大气监控及案例分析

1、大气监控及具体的案例分析环境工程主要内容（1）大气环境简介（2）大气监测方案和方法（3）大气污染的控制（4）相关环评案例分析环境要素 环境的总体质量是通过各环境要素的质量表现出来的。 环境要素也称作环境基质，是构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分。 环境要素特点（1）最小限制律 整个环境的质量受到环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所制约，即环境诸要素中处于最劣状态的那个环境要素控制环境质量的高低，而不是由环境诸要素的平均状态决定，也不能采用处于优良状态的环境要素去代替和弥补。所以，人们在改善整个环境质量时，首先应改造最劣的要素。（2）等值性 等值性说

2、明环境要素对环境质量的作用。 各个环境要素无论在规模上或数量上存在什么差异，只要它们是处于最劣状态，那么对于环境质量的限制作用没有本质的区别，就具有等值性。等值性与最小限制律有着密切联系，前者主要对各个要素的作用进行比较，而后者强调制约环境质量的主导要素。（3）环境整体性 环境诸要素之间产生的整体环境效应不是组成该环境各个要素性质的简单叠加，而是在个体效应基础上有着质的变化。也就是说，环境整体性质能够体现环境诸要素的某些特征，但未必反映出各要素的全部特点，而是各要素综合作用后更为复杂的性质。一.大气环境简介（一）大气圈简介 大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切

3、的上界，在2000 16000 公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。大气的密度随着高度的升高而减小，大约30%的大气质量集中在3000米以下的大气层里；5500米高度是个中线，以上和以下的大气质量是相等的。与人类活动息息相关的天气现象和天气系统主要发生在对流层中，对流层的厚度在中纬度地区为10公里左右。 （二）大气的分层 根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、臭氧层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。 （三）大气成分： 地球上的大气，有氮、氧、氩等常定的气体成分，有二氧化碳

4、、一氧化二氮等含量大体上比较固定的气体成分，也有水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等变化很大的气体成分。其中还常悬浮有尘埃、烟粒、盐粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、细菌等固体和液体的气溶胶粒子。 下面给大家介绍一些与环境问题有关的大气成分：（1）臭氧 来源：高空通过光化作用，低空通过闪电或有机物氧化及高空传输。 作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生物免受过量紫外线的灼伤。 分布：自然大气中含量很少。随高度分布不均匀，也随纬度和时间而异。（2）微粒 种类：固体微粒与液体微粒。影响：影响太阳辐射传输，使能见度变低，有的能起凝结核的作用。（3）水汽： 来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。 分布：随时间、地点变化

5、很大。在铅直方向，一般随高度增加而减少。 影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。对生物的生长和发育有重要影响。（4）二氧化碳： 来源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。 现状：在大气中的含量有增加的趋势。 影响：强烈吸收地面的长波辐射， 引起温室效应的加剧。（四）几种典型的大气污染（1）煤烟型污染 主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2、CO和 微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且 风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染 物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。（2）交通型污染 污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。主要污染物是CO、NOX和HC。在相对湿度较低的夏 季睛天，交通污染严重

6、的地区可能会出现典型的二次污染光化学烟雾。它对人体、动植物、材料 均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。（五）大气污染的危害 （1）大气污染对人体和健康的伤害 大气污染物主要通过三条途径危害人体：一是人体表面接触后受到伤害，二是食用含有大气污染物的食物和水中毒，三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。从下面的表格中，可以看到：各种大气污染物是通过多种途径进入人体的，对人体的影响又是多方面的。而且，其危害也是极为严重的。 （2）大气污染危害生物的生存和发育 大气污染主要是通过三条途径危害生物的生存和发育的：一是使生物中毒或枯竭死亡，二是减缓生物的正常发育，三是降低生物对病虫害的抗御能力。植物

