空气质量监测方案制定课件

主讲教师周国强5空气质量监测

1空气质量监测方案制订

基础知识及常用术语1空气质量监测方案2空气质量监测方案制订33任务1空气质量监测方案制订1.1空气及其组成（1）（2）（3）干洁空气：除去水汽和杂质的气体水汽：含量变化较大，0～4%杂质：悬浮于大气中的固体颗粒大气：包围在地球周围的气体，厚度1000～1400km空气：对人类及生物生存起重要作用的气体层，近地面约10km内图大气圈层垂直结构

对流层占总质量的95%随H↑，T↓，0.65℃/100m常出现复杂气象现象，对流/逆温等污染物集聚区域1.2空气污染过程要素空气污染污染源大气作用受体++

由于人类活动或自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或污染环境的现象。1.3空气污染物根据污染物存在状态（1）分子状态污染物粒子状态污染物分子状态污染物含硫化合物：SO2、H2S；SO3、硫酸、硫酸盐含氮化合物：NO、NO2、NH3；硝酸、硝酸盐碳氢化合物：C1-C5化合物；醛、酮、PAN碳氧化合物：CO、CO2卤素化合物：HF、HCl粒径＞100比重较大，在重力作用下易沉降降尘粒径＜10，PM10比重小，飘浮在大气中，随呼吸进入人体而危害健康（PM2.5）飘尘粒径＜100比重较小，长时间的悬浮于大气中总悬浮颗粒物粒子状态污染物（2）一次污染物二次污染物根据污染物形成过程腐蚀损害各种材料危害人体健康影响天气和气候危害动植物1.4空气污染的危害（1）（2）（3）污染源类型、排放规律及污染物性质气象条件污染源周边地形、地貌1.5空气污染物分布特点及影响因素分布特点时间性空间性影响因素1.6空气污染源大气污染源天然污染源：自然现象造成人为污染源：人类生产和生活活动造成，大气污染主要来源指向空气中排放污染物质的发生源，一般指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所、设备、装置等空气污染源空1.7空气质量指数（AQI）大气污染源SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO24小时平均质量浓度；O3最大1h平均质量浓度、O3最大8h滑动平均质量浓度。是指将环境空气中污染物的质量浓度依据适当的分级质量浓度限值进行标化，可以直观、简明、定量地描述和比较环境污染过程。空气污染指数1.8标准气体标准气体是指浓度已知、准确的气体，且浓度均匀、稳定。在空气和废气监测中如同标准物质、标准溶液一样重要。

基础知识及常用术语1空气质量监测方案2空气质量监测方案制订33任务1空气质量监测方案制订

空气质量监测方案测什么？如何测？如何评价？监测目的待测对象待测物质……点位布设样品采集监测方法……结果表达综合评价过程质控……

基础知识及常用术语1空气质量监测方案2空气质量监测方案制订33任务1空气质量监测方案制订（1）（2）（3）为区域空气质量现状评价提供数据为空气污染预测预报工作提供依据为环境管理与科学研究提供基础资料3.1空气质量监测目的3.2资料收集与调研(为什么？)污染源分布及排放情况（1）气象资料、地形、土地利用和功能区划分（2）（3）监测区域历史空气监测资料（4）人口分布及健康状况3.3监测项目的选择

危害大、涉及范围广的项目已建立成熟测定方法的项目有标准可比的项目《空气质量标准》（GB3095-2012）

《空气质量标准》（GB3095-2012）修改单（环发[2000]1号）主要指标：SO2、TSP、PM10、PM2.5,NO2、CO、O3、铅、苯并[a]芘及氟化物（1）优先监测原则（2）空气质量标准力求用最少点位，获得最有代表性数据。点位要分布均匀，兼顾高、中、低浓度根据监测区域特点，选择适当布点方法布设点位根据监测目的确定采样高度各测点的设置条件应尽可能一致或标准化，数据具有可比性3.4监测网络设计与布点—原则与要求（1）（2）（3）（4）3.4

