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第三章 空气和废气监测9._图文

第三章 空气和废气监测

大气污染监测(1)主要内容:
第一节、大气污染概述
第二节、大气监测方案的制定

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第三节、大气样品的采集方法和仪器
第四节、气态和蒸气态污染物的测定

第一节 大气污染概述

大气、空气和空气污染
氮78.06%
对人类有影响的: 距地面10km

氧20.95%
氩0.93%

地球 半径

大气 厚度

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

大气污染
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大气中一些物质的含量超过正常本底, 对人体、生物、物体产生不良影响的大 气状况。

大气污染物对人类的影响
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一个人每次呼吸约需0.5L空气,每天呼吸空 气总量约为6-12m3,停止呼吸几分钟就可 能死亡 影响人类健康的途径
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通过皮肤、眼睛粘膜的表面直接接触 通过消化道系统食入含大气污染物的水、食物 通过呼吸道系统吸入被污染的空气 污染物的性质、成分、浓度、持续作用时间、 作用部位 人体的敏感性(性别、年龄、健康状况等)

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产生的危害取决于:
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危害类型
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直接危害


引起急性中毒。如1952年伦敦烟雾事件, 比历年同期多死亡3000多人 诱发疾患或慢性中毒
刺激作用

– –



产生三致效应。如云南宣威县,民用煤 烟中PAH污染,居民肺癌死亡率居全国 之首

危害类型
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间接危害

– –

飘尘降低大气透明度,减弱阳光照度
影响生物生长、天气、气候 影响建筑物、名胜古迹、设备器材、 腐蚀玷污



一定条件下,粉尘引起爆炸

大气污染的来源
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污染来源
自然污染 火山爆发、尘暴、森林火灾

工业烟囱、民用烟囱 固定源 工业排气筒 污染来源 交通运输工具:飞机、汽车、 人为污染 轮船 移动源 宇航运载工具:火箭 核武器、毒性武器(毒气弹)

污染物分类
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一次污染物 → 大气作用 → 二次污染物
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一次污染物:烟囱排放的SO2、NO2,汽车排放的二 氧化碳、烃等 大气作用:光化学反应等污染物之间的反应 二次污染物:SO3、H2SO4、O3等

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大气污染物的存在状态
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种类繁多、形态多样、分子大小不一、
性质复杂,现已知有100多种。

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按存在状态分有气态状污染物和颗粒状
污染物

气态状污染物
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常温下以气体和蒸汽的形态存在于大气中
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碳氢化合物CH4, C2H4 碳氧化合物CO, CO2 硫化物:SO2, SO3, H2SO4, H2S 氮化物:NO, NO2, NH3 氧化剂:O3 苯、苯酚等挥发性大、熔点低的化合物――蒸汽状 以分子状态分散于大气中,能与空气任意混合 扩散速度受气流和温度影响,通常与气流速度基本相同 扩散速度与它们的比重有关,比重小的上浮,如CH4,比重大 的下沉,如Hg

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特点
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颗粒状污染物
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常以多分子“集合体”存在于大气中,运动时惯 性大 气溶胶
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以胶体状态悬浮于空气中的固体或液体微粒,是一种分 散体系,其中分散介质是空气,分散相是固体或液体 烟:固体气溶胶。高温下物质通过蒸发或升华以蒸汽状 进入大气,冷凝后以极微细的固体质点散布于空气中, 即固体气溶胶(烟)。如铅烟、氧化锌烟等 雾:液体气溶胶。如硫酸雾

大气污染物浓度的表示方法
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单位空气体积中某种污染物质的含量

重量浓度:mg/m3, ug/m3 体积浓度
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体积百分数:78.1%氮气,21%氧气 体积百万分率:ppm, mL/m3 体积十亿分率:ppb, uL/m3 只适用于气态状污染物,不能用于颗粒状污染物

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气体体积与P、T有关,为使结果有可比性,应将 不同温度和压力下的体积换算成标准状态下的体 积——气体状态方程。

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环境空气质量标准(GB 3095-1996) 本标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分 级、污染物项目、取值时间及浓度限值,采样与分析 方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范 围的环境空气质量评价。环境空气质量功能区分为三 类:一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特 殊保护的地区;二类区为城镇规划中确定的居民区、 商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地 区;三类区为特定工业区。空气环境质量分为三级: 一类区执行一级标准,二类区执行二级标准,三类区 执行三级标准。共限定了六种污染物的浓度值:SO2、 TSP、PM10、NOx、NO2、CO、O3、Pb、B[a]P、F。标准 同时配有各项污染物分析方法

第二节 大气污染监测方案的 制定

项目、点位、范围、制度

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一、监测目的 二、有关资料的收集
三、监测项目的确定 四、大气监测网点的布设 五、采样时间和频率的确定 六、采样方法和仪器 七、大气监测方法及质量保证

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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、有关资料的收集
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污染调查 ? 工业布局 ? 污染源分布 ? 气象、地形 ? 人口分布

三、监测项目
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参见P154表3-2 空气污染常规监测项目 分必测和选测项目 大气环境自动监测系统监测项目(参考修订版)

四、大气监测网点的布设
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布点原则
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应包括整个监测范围内高、中、低三种浓度区 下风向为主要监测区,应多布点,上风向少设, 作为对照点 城市、工矿区多设,人口密度大多设,经常超标 地方多设,郊区农村少设 采样点高度适当确定

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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

