品的采集方法和 采样仪器,适用于空气中污染物浓度较高或使用的测定方法灵敏度较高时。 常用采样器,一、直接采样法,常用100mL注射器采集有机蒸汽样品。采样时，先用现场气体抽洗2-3次，然后抽取100mL，密封进气口，带回实验室分析。样品存放时间不宜长，一般当天分析完。气相色谱分析法常采用此法取样。取样后，应将注射器进气口朝下，垂直放置，以使注射器内压略大于外压。,1、注射器采样,2、塑料袋采样 应选不吸附、不渗漏，也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋，如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，还有用金属薄膜作衬里（如衬银、衬铝）的塑料袋。 采样时，先用二联球打进现场气体冲洗2-3次，再充满样气，夹封进气口，带回实验室尽快分析。 3、采气管采样 采气管容

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