监测网络设计与布点（1）环境空气质量采样点数目具体原则与要求：《环境空气质量监测点位布设技术规范》(HJ664-2013)3.4

监测网络设计与布点（2）监测点周围环境具体原则与要求：3.4

监测网络设计与布点（3）采样口位置具体原则与要求：大气采样器城市或区域可按其功能分类：工业区、居民区、交通稠密区、商业繁华区、文化区、清洁区、对照区各功能区采样点数目不要求平均：污染集中的工业区、人口密集居民区、交通稠密区多设同时应在对照区或清洁区设置对照点：一般1～2个对照点1、功能区布点法3.4.1布设监测站（点）和采样点的方法几何图形布点法扇形布点法网格布点法同心圆布点法2.几何图形布点法a.网格布点法：网格布点法，适用于监测污染源分布非常分散（面源为主）的情况。具体布点方法是：把监测区域分成若干个1×1Km2的正方形网格单元，根据人力、设备等条件确定布点密度。条件允许可以在每个网格中心设一个监测点，否则可适当降低布点的空间密度。评价区域较小时，也可以取500×500m2

或根据工作方便来确定网格单元。一、大气环境质量监测方案网格布点法b.同心圆多方位布点法：同心圆多方位布点法，适用于孤立源所在地风向多变的情况。具体布点方法是：以排放源为圆心，划出16或8个方位的射线和若干不同半径的同心圆，同心圆圆周与射线的交点即为监测点。在实际工作中，根据客观条件和需要，往往是在主导风向的下风向方位布点密些、而其他方位疏些。确定同心圆半径的原则是：在预计的高浓度区及高浓度与低浓度交接区应密些，其他则疏些。二、大气环境质量监测方案同心圆布点法

c.扇形布点法：扇形布点法，适用于评价所在区域内风向变化不大情况（有主导风向）。具体布点方法是：沿主导风向轴线，从污染源向两侧分别扩出45o、22.5o或更小的夹角的射线（视风向脉动情况而定），两条射线构成的扇形区即是监测布点区。再在扇形区内作出若干条射线和若干条同心圆弧。圆弧与射线的交点即为待定的监测点。二、大气环境质量监测方案扇形布点法c.配对布点法：配对布点法，适用于监测线污染源的情况，如公路、铁路等。例如对公路和铁路等建设工程进行环境影响时，或对交通尾气监测时：在行车道的下风向，沿车道外沿0.5-1m处设一个监测点，同时在离该处外沿100m处再设一个监测点。根据道路布局和车流量分布，选择典型路段，用配对法设置监测点。二、大气环境质量监测方案开封市区面积360平方公里，人口105万黄河水利学院河大一附院肿瘤医院妇幼保健院世纪星幼儿园开封市城市环境空气质量监测点位分布图每次从开始到结束所经历的时间或采样时段一定时间范围内的采样次数采样时间采样频率3.5采样时间和采样频率表各项污染物数据统计的有效性规定（《环境空气质量标准》GB3095-2012）首先选择国家颁布的标准分析方法国家环保总局颁布的标准分析方法《空气和废气监测分析方法》(第四版增补版)推荐分析方法国家标准分析方法行业标准分析方法推荐分析方法(1)(2)(3)3.6