7、在生长期中长期接触大气的污染，损伤了叶面，减弱了光合作用；伤害了内部结构，使植物枯萎，直至死亡。各种有害气体中，二氧化硫、氯气和氟化氢等对植物的危害最大。大气污染对动物的损害，主要是呼吸道感染和食用了被大气污染的食物。其中，以砷、氟、铅、钼等的危害最大。大气污染使动物体质变弱，以至死亡。大气污染还通过酸雨形式杀死土壤微生物，使土壤酸化，降低土壤肥力，危害了农作物和森林。（3）大气污染对物体的腐蚀 大气污染物对仪器、设备和建筑物等，都有腐蚀作用。 如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。（4）大气污染对全球大气环境的影响 大气污染发展至今已超越国界，其危害遍及全球。对全球大气的影响明显表现

8、为三个方面：一是臭氧层破坏，二是酸雨腐蚀，三是全球气候变暖。二.大气监控大气监测主要是监视和测定空气中的污染物种类及其含量。这些污染物以分子状态和颗粒状态存在于空气中。下表为空气中的主要污染物及其来源。（一）监测范围与监测对象检测范围的划分应根据监测目的和污染物排放情况，以及所在地区的自然条件和敏感区分布等因素来确定。例如，当监测范围附近有居民密集区、风景区、名胜古迹区时，选定的监测范围应将其包括在内；在主导风向的下风侧，监测范围可适当放大，而在上风侧可适当缩小其范围。此外，由于大气污染物的浓度与气象条件有着密切的联系，因此在监测大气污染物的同时，还需测定风向、风速、气温、气压和气象湿度等气象

9、要素。 （二）空气监测的采样技术空气监测采样点的确定（1）监测点位置的布设原则a监测位置应具有较好的代表性，可以反映一定地区范围内的空气环境污染水平及质量。b设点时应考虑到当地的自然地理环境、交通和工作条件。c采样点的位置应包括整个监测区域的高浓度、中浓度和低浓度三种不同的地方。空气监测采样点的确定（1）监测点位置的布设原则a监测位置应具有较好的代表性，可以反映一定地区范围内的空气环境污染水平及质量。b设点时应考虑到当地的自然地理环境、交通和工作条件。c采样点的位置应包括整个监测区域的高浓度、中浓度和低浓度三种不同的地方。d在污染源比较集中、主导风向比较明显的情况下，污染源的下风方向为主要监测

10、范围，应布设较多的采样点，上风方向布设少量点作为对照。e对于不同污染状况应遵循：工业密集的城区和工矿区，采样点要多设一些 ，郊区和农村则少些；人口密度大的地区采样点的数目要多些，而人口密度小的地区则可少些，经常超标的地区采样点数目多一些。（2）监测点的布设方法监测点位置的布设方法大致有如下五种。a网格布点法 这种布点法适用于待监测的污染源分布非常分散（面源为主） 的情况。这种布点方法随机性强，能较好地反映污染物的空间分布，故多用于城市大气的常规监视性监测中。b同心圆多方位布点法 该布点法适用于多个污染源且重大污染源相对集中及其所在地区风向多变的情况。其布点方法是：以排放源为圆心，在射线和不同半

11、径的同心圆交点上布点。c扇形布点法 扇形布点法适用于监测区域内风向变化不大时孤立的高架点情况。d配对布点法该方法适用于线源。例如对公路和铁路建设工程进行环境分析监测。e功能分区布点法。多用于区域性常规监测。该方法通常的做法是按工业区、居民稠密区、交通频繁区、清洁区等分别设若干个监测点，再按具体污染情况和人力物力条件在各功能区设置一定数量的采样点。各功能区采样点的数量不要求平均， 一般污染源较集中的工业区和人口较多的居住区可多设一些。（三）空气的采样方法：大气的采样方法很多，选择时要考虑污染物在大气中的存在状态、污染物的浓度以及分析方法的特点等因素 。采集大气样品的方法有直接采样法和浓缩采样法两

12、大类。当大气中被测组分浓度较高，或者所用分析方法很灵敏时，一般用直接采样法采取少量样品就可满足分析需要。对很多污染物质来说 直接取样还远不能满足分析的要求，此时需要采用一定的方法将大量的空气样品进行浓缩，使其满足分析方法灵敏度的要求。另一方面 浓缩样品取样法取样时间一般都较长，所得的分析结果是在浓缩采样时间内的平均浓度。所以，它更能反应人体接触的真实情况。浓缩空气样品通常采用的方法有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法和滤料采集法等。（四）标准气的配置 为了便于污染物的监测分析，需要将采集到的空气样品配置成标准气体。标准气的配置主要有静态配气法和动态配气法两种。 静态配气法是把一定量气态或蒸气态

