环境监测3.1.ppt

第三章第三章 大气和废气监测大气和废气监测本节主要内容：3.1.1 3.1.1 大气及其组成大气及其组成3.1.3 3.1.3 大气污染物及其存在状态大气污染物及其存在状态3.1.43.1.4 大气污染物的时空分布大气污染物的时空分布3.1.2 空气污染源空气污染源3.1.6 3.1.6 大气污染监测项目大气污染监测项目3.1 概述3.1.1 3.1.1 大气及其组成大气及其组成3.1.5 3.1.5 空气污染监测目的及调研资料的收集空气污染监测目的及调研资料的收集3.1.5 3.1.5 大气污染监测目的及资料收集大气污染监测目的及资料收集3.1.7 3.1.7 监测站点的布设监测站点的布设3.1 概述3.1.1 大气及其组成大气圈的结构 大气是由多种气体组成的混合物，其中除含有多种气体和化合物外，许多杂质。干洁空气：大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。氮、氧、氩占大气总体积的99。水汽：主要来自海洋、江河、湖泊以及其他潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。固体杂质：悬浮于大气中的烟粒、尘埃、盐粒等。3.1.2 大气污染源 火山爆发自然源 森林火灾等 工业企业排放的废气人工源 家庭炉灶与采暖设备排放的废气 汽车排放的废气等火山爆发森林火灾3.1.2 大气污染源（1）按存在形式分固定污染源 流动污染源（2）按空间分布分点源 线源 面源 点源：燃烧化石燃料的发电厂和大城市的供暖锅炉；线源：汽车、火车、飞机等在公路、铁路、跑道或航空线附近构成的大气污染；面源：石油化工区或居民住宅区的众多小炉灶构成的大气污染。3.1.2大气污染源（3）按排放时间状况分连续源 间断源 瞬时源（4）按人类活动功能分工业污染源 能源污染源 交通污染源 生活污染源 等3.1.3 大气污染物 由于人类活动所产生的某些有害颗粒物和废气进入大气层，给大气增添了许多种外来组分，这些物质称为大气污染物。3.1.2.1 根据污染物存在状态分 大气中的污染物质的存在状态是由其自身的理化性质及形成过程决定的，气象条件也起一定的作用。一般将它们分为分子状态污染物、粒子状态污染物两类。3.1.3 大气污染物分子状态污染物 指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：1)含硫化合物：SO2、H2S；SO3、硫酸、硫酸盐；2)含氮化合物：NO、NO2、NH3；硝酸、硝酸盐；3)碳氢化合物：C1-C5化合物；醛、酮、PAN；4)碳氧化合物：CO、CO2；5)卤素化合物：HF、HCl。3.1.3 大气污染物粒子状态污染物 即颗粒物(particle)，是分散在大气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在0.01-100m之间，是一个复杂的非均匀体系。通常根据颗粒物在重力作用下的沉降特性将其分为降尘和飘尘。1、降尘：粒径大于10m的颗粒，如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大，比重也大，在重力作用下，易沉降，危害范围较小。2、飘尘：粒径小于10m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(aerosol)。易随呼吸进入人体，危害健 康，因此也称可吸入颗粒物（IP或PM10）。通常所说的烟(Smoke)、雾(Fog)、灰尘(Dust)均是用来描述飘尘存在形式的。3.1.3.1 根据污染物的形成过程分一次污染物二次污染物直接从各种污染源排放到大气直接从各种污染源排放到大气中的有害物质。中的有害物质。一次污染物在大气中相互作用一次污染物在大气中相互作用或它们与大气中正常组分发生反应或它们与大气中正常组分发生反应所产生的新污染物。所产生的新污染物。二次污染物的形成二次污染物的形成在物理、化学或生物因素的作用下，或是与环境中其他物质发生反应物理、化学性状物理、化学性状物理、化学性状物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物与一次污染物不同的新污染物与一次污染物不同的新污染物与一次污染物不同的新污染物二次污染物二次污染物二次污染物二次污染物继发性污染物继发性污染物继发性污染物继发性污染物一次污染物一次污染物一次污染物一次污染物由污染源直接排入环境的、其物理和由污染源直接排入环境的、其物理和由污染源直接排入环境的、其物理和由污染源直接排入环境的、其物理和化学性状未发生变化的污染物化学性状未发生变化的污染物化学性状未发生变化的污染物化学性状未发生变化的污染物大气中光化学烟雾的形成 静风静风低湿度低湿度高温度高温度紫外线紫外线光化学反应光化学反应O O3 3、过氧乙酰硝酸酯（、过氧乙酰硝酸酯（PANPAN）、）、甲醛和酮类甲醛和酮类光化学烟雾光化学烟雾汽车尾气汽车尾气洛杉机烟雾3.1.4 大气污染物的时空分布 大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。同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差数倍至数十倍；同一时间不同地点也相差甚大。3.1.4.1时间性 一次污染物和二次污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响，它们在一天内的变化也不同。