环境监测课件：第3章 空气和废气监测1

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 全球性问题【法新社华盛顿2014年1月20日电】来自中国的空气污染物飘过太平洋来到美国西海岸，而今天公布的一项研究结果称，美国的消费主义对此负有部分责任。研究发

2、现，中国排放的22%的一氧化碳和17%的黑碳与生产出口商品有关。该研究还剖析了二氧化硫和氮氧化物。“就这其中每一种污染物而言，约21%的出口相关的中国排放量都归因于中国对美出口，”发表在美国国家科学院学报月刊上的研究报告称。二、空气污染的危害 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

3、病，若与SO2共存，则危害更重。损害肝脏。且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。急性危害： 在某种特定条件下(谷地，盆地，无风或微风)出现递温层，并且有排出大量污染物的污染源，以使排放污染物扩散不出去，或是发生某种污染物的泄露事故，以使大气污染物浓度骤然增加，造成大气污染急性危害。 2.慢性危害定义：低浓度污染物长期作用于人体，会产生慢性远期效应，这种效应对人体的危害叫慢性危害，不易引起人们注意，很难鉴别。 案例1.1952年伦敦烟雾事件，四天内死亡4000人案例2.1930年，比利时马斯河谷

4、烟雾事件，死亡60人慢性1961年日本四日市哮喘事件：1955年以来，工业废气，粉尘，SO2年排放量13万吨，大气中SO2浓度超标56倍，500m厚的烟雾中漂浮着多种有毒气体和重金属粉尘。重金属微粒与SO2形成硫酸烟雾。1961年，哮喘病发作，患者中慢性气管炎占25%，支气管哮喘占30，哮喘支气管炎占10，肺气肿及其它呼吸道疾病占5，1967年，一些患者自杀，1971年，全市确认病人817人，死亡10人。 对动植物的危害1.70年代初，美国空气污染造成经济损失250亿美元/年2.臭氧使美国每年森林农作物经济损失超过30亿美元3.哥伦比亚的炼铜厂S02污染，使该厂南部52英里内30的树木，南部3

5、3英里内60的树木死亡或者严重受损。对材料的损坏是城市地区经济损失的一大原因 SO2,H2O,H2S使PbSO4PbS 白黑，油画变黄，腐蚀材料，腐蚀建筑材料，使橡胶制品脆裂，损坏艺术品，使有色材料退色。颗粒物沉积在高压浅色绝缘器件上，高湿度时可变为导体造成短路。比如电视机爆炸。对大气的影响大气中的污染物能改变大气的性质和气候的形式。1.CO2吸收地面的辐射，颗粒物对阳光的散射作用能改变地面温度，使温度上升或者下降2.细的颗粒物可降低能见度，使降水增加，雾增加3.改变大气的电学性质4.酸雨，已使世界上一些地区生态受到明显的伤害。造成酸雨的原因：SO2,NO2，我国南方酸雨比较严重三、空气污染源

6、自然源：沙尘、海盐、森林大火、生物排放人为源（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部门企业类别排 出 主 要 污 染 物电力火力发电厂烟尘、SO2、NOx、CO、苯并芘等冶金钢铁厂有色金属冶炼厂焦化厂烟尘、SO2、CO、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等烟尘(Cu、Cd、Pb、Zn等重金属)、SO2等烟尘、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烃类等化工石油化工厂氮肥厂磷肥厂氯碱厂化学纤维厂硫酸厂合成橡胶厂农药厂冰晶石厂SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烃类等烟尘、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶等烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等氯气、氯化氢、汞蒸气等烟尘、H2S、NH3、C

7、S2、甲醇、丙酮等SO2、NOx、砷化物等烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等砷化物、汞蒸气、氯气、农药等氟化氢等机械机械加工厂仪表厂烟尘等汞蒸气、氰化物等轻工灯泡厂造纸厂烟尘、汞蒸气等烟尘、硫醇、H2S等建材水泥厂水泥尘、烟尘等热电行业（二）交通运输工具排放的废气城市道路中心85%的一氧化碳、75%的二氧化氮和50%的碳氢化合物都来自机动车尾气。2001-2005,广州，汽车尾气64.3-79.5%2013/1/13 监测对象： 大气 区域空气质量 污染源（流动、固定） 室内 （三）室内空气污染源四、空气中的污染物及其存在状态 （一）分子状态污染物SO2、NOx、苯并【a】

8、芘、氟，臭氧、铅、一氧化碳 （二）粒子状态污染物 粒径大于l0m的颗粒物能较快地沉降到地面上，称为降尘。 粒径小于10m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）。组成：有金属尘埃、硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、氯化物、有机体化合物、放射性物质等。 粒径：不足一微米到上百微米， 飘尘（可吸入颗粒物）: 粒径小于10m的颗粒物；常见烟(0.01一l m)、雾(10 m以下)、灰尘。 降尘：大于10 m100 m的颗粒物。 Fine mode: 2.5m Coarse: 2.5m10m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