监测分析方法直接采样法（高浓度）富集采样法（低浓度）注射器塑料袋采气管真空瓶等仪器主要组成：收集器、流量计、抽气泵气态污染物采样器颗粒污染物采样器3.7采样方法和采样仪器（1）直接采样法直接采样法主要有：采气管法、注射器采样法、真空瓶采样法、塑料袋采样法等。直接采样法采气管采样法注射器采样法真空瓶采样法塑料袋采样法二、大气环境质量监测方案（a）注射器采样法：气量很小时，注射器是最方便的采样器。采样后用橡皮帽密封进气口。（b）采气管采样法：采气管是两端带有活塞的玻璃管，采样时一端接抽气泵，打开两端活塞，使气体从采气管的一端进入，采气管原有气体从另一端流出。充入被测气体的量要比采气管的容积大6－10倍，保证采气管中原有气体倍完全置换。然后关闭两端活塞，带回实验室分析。采气管示意图注射器示意图（c）真空瓶采样法：采样时先用真空泵将瓶内抽成真空。同时要用压力计测出瓶内的剩余压力。采样时打开瓶口上的活塞，借瓶内的负压使空气吸入瓶内，然后关闭活塞。（d）塑料袋采样法：采样时所用的塑料袋必须与所采集的气体不发生化学反应，且密闭性好不漏气。采样后夹封好袋口。真空采气瓶示意图塑料袋示意图（2）富集采样点(浓缩采样法)浓缩采样法分为：溶液吸收法和固体阻留法两类。各类再分若干种采样法。浓缩采样法溶液吸收法固体阻留法气泡吸收管法充气式吸收法多孔玻璃吸收管法滤纸滤膜阻留法采样管法低温冷凝法低温冷凝法（a）溶液吸收法富集(浓缩)采样富集(浓缩)采样（I）气泡吸收管主要用于吸收气态或者蒸汽态物质富集(浓缩)采样（II）冲击吸收管主要用于采集气溶胶或易溶解气体样品富集(浓缩)采样（III）多孔筛板吸收管（瓶）主要用于采集气溶胶或易溶解气体样品富集(浓缩)采样（IV）多孔筛板吸收管（瓶）主要用于采集气溶胶或易溶解气体样品富集(浓缩)采样（b）低温冷凝法富集(浓缩)采样（c）固体阻留法富集(浓缩)采样填充柱阻流法。。。。。。。抽气泵﹡﹡﹡﹡﹡﹡组分

空气颗粒状填充剂填充柱阻留法示意图（c）固体阻留法富集(浓缩)采样颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图（d）自然沉积法富集(浓缩)采样采集空气中降尘的方法分为湿法和干法两种。（d）自然沉积法富集(浓缩)采样采集空气中降尘的方法分为湿法和干法两种。放置在距地面5－12m高，附近无高大建筑物及局部污染源的地方(如空旷的屋顶上)，采样口距基础面1－1.5m，以避免顶面扬尘的影响。为防止冰冻和抑制微生物及藻类的生长，保持缸底湿润，需加入适量乙二醇。采样时间为30±2天。富集(浓缩)采样综合采样法静电采样法扩散采样法空气污染物监测多采用动力采样法，采样仪器主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成。3.8采样仪器（1）基本组成部分收集器：采集环境空气中污染物的装置（吸收瓶、填充柱等）根据被采集物质存在的状态、理化性质及分析方法3.8采样仪器（1）基本组成部分流量计：测量气体流量的仪器。常用流量计：皂膜流量计、孔口流量计、转子流量计等3.8采样仪器（1）基本组成部分/x/page/j0195sc2ih3.html孔口流量计伯努利原理：丹尼尔·伯努利在1726年首先提出时的内容就是：在水流或气流里，如果速度小，压强就大，如果速度大，压强就小。式中，P为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。伯努利方程：转子流量计采样动力流量计PM大气颗粒物采样器（型号ECHOPM）大气采样器,吸收瓶，干燥瓶，三角架TQ-1000双气路大气采样器.专用采样仪器自动监测技术SO2—紫外荧光法

点式连续监测系统NO2

—化学发光法

CO—非分散红外吸收法CO对以4.5μm为中心段的红外辐射具有选择性吸收,在一定浓度范围内,吸收值与CO浓度呈线性关系计算公式O3——紫外吸收法

O3对253.7nm波长的紫外光有特征吸收，在一定浓度范围内,吸收值与O3浓度呈线性关系计算公式DOASO3NO2SO2分析仪DifferentialOpticalAbsorptionSpectroscopy反射镜发射接收器差分吸收光谱法O3NO2SO2光纤β射线吸收原理β源探测器滤纸带5.2.3采样效率和评价方法（自学）