13、的原料气加到已知体积的容器中，然后加入稀释气体，混合均匀。根据加入的原料气和稀释气的量以及容器的容积，即计算出气体的浓度。 动态配气法能连续不断地配制并供给一定浓度的标准气，为此需要一个能连续不断供给原料气的气源， 一般常用钢瓶或渗透管。两种配气方法的比较颗粒物的测定 (1)总悬浮颗粒物 总悬浮颗粒物（TSP）的测定是指一定体积的空气通过已恒重的滤膜，空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，计算出TSP的质量浓度。（五）颗粒态污染物的测定方法(2)可吸入颗粒物（飘尘）1.重量法o根据采样流量不同，分为大流量采样重量法和小流量采样重量法o大流量法使用带有10 m以上

14、颗粒物切割器的大流量采样器采样o小流量法使用小流量采样器2.压电晶体振荡法（2 2）石英晶体飘尘测定仪工作原理）石英晶体飘尘测定仪工作原理3. 射线吸收法射线吸收法（3 3）射线飘尘测定仪工作原理射线飘尘测定仪工作原理（五）主要气态污染物的测定方法(1)二氧化硫 1 四氯汞钾溶液吸收四氯汞钾溶液吸收- -盐酸副玫瑰苯胺分光光度法盐酸副玫瑰苯胺分光光度法o原理：用氯化钾和氯化汞配制成的四氯汞钾吸收液吸收气样中的二氧化硫，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，该络合物再与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色络合物，其颜色深浅与SO2含量成正比，用分光光度法测定o采样：在采样、运输和储存过程中，要避免日光直接

15、照射 2 钍试剂分光光度法钍试剂分光光度法o原理 大气中的SO2用过氧化氢溶液吸收并氧化为硫酸。硫酸根离子与过量的高氯酸钡反应，生成硫酸钡沉淀，剩余钡离子与钍试剂作用生成钍试剂-钡络合物（紫红色）。根据颜色深浅，间接进行定量测定 标准曲线的绘制 将采样后吸收液定容（同标准色列定容体积），按照上述方法测定吸光度3 荧光法 测定原理：大气样品在波长190230 nm紫外光下照射，SO2吸收紫外光被激发至激发态, 返回基态时发射330nm的荧光，荧光强度与 SO2浓度成正比4 其他监测方法（1）恒电流库仑滴定法（2）溶液电导法 （2）二氧化氮 1 盐酸萘乙二胺分光光度法o原理：用冰乙酸、对氨基苯磺酸

16、和盐酸萘乙二胺配成吸收液采样，大气中的NO2被吸收转变成亚硝酸和硝酸，在冰乙酸存在的情况下，亚硝酸与对胺基苯磺酸发生重氮化反应，然后再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料o 标准曲线的绘制o 试样溶液的测定：按照绘制标准曲线的条件和方法测定采样后的样品溶液吸光度2 2 化学发光法化学发光法o原理：某些化合物分子吸收化学能后，被激发到激发态，再由激发态返回至基态时，以一定波长的光量子的形式释放出能量，这种化学反应称为化学发光反应。利用测量化学发光强度对物质进行定量分析测定的方法称为化学发光分析法o化学发光NOx监测仪 以O3为反应剂的氮氧化物监测仪可以测定大气中NO、NO2及其总浓度3 原电

17、池库仑滴定法 库仑池中有两个电极，一是活性炭阳极，二是铂网阴极，池内充0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH=7）和0.3 mol/L碘化钾溶夜。当进入库仑池的气样中含有NO2时，则与电解液中的I-反应，将其氧化成I2，而生成的I2又立即在铂网阴极上还原为I，便产生微小电流。在一定条件下，微电流大小与气样中NO2浓度成正比，故可根据法拉第电解定律将产生的电流换算成NO2的浓度，直接进行显示和记录。 测定总氮氧化物时，需先让气样通过三氧化铬氧化管，将NO氧化成NO2（3）臭氧 1. 1.硼酸碘化钾分光光度法硼酸碘化钾分光光度法 根据标准曲线建立的回归方程式，按下式计算气样中O3的浓度：式中：A1