市区人口/万人 <50 50~100

SO2、NOx、TSP 3 4

灰尘自然沉降量 ≥3 4~8

硫酸盐化速率 ≥6 6 ~ 12

100 ~ 200
200 ~ 400 >400

5
6 7

8 ~ 11
12 ~ 20 20 ~ 30

12 ~ 18
18 ~ 30 30 ~ 40

表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目
市区人口/万人 可吸入颗粒 物 SO2 NOx 氧化剂 CO 风向、风 速

≤100
100 ~ 400 400 ~ 800 >800

2
5 8 10

2
5 8 10

1
2 4 5

1
2 3 4

1
2 4 5

1
2 2 3

布点方法-环境大气布点法
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功能区布点法
用于区域性常规监测。先分区,再设置采样点,各功能 区的采样点数不要求平均,污染源集中的地方应多设置采样 点。

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网格状布点法
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确定调查区域范围 按地理坐标进行网格分割(等密度或非等密度) 在特定位置布设一定的控制点 适用于面源或线源

图3.1

网格布点法

布点方法-环境大气布点法
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同心园轴线布点法(适于点源)
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以排放污染源为圆心 同心圆半径――排放物性质、气象条件等 主导风向主轴、放射线 圆周与放射线交点

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扇形布点法

图3.2 同心圆布点法

图3.3 扇形布点法

布点方法-作业场所采样布点
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场所不大时,在工人操作、休息场所

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场所大时可采用:功能区布点法、网格状布点
(3m x 3m)、同心圆布点法、扇形布点法

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大气采样高度

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距地面0.50-1.80米(通常1.5米),人的呼 吸带

五、采样时间和频率
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参见P158表3-7

表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间

监测项目
二氧化硫 二氧化氮 (或氮氧化物)

采样时间和频率
隔日采样,每天连续采样24±0.5 h, 每月14~16 d,每年12个月 同二氧化硫

总悬浮颗粒物
灰尘自然沉降量 硫酸盐化速率

隔双日采样,每天连续采样24±0.5 h, 每月5~6 d,每年12个月
每月采样30±2 d,每年12个月 每月采样30±2 d,每年12个月

表3.7 污染物监测数据统计有效性的规定
污染物 SO2、NOx、NO2 TSP、PM10、Pb SO2、NOx、NO2、CO TSP、PM10、B(a)P、Pb 取值时间 年平均 年平均 日平均 日平均 数据有效性规定 每年至少有分布均匀的144个日均值,每 月至少有分布均匀的12个日均值 每年至少有分布均匀的60个日均值,每月 至少有分布均匀的5个日均值 每日至少有18 h的采样时间 每日至少有12 h的采样时间

SO2、NOx、NO2、CO、O3
Pb

1小时平均
季平均 月平均

每小时至少有45 min的采样时间
每季至少有分布均匀的15个日均值,每月 至少有分布均匀的5个日均值 每月至少采样15 d以上

F

植物生长季平均
日平均 1小时平均

每一个生长季至少有70%个月平均值
每日至少有12 h的采样时间 每小时至少有45 min的采样时间

六、采样方法和仪器
一、直接采样法
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(一)注射器采样 (二)塑料袋采样

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(三)采气管采样
(四)真空瓶采样

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图3.5 真空采气瓶示意图

图3.4 采气管示意图 图3.6 真空采气瓶抽真空装置示意图

二、富集(浓缩)采样法

(一)溶液吸收法

图3.7 气体吸收管(瓶)示意图

(二)填充柱阻留法
吸附型填充柱,分配型填充柱,反应型填充柱。
颗粒状填充剂 空气
﹡﹡﹡﹡﹡﹡

。。。。。。。 组分

抽气泵

图3.8 填充柱阻留法示意图

(三)滤料阻留法

图3.9 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图

(四)低温冷凝法

(五)静电沉降法

图3.10 低温冷凝采样装置示意图

(六)扩散(或渗透)法 (七)自然积集法

1. 降尘试样采集

图3.10 标准集尘器示意图 图3.11 干法采样集尘器示意图

2. 硫酸盐化速率试样的采集
常用二氧化铅法和碱片法

三、采样仪器
(一)组成部分 收集器,流量计,采样动力。

皂膜流量计

孔口流量计
1.隔板;2.液柱;3.支架

转子流量计
1.锥形玻璃管;2.转子

图3.13 几种常用的流量计示意图

(二)专用采样器
1. 空气采样器
流量计

采样泵

收集器 定时器 图3.15 大气采样器实物照片

2. 颗粒物采样器
(1)总悬浮颗粒物采样器

图3.16 大流量采样器结构示意图

(2)可吸入颗粒物采样器

图3.17 TSP采样器实物照片

图3.18 旋风分尘器原理示意图

图3.19 向心式分尘器原理示意图

图3.20 三级向心式分尘器 原理示意图

图3.21 撞击式分尘器示意图

(3)个体剂量器
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佩戴在人体上,可以随人体活动连续地采样, 反应人体实际吸入的污染物的量; 由外壳、扩散层和收集剂三部分组成; 可以根据待测成分的不同,改变收集剂的组 成。

七、大气监测方法及质量保证
监 测 方 法
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化学监测——以化学反应为基础,设备简单、经 济、易行,有一定可靠性。国内外普遍采用 仪器监测——建立在仪器分析的基础上,灵敏度 高,操作简便、速度快,易于自动化,但仪器较 贵。 生物监测——利用生物(动物、植物)对污染物 的反应来监测

?监测过程的质量保证程序、方法和措施见

第九章


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