单位体积气体内所含污染物的质量数（质量-体积浓度）常用单位mg/m3或μg/m3污染物体积与气样总体积的比值（体积-体积浓度）ppm：在100万体积空气中含有害气体或蒸气的体积数，百万分之一ppb：ppm的1/1000适于气态或蒸气态物质质量浓度体积浓度（μL/L，nL/L）3.8浓度表示与结果评价（1）浓度表示两种浓度的换算公式以ppm表示的气体浓度以mg/m3表示的气体浓度污染物质的分子量，g标准状态下(0℃，101.325kPa)气体的摩尔体积，L气体体积换算温度和大气压力的函数，随温度、压力的不同而发生变化标准状态下(0℃，101.325kPa)V0——标准状态下的采样体积，

L或m3；Vt——现场状态下的采样体；t——采样时的温度，℃；P——采样时的大气压力，kPa。例题测定某采样点大气中的NO2时，用10ml吸收液，采样流量0.50L/min，采样1小时。现场温度14℃，压力100kPa。取采样液10ml，测得吸收液中含2.0的NO2。求该点空气中NO2浓度。（注:标况下P=101.325kPa,T=273K.）例题解答解：（1）求采样体积和。例题解答解：（2）求NO2的含量用质量浓度（mg/m3）表示时用体积比（ppm）表示时（2）结果评价表1各项污染物浓度限值(部分，GB3095-1996)0.080.120.24自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护地区执行一级标准一类区二类区三类区城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区执行二级标准特定工业区执行三级标准表1环境空气污染物基本项目浓度限值(GB3095-2012)表空气污染指数对应的污染物浓度限值污染指数污染物浓度/（mg·m-3）APISO2(日均值)NO2(日均值)PM10(日均值）TSP(日均值）SO2(小时均值）NO2(小时均值)CO(小时均值)O3(小时均值)500.0500.0500.0500.1200.250.1250.1201000.1500.1000.1500.3000.500.24100.2002000.8000.1500.2500.5001.601.13600.4003001.6000.5650.4200.6252.402.26900.8004002.1000.7500.5000.8753.203.001201.0005002.6200.9400.6001.0004.003.751501.200——《城市空气质量日报技术规定》总站办[2000]26号表2空气污染指数范围及相应的空气质量类别API计算某城市环境空气质量经监测后综合整理，该城市当日主要污染物数据CS02＝0.210mg/m3，CTSP＝0.453mg/m3，CNO2＝0.200mg/m3，试确定该城市的环境空气污染指数、首要污染物和环境空气质量级别。

表空气污染指数对应的污染物浓度限值污染指数污染物浓度/（mg·m-3）APISO2(日均值)NO2(日均值)PM10(日均值）TSP(日均值）SO2(小时均值）NO2(小时均值)CO(小时均值)O3(小时均值)500.0500.0500.0500.1200.250.1250.1201000.1500.1000.1500.3000.500.24100.2002000.8000.1500.2500.5001.601.13600.4003001.6000.5650.4200.6252.402.26900.8004002.1000.7500.5000.8753.203.001201.0005002.6200.9400.6001.0004.003.751501.200——《城市空气质量日报技术规定》总站办[2000]26号CS02＝0.210mg/m3，CTSP＝0.453mg/m3，CNO2＝0.200mg/m3API计算某城市环境空气质量经监测后综合整理，该城市当日主要污染物数据CS02＝0.210mg/m3，CTSP＝0.453mg/m3，CNO2＝0.200mg/m3，试确定该城市的环境空气污染指数、首要污染物和环境空气质量级别。

解：

表2空气污染指数范围及相应的空气质量类别AQI计算

AQI=max{IAQI1,

IAQI2

,IAQI3

,IAQI4…IAQIn}其中，n污染项目

IAQI

污染项目的空气质量分指数。API计算某城市环境空气质量经监测后综合整理，该城市当日主要污染物数据CS02＝0.210mg/m3，CTSP＝0.453mg/m3，CNO2＝0.200mg/m3，试确定该城市的环境空气污染指数、首要污染物和环境空气质量级