18、 A2总氧化剂样品溶液和零气样品溶液的吸光度； f样品溶液最后体积与系列标准溶液体积之比； a回归方程式的截距； b回归方程式的斜率(吸光度/ g O3)； VN标准状态下的采样体积(L)。123/NfAAaOmgLb V2. 靛蓝二磺酸钠分光光度法 用含有靛蓝二磺酸钠的磷酸盐缓冲溶液作吸收液采集空气样品，则空气中的O3与蓝色的靛蓝二磺酸钠发生等摩尔反应，生成靛红二磺酸钠，使之褪色，于610nm波长处测其吸光度，用标准曲线法定量空气样品中待测样组份的浓度按下式计算： 式中：c空气样品中待测组份的浓度，g/m3； F样品管中组份的质量，g； B空白管中组份的质量，g； V0标准状态下的采样体积，

19、L。3010FBcV（4）氨气o纳氏试剂分光光度法 以稀硫酸溶液吸收氨，以氨离子形式与纳氏试剂反应生成黄棕色的络合物，该络合物的色度与氨的含量成正比，在420 nm波长处进行分光光度法测定o次氯酸钠水杨酸分光光度法 氨被稀硫酸吸收液吸收后，生成硫酸铵。在亚硝基铁氰化钠存在的情况下，氨离子、水杨酸和次氯酸钠反应生成蓝色化合物，根据颜色深浅，用分光光度计在697 nm波长处进行测定 （5）总挥发性有机物 测定总挥发性有机物通常采用气相色谱法。将采样吸附管加热，解析挥发性有机物，待测样品随惰性载气进入毛细管气相色谱仪。用保留时间定性，峰高或峰面积定量。三.大气污染的控制 无论是大气污染源、污染物、污

20、染类型还是大气污染的危害，都具有多样性。 目前对大气污染的控制，主要采取四种方式： 清洁能源、绿色交通、环境自净、末端处理。太阳能20502000年 代石油煤天然气核能水能195019000.6018500.20.4占能源比例包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用； 新能源的开发；各种节能技术等新能源的开发；各种节能技术等 （一）清洁能源清洁能源的典型案例洁净煤技术 洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术，主要包括煤炭洗选、加工、转化、先进发电技术、烟气净化等方面的内容。（二）绿色交

21、通 我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。 应对措施：合理的交通规划、发展清洁汽车 。绿色交通的典型案例上海的新世纪交通蓝图 加快轨道交通建设：形成地铁、城市轻轨、新型有轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系。 建设约650公里的高速公路网路：实现15分钟上网、30分钟互通、60分钟抵达的“15、30、60”目标。 公交优先：大力发展轨道交通，优化调整地面交通，适度发展小汽车，限制摩托车，逐步替换助动车。末端治理 推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了大气污染的产生。对于已经产生的污染，则需进行末端治理。 相关技术：除尘、脱硫 、氮氧化物的治理

22、技术、氟化物的治理技术。环境自净 污染物经过末端治理达到排放标准后被排入大气，但此时它们的浓度一般要高于环境空气质量标准，要使其进一步达标将要依靠环境的自净作用。 相关措施：利用气象规律稀释污染物、加强绿化。环境自净的典型案例城市绿化的实施需要五律协同 自然：植物配植的适地适树原则 技术：园艺人员要有相当的专业知识与技术 环境：城市绿化应兼顾和谐与无污染 经济：建立一套完善的市场机制保证其正常运行 社会：城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式四.相关环评案例分析 拟建的徐州坝山环保热电厂是徐州市供热规划中要建设的城区骨干热电厂之一。该厂为215MW新建燃煤机组，辅助及配套工程主要有输煤系统