一次污染物因受逆温层、气温、气压等的限制，在清晨和黄昏时浓度较高，中午即降低；而二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的，故在中午时浓度增加，清晨和夜晚时降低。3.1.4 大气污染物的时空分布3.1.4 大气污染物的时空分布3.1.4.2空间性 大气污染物的空间分布与污染源种类、分布情况和气象条件等因素有关。如：烟尘的排放市区比郊区多，郊区比农村多。因此除了注意选择适当时间外，还应选择合适的采样点，使结果更具代表性。3.1.4 大气污染物的时空分布 盐类盐类悬浮物悬浮物污染物排入河流后浓度随排入口距离的变化情况污染物排入河流后浓度随排入口距离的变化情况排入口排入口下游下游3.1.5 大气污染监测目的及资料收集大气污染监测目的及资料收集3.1.5.1监测目的监测目的(1)通过对大气环境中主要污染物质进行定期或连续地监测,判断大气质量 是否符合国家制订的大气质量标准,并为编写大气环境质量状况评价报告提供数据。(2)为研究大气质量的变化规律和发展趋势,开展大气污染的预测预报工作提供依据。(3)为政府部门执行有关环境保护法规,开展环境质量管理、环境科学研究及修订大气环境质量标准提供基础资料和依据。3.1.5.2 有关资料的收集有关资料的收集A 污染源分布及排放情况污染源分布及排放情况B 气象资料气象资料 C 地形资料地形资料D 土地利用和功能分区情况土地利用和功能分区情况 E 人口分布及人群健康情况人口分布及人群健康情况3.1.6 大气污染监测项目大气污染监测工作一般可分为三类：（1）污染源的监测（2）环境污染监测（3）特定目的的监测 监测项目3.1.7 监测站点的布设A 布设采样点的原则和要求布设采样点的原则和要求B 布点方法布点方法（1）功能区布点法）功能区布点法（2）网格布点法）网格布点法（3）同心圆布点法）同心圆布点法（4）扇形布点法）扇形布点法3.2 3.2 空气污染监测方案的制订空气污染监测方案的制订v本节内容：本节内容：v1）大气污染监测的目的、有关资料的收集方）大气污染监测的目的、有关资料的收集方法和范围、具体监测项目的确定原则和项目法和范围、具体监测项目的确定原则和项目内容，内容，v2）监测网点的优化布点原则、要求和方法要）监测网点的优化布点原则、要求和方法要点、采样时间和频率的确定原则与要求点、采样时间和频率的确定原则与要求。3.2.13.2.1制定大气污染监测方案的程序制定大气污染监测方案的程序v首先要根据监测目的进行调查研究，收集必首先要根据监测目的进行调查研究，收集必要的基础资料，然后经过综合分析，确定监要的基础资料，然后经过综合分析，确定监测项目，设计布点网络，选定采样频率、采测项目，设计布点网络，选定采样频率、采样方法和监测技术，建立质量保证程序和措样方法和监测技术，建立质量保证程序和措施，提出监测结果报告要求及进度计划等。施，提出监测结果报告要求及进度计划等。3.2.23.2.2监测目的监测目的v通通过过对对环环境境空空气气中中主主要要污污染染物物质质进进行行定定期期或或连连续续地地监监测测，判判断断空空气气质质量量是是否否符符合合环环境境空空气气质质量量标标准准或或环环境境规规划划目目标标的的要要求求，为为空空气气质质量量状状况况评价提供依据。评价提供依据。v为为研研究究空空气气质质量量的的变变化化规规律律和和发发展展趋趋势势、开开展展空空气气污污染染的的预预测测预预报报以以及及研研究究污污染染物物迁迁移移转转化化情情况况提供基础资料。提供基础资料。v为政府环保部门执行环境保护法规、开展空气质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。量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。3.2.33.2.3调研及资料收集调研及资料收集（一）污染源分布及排放情况一）污染源分布及排放情况（二）气象资料（二）气象资料（三）地形资料（三）地形资料（四）土地利用和功能分区情况（四）土地利用和功能分区情况（五）人口分布及人群健康情况（五）人口分布及人群健康情况3.2.43.2.4监测项目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、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表表3.2 空气污染常规监测项目空气污染常规监测项目3.2.53.2.5监测站监测站(点点)的布设的布设（一）布设采样站一）布设采样站(点点)的原则和要求的原则和要求（二）采样站（二）采样站(点点)数目的确定数目的确定表表3.3 我国空气环境污染例行监测采样点设置数目我国空气环境污染例行监测采样点设置数目市区人口市区人口/万人万人SO2、NOx、TSP灰尘自然沉降量灰尘自然沉降量硫酸盐化速率硫酸盐化速率400720 3030 40布设采样点的原则和要求布设采样点的原则和要求1.1.覆盖全部监测区：采样点应设在整个监测区域的高覆盖全部监测区：采样点应设在整个监测区域的高中低三种不同污染物浓度的地方中低三种不同污染物浓度的地方2.2.在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照的采样点；上风向布设少量点作为对照3.3.工业集中地区多取点，农村可少些；人口密度大的工业集中地区多取点，农村可少些；人口密度大的地区多取点，少的地区可少些地区多取点，少的地区可少些4.4.