大气和废气监测与分析-注册环境工程师班

2023/1/311大气与废气监测与分析

陈玲（同济大学）2023/1/312大气污染物及其存在形态

已发现有危害而被人注意的就有一百多种，其中大部分是有机物。环境科学中用下列两种方法进行分类

按形成过程分类一次污染物二次污染物按存在状态分类分子状态污染物粒子状态污染物2023/1/313分子状态污染物

常温常压下以气体或蒸汽形式（苯、苯酚）分散在大气中的污染物质。根据化学形态，可将其分为五类：含硫化合物：

SO2、H2S、SO3、硫酸、硫酸盐；

SO2、甲醛缓冲溶液－副玫瑰苯胺分光光度法。含氮化合物：NO、NO2、NH3、硝酸、硝酸盐；

氮氧化物（以NO2计）：指空气中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。Saltzman法。碳氢化合物：C1-C5化合物、醛、酮、PAN；

总挥发性有机化合物（TVOC）：利用TenaxGC或TenaxTA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。碳氧化合物：CO、CO2；卤素化合物：HF、HCl。2023/1/314粒子状态污染物

颗粒物：分散在大气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在0.01-100μm之间，是一个复杂的非均匀体系。降尘：

粒径大于10μm的颗粒，如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大，比重大，易沉降，危害范围较小。

飘尘：

粒径小于10μm的粒子，粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中，具有胶体性质，又称气溶胶。易随呼吸进入人体，危害健康。2023/1/315空气质量监测中常用的定义术语总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100微米的颗粒物。可吸入颗粒物（PM10）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物。氮氧化物（以NO2计）：指空气中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。挥发性有机化合物（TVOC）：利用TenaxGC或TenaxTA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。铅（Pb）：指存在于总悬浮颗粒物中的铅及其化合物。2023/1/316(6)苯并[a]芘（B[a]P）：指存在于可吸入颗粒物中的苯并[a]芘。(7)氟化物（以F计）：以气态及颗粒态形式存在的无机氟化物。(8)年平均：指任何一年的日平均浓度的算术均值。(9)季平均：指任何一季的日平均浓度的算术均值。(10)月平均：指任何一月的日平均浓度的算术均值。(11)日平均：指任何一日的平均浓度(12)一小时平均：指任何一小时的平均浓度。(13)植物生长季平均：指任何一个植物生长季，月平均浓度的算术均值。(14)环境空气：指人群，植物，动物和建筑物所暴露的室外空气。(15)标准状态：指温度为273K，压力为101.325kPa时的状态。2023/1/317空气质量监测分类大气环境质量监测气体污染源监测

室内空气污染监测2023/1/318大气环境质量监测2023/1/319颗粒物质的测定大气中颗粒物质的检测项目有：

总悬浮颗粒物的测定

可吸入颗粒物浓度及粒度分布的测定

降尘量的测定

颗粒中化学组分的测定2023/1/3110可吸入悬浮颗粒物（漂尘）测定

测定可吸入颗粒物的方法有重量法（GB/T17095－1997）、压电晶体震荡法、β射线吸收法及光散射法。

重量法测定原理：使一定体积的空气进入切割器，将粒径10μｍ以上的微粒分离,小于这一粒径的微粒随着气流经分离器的出口被阻留在已恒重的滤膜上。根据采样前后滤膜的重量差及采样体积，计算出PM10浓度，以mg/m3表示（m3指标准状况下）。2023/1/3111其浓度按下式计算：

式中，c

—

可吸入颗粒物浓度，mg/m3；

G2—

采样后滤膜的重量，g；

G1

—

采样前滤膜的重量，g；

Vr

—

换算成标准状况下的采样体积，m3。2023/1/3112总悬浮颗粒物TSP的测定

总悬浮颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100微米的颗粒物。

测定方法：重量法（GB/T15432）。式中，TSP

—

总悬浮颗粒物含量，μg/m3；W1

—

采样后滤膜的重量，g；W0—

采样前滤膜的重量，gt

—

累计采样时间，min；QN

—

采样器平均抽气流量，m3/min；K—

常数，大流量采样器K=1×106；中流量采样器K=1×109。2023/1/3113二氧化硫（SO2）的测定

有四氯汞钾溶液吸收－盐酸副玫瑰苯胺分光光度法（GB8970-88）、甲醛缓冲溶液吸收－盐酸副玫瑰苯胺分光光度法（GB/T15262-94）、钍试剂分光光度法、紫外荧光法、电导法、库仑滴定法、火焰光度法、定电位电解法（HJ/T57－2000）。基本原理

二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解，释放出二氧化硫与副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫红色化合物，用分光光度计在577nm处测定。2023/1/3114浓度计算公式：