23、、循环水系统、化学水处理系统、贮灰场和配电装置等，主要环保工程有烟气脱硫系统、脱硝装置、静电除尘器、布袋除尘器、烟囱和工业废污水处理系统等。 主要对拟建的徐州坝山环保热电厂建成以后可能对大气环境产生的影响（后果）进行的系统识别、预测和评估。从而鼓励在规划和决策中考虑环境因素，最终达到更具环境相容性的人类活动。 评测标准 评价区内执行环境空气质量标准（GB3095-1996）中的二级标准。排放标准执行火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2003）第三时段的要求。 评价范围 评价范围是一般不应小于1014Km。复杂地形取下限10Km。评价因子 拟建工程废气主要来源于建设前的扬尘、施工机械排放

24、的燃油废气，建成后燃煤锅炉产生的烟气，废气中主要污染物为SO2、NOx （NO2）和TSP（PM10）。 现状监测（1）监测布点 根据拟建项目工程废气的污染特征，结合厂址周围自然环境和居民区分布情况，本次空气环境监测仅在评价区域内至少布设6个环境空气监测点，布点位置在厂区主导风向下风向飞机场、土山寺村、30中学、东郭庄、下河头村、东苑居住区和绿地花园等敏感点附近周围四个点 （2）监测项目、采样时间及分析方法 根据工程分析可知，本工程建成投产后的大气污染物主要是锅炉烟气，因此选择TSP、SO2作为空气环境监测项目。 本次空气环境监测数据选为20002004年徐州市区监测数据。大气现状监测资料徐州

25、市区SO2、NOX、TSP监测结果见表3.3-1、表3.3-2、表3.3-3。 表3.3-1 SO2监测结果年份年均值（mg/ Nm3）日均浓度（mg/ Nm3）日均浓度超标率%2008 0.029 0.002-0.126 02009 0.035 0.002-0.179 02010 0.060 0.005-0.192 02011 0.080 0.010-0.328 12.72012 0.069 0.005-0.266 0 表3.3-2 NOx（NO2）监测结果年份年均值（mg/ Nm3）日均浓度（mg/ Nm3）日均浓度超标率%2008 0.047 0.018-0.147 3.12009 0.

26、043 0.010-0.153 1.92010 0.042 0.015-0.105 02011 0.047 0.016-0.108 02012 0.039 0.010-0.091 0 表3.3-3 TSP（PM10）检测结果年份 年均值（mg/ Nm3） 日均浓度（mg/ Nm3） 日均浓度超标率%2008 0.335 0.066-0.741 1692009 0.363 0.101-0.859 2202010 0.237 0.061-0.775 1792011 0.211 0.030-0.716 1492012 0.140 0.043-0.284 9排烟状况 本工程采用循环流化床炉内脱硫，脱硫

27、效率为85%，SO2排放浓度为376.5mg/Nm3；采用1电厂+布袋除尘器，除尘效率为99.87%，烟尘排放浓度控制在47.2mg/ Nm3；循环流化床锅炉固有的低温燃烧特性使NOX排放大为减少，其浓度在260 mg/Nm3以下。大气污染物排放全部优于火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2003）第3时段的最高允许排放浓度。环境空气影响预测及评价前提条件 a）本期工程建设规模为215MW机组； b）选择污染物排放量较大的校核煤种进行预测； c）全烟气脱硫脱硝，脱硫效率分为85，SO2的排放浓 度为376.5mg/Nm3;。总除尘效率为99.87%（采用1个静电除尘器+1个布袋除尘器）； d）本工程评价范围内目前没有其他在建或者正在开展前期工作的其他排放同类污染物的项目。预测模型及参数的选择（1）有风时，大气稳定度为B级，在中性和不稳定条件下：当烟气释放率Qh大于或等于2100KJ/s,且烟气温度与环境温度的差值T大于或等于35K时： 注：本项目Qh=7362.5KJ/s ，T=104.7K atTTTtvahTTQPQ35. 0式中 ： 烟气热状况与地表状况系数； 烟气热释放指数； 排气筒高度指数， 烟气热释放率，KJ/s H排气筒距地面几何高度，m； 大气压力，hPa0n1n2nhQaP 实际排烟率， 烟气出口温度与环境温度差，K； 环境大气温度，