9、、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。 二次污染(继发性污染物，secondary pollutant) 产生原因： 排入大气中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作用下发生变化； 或与大气中的其他物质发生反应生成新污染物。六、空气中污染物浓度表示方法 （一）单位体积质量浓度 单位体积质量浓度是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）体积比浓度 体积比浓度是指100万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数，常用mL/m3和L/m3表示。 两种浓度表示方法之间的换算：正常空气成分按体积分数计算

10、是：氮占7808，氧占2095，氩占093，二氧化碳占003或：PPM, PPB, PPT 如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的某种全部压缩到一个标准大气压时其厚度，叫做柱浓度法，采用多布森单位（Dobson unit，多布森单位，简称D.U.）来表示。1DU定义为标准 大气压下0.01mm的厚度 。 例如大气中臭氧层的总厚度只有3毫米左右，柱浓度约为300 D.U.。臭氧洞被定义为臭氧的柱浓度小于200 D.U. 。柱浓度第二节 空气污染监测方案的制订一、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

11、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三、监测项目类别必测项目按地方情况增加的必测项目选测项目空气污染物监测TSP、SO2、NOx、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量CO、总氧化剂、总烃、PM10、F2、HF、B(a)P、Pb、H2S、光化学氧化剂CS2、Cl2、氯化氢、硫酸雾、HCN、NH3、Hg、Be、

12、铬酸雾、非甲烷烃、芳香烃、苯乙烯、酚、甲醛、甲基对硫磷、异氰酸甲酯等 空气降水监测pH、电导率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42、NO3、Cl表3.2 空气污染常规监测项目大气环境自动检测系统监测项目必测项目选测项目二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物或飘尘、一氧化碳臭氧、PM2.5、臭氧、总碳氧氢化合物四、监测站(点)的布设（一）布设采样站(点)的原则和要求（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市区人口/万人SO2、NOx、TSP灰尘自然沉降量硫酸盐化速率400720 3030 40表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目市区人口

13、/万人可吸入颗粒物SO2NOx氧化剂CO风向、风速100221111100 400552222400 80088434280010105453PM2.5在线监测（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.扇形布点法先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、清洁区等，再根据具体情况设置一定数量的采样点。图3.1 网格布点法将监测区域地面划分为若干均匀网状方格，采样点设在二条直线的交点或方格中心。网格大小视污染源强度、人口分布及人力物力条件等而定。适用于污染源分布较均匀、无组织排放、面源监测。图3.2 同心圆布点法 主要适用于多个污染源构成的污染群，且

14、大污染源较集中的地区。 同心圆半径视具体情况而定，如4、10、20、40km，从里向外各圆周上分别设4、8、8、4个采样点。图3.3 扇形布点法主要适用于孤立的高架点源且主导风向明显的地区。 扇形角度一般为45-900 ，采样点设在距点源不同距离的若干弧线上，每条弧线设34个采样点。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大气稳定度最大浓度出现位置(相当于烟囱高度的倍数)不稳定5 10中性20左右稳定40以上a.环链形：水平和垂直方向上摆动剧烈，容易分裂而消散，距离增大，浓度迅速降低。多出现在午后低层大气不稳定，在晴朗的夏天午后为常见。 b.锥形：多出现在阴天、风速

15、较大、低层大气处于中性平衡时，或在早晚大气温度层结转换的过渡时刻,烟羽从烟囱到达地面的距离比环链形烟羽长。 c.扇形：俯视外形呈扇形多出现在晴朗夜间或早晨，低层风小、气温自下向上增高、大气处于稳定状态时。扇形烟羽内部的污染物浓度很高，当遇到山地、丘陵或高大建筑物时，污染物还会下沉，造成地面污染。 d.漫烟形（熏烟形）:多出现在日出后辐射逆温被破坏时。烟羽上升扩散受到逆温层的阻挡，高浓度的烟羽会迅速扩展到地面，造成地面的严重污染。 烟雾事件大都是在这种情况下发生的。 e.屋脊形（上升形）：多出现在傍晚，当烟轴之下至地面间气层稳定而烟轴之上气层不稳定.五、采样频率和采样时间采样频率系指在一个时段内

16、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。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间监测项目采样时间和频率二氧化硫隔日采样，每天连续采样240.5 h，每月1416 d，每年12个月二氧化氮(或氮氧化物)同二氧化硫总悬浮颗粒物隔双日采样，每天连续采样240.5 h，每月56 d，每年12个月灰尘自然沉降量每月采样302 d，每年12个月硫酸盐化速率每月采样302 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取值时间数据有效性规定SO2、NOx、NO2年平均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TSP、PM10、PM2.5、Pb年平均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SO2、NOx、NO2、CO日平均每日至少有18 h的采样时间TSP、PM10、