式中，c—

空气中SO2浓度，mg/m3；

A—

样品溶液的吸光度；

A0—

试剂空白溶液的吸光度；

a—标准曲线的截距（要求<0.005）；

b—标准曲线的斜率，吸光度·10ml/μg；

Vt—

样品溶液总体积，mL；

Va—

测定时所取样品溶液体积，mL；

Vs—

换算成标准状况（101.325kPa，273K）下的采样体积，L

2023/1/3115氮氧化物的测定

最常用的是Saltzman法(GB/T15435-95)、酸性高锰酸钾溶液氧化法、三氧化铬-石英砂氧化法。其中Saltzman法仅适于测二氧化氮的含量，酸性高锰酸钾溶液氧化法和三氧化铬-石英砂氧化法可以检测大气中氮氧化物总量。基本原理空气中的二氧化氮与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应，再与N-（1-萘基）乙二胺盐酸盐作用，生成粉红色的偶氮染料，于波长540～545nm之间用分光光度计测定其吸光度。2023/1/3116

用亚硝酸盐标准溶液绘制标准曲线时，二氧化氮的浓度计算：

式中，c—

空气中二氧化氮的浓度，mg/m3；

A

—

样品溶液的吸光度；

A0

—

空白试验溶液的吸光度；

b—

测得的标准曲线的斜率，（吸光度·mL）/μg；

a—

测得的标准曲线的截距；

Vt

—

采样用吸收液的体积，ml；

Vs

—

换算成标准状况下的采样体积，L；

D

—

样品的稀释倍数；

F—Saltzman实验系数：0.88（当空气中二氧化氮浓度高于

0.720mg/m3时，f值为0.77）。2023/1/3117气体污染源监测2023/1/3118污染源采样方法

污染源有害物质的测定，通常是用采样管从污染源的烟道中抽取一定体积的烟气，通过捕集装置将有害物质捕集下来，然后根据捕集的有害物质的量和抽取的烟气量，计算得出烟气中有害物质的浓度。根据有害物质的浓度和烟气的流量计算其排放量。2023/1/3119采样位置

在测定烟气流量和采集烟尘样品时，应尽可能将采样位置设在烟囱或地面管道气流平稳的管段中。

距离弯头、阀门和其它变径管段下游方向大于6倍直径处，在其上游方向大于3倍直径处。

水平烟道中尘粒浓度的分布不如垂直烟道均匀，因此在选择采样位置时，应优先考虑垂直烟道。

2023/1/3120采样孔和采样点圆型烟道采样点

矩形烟道采样点2023/1/3121有关烟气参数的测定

气温度:

玻璃水银温度计、热电偶温度计

烟气含湿量：重量法、冷凝法、干湿球法

烟气压力：皮托管和压力计

流速和流量：由于气体流速与气体动压的平方根成正比，可根据测得的动压计算气体的流速。进而根据管道截面积和测定出的烟气平均流速计算出烟气流量。2023/1/3122大气污染源固定源：工业污染源和固体、气体及液体燃料

流动源：液体、气体燃料

无组织排放源：工艺过程、扬尘、自然尘等

天然源：NOX、SO2、CO、VOCS、TSP、PM10、PM2.52023/1/3123甲苯、二甲苯和苯乙烯测定

（GB/T14677）基本原理用充填Tenax-GC的采样管，在常温条件下，富集空气或工业废气中的甲苯、二甲苯和苯乙烯，采样管连入气相色谱分析系统后，经加热将吸附成分全量导入附有氢焰离子化检测器的气相色谱仪进行分析。在一定浓度范围内，甲苯、二甲苯、苯乙烯的含量与峰面积或峰高成正比。2023/1/3124

根据色谱峰面积或峰高进行定量计算，各成分含量的计算式如下：

式中，c—气体中被测成分浓度，mm／m3

cs—标准样品被测成分加入量，ng；

hi—扣除空白后实测样品成分峰高或峰面积；

hs——标准样品成分峰高或峰面积；

Vnd——换算成标准状态下的采样体积，L。

2023/1/3125总挥发性有机物（TVOC）的测定

（GB50325-2001）

基本原理选择合适的吸附剂（TenaxGC或TenaxTA），用吸附管采集一定体积的空气样品，空气流中的挥发性有机化合物保留在吸附管中。采样后，将吸附管加热，解吸挥发性有机化合物，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。2023/1/3126硫酸盐化速率的测定硫酸盐化速率：指大气中含硫污染物演变为硫酸雾和硫酸盐雾的速度。测定方法：二氧化铅-重量法、碱片-重量法、碱片-铬酸钡分光光度法、碱片-离子色谱法等。2023/1/3127硫酸盐化速率测试原理

大气中的SO2、硫酸雾、硫化氢等与二氧化铅反应生成硫酸铅，用碳酸钠溶液处理，使硫酸铅转化为碳酸铅，