采样的周围应开阔，无局地污染源。采样的周围应开阔，无局地污染源。5.5.超标地区多取点，未超标地区少些超标地区多取点，未超标地区少些6.6.采样高度根据监测目的而定采样高度根据监测目的而定布设采样点的原则和要求布设采样点的原则和要求污染物浓度污染物浓度污染源污染源工业分布工业分布人口密度人口密度超标情况超标情况监测类型监测类型优化优化布点布点基本基本原则原则（三）采样站三）采样站(点点)布设方法布设方法 1.功能区布点法功能区布点法 2.网格布点法网格布点法 3.同心圆布点法同心圆布点法 4.扇形布点法扇形布点法表表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站推荐的城市空气自动监测站(点点)数目数目市区人口市区人口/万人万人可吸入颗粒物可吸入颗粒物SO2NOx氧化剂氧化剂CO风向、风速风向、风速100221111100 400552222400 80088434280010105453图图3.1 3.1 网格布点法网格布点法图图3.2 同心圆布点法同心圆布点法图图3.3 扇形布点法扇形布点法表表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3.2.63.2.6采样频率和采样时间采样频率和采样时间v采样频率系指在一个时段内的采样次数。采样频率系指在一个时段内的采样次数。v采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间。间。v二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析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。方法灵敏度等因素确定。表表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间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个月表表3.7 污染物监测数据统计有效性的规定污染物监测数据统计有效性的规定污染物污染物取值时间取值时间数据有效性规定数据有效性规定SO2、NOx、NO2年平均年平均每年至少有分布均匀的每年至少有分布均匀的144个日均值，个日均值，每月至少有分布均匀的每月至少有分布均匀的12个日均值个日均值TSP、PM10、Pb年平均年平均每年至少有分布均匀的每年至少有分布均匀的60个日均值，每个日均值，每月至少有分布均匀的月至少有分布均匀的5个日均值个日均值SO2、NOx、NO2、CO日平均日平均每日至少有每日至少有18 h的采样时间的采样时间TSP、PM10、B(a)P、Pb日平均日平均每日至少有每日至少有12 h的采样时间的采样时间SO2、NOx、NO2、CO、O31小时平均小时平均每小时至少有每小时至少有45 min的采样时间的采样时间Pb季平均季平均每季至少有分布均匀的每季至少有分布均匀的15个日均值，每个日均值，每月至少有分布均匀的月至少有分布均匀的5个日均值个日均值F月平均月平均每月至少采样每月至少采样15 d以上以上植物生长季平均植物生长季平均每一个生长季至少有每一个生长季至少有70%个月平均值个月平均值日平均日平均每日至少有每日至少有12 h的采样时间的采样时间1小时平均小时平均每小时至少有每小时至少有45 min的采样时间的采样时间3.2.73.2.7采样方法、监测方法和质量保证采样方法、监测方法和质量保证 根据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监根据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监测方法选择采样方法和仪器。测方法选择采样方法和仪器。尽可能选择国家标准方法尽可能选择国家标准方法空气和废气监空气和废气监测分析方法测分析方法（第四版）（第四版）第三节第三节 空气样品的采集方法和空气样品的采集方法和采样仪器采样仪器v本节内容本节内容v1）掌握大气样品的采集方法和采样仪器，方法）掌握大气样品的采集方法和采样仪器，方法包括直接采样法、富集浓缩采样法（其中富集浓包括直接采样法、富集浓缩采样法（其中富集浓缩采样法是重点和难点）；缩采样法是重点和难点）；v2）大气采样的仪器，其中大气颗粒物的采样仪）大气采样的仪器，其中大气颗粒物的采样仪器是重点和难点；了解采样的效率和采样记录器是重点和难点；了解采样的效率和采样记录；第三节第三节 空气样品的采集方法和空气样品的采集方法和 采样仪器采样仪器选择采样方法要考虑的因素选择采样方法要考虑的因素1.1.污染物的存在状态污染物的存在状态2.2.污染物的浓度污染物的浓度3.3.污染物的理化特性污染物的理化特性4.4.所用分析方法的灵敏性所用分析方法的灵敏性常用的采样方法常用的采样方法 采样仪器采样仪器3.3.13.3.1直接采样法直接采样法（一）注射器采样一）注射器采样（二）塑料袋采样（二）塑料袋采样（三）采气管采样（三）采气管采样（四）真空瓶采样（四）真空瓶采样图图3.5 真空采气瓶示意图真空采气瓶示意图图图3.6 真空采气瓶抽真空装置示意图真空采气瓶抽真空装置示意图图图3.4 采气管示意图采气管示意图3.3.23.3.2富集富集(浓缩浓缩)采样法采样法3.3.2.13.3.2.1溶液吸收法溶液吸收法吸收液的选择吸收液的选择对被采集物质溶解度要大或与被采集物质的对被采集物质溶解度要大或与被采集物质的化学反应速度快化学反应速度快稳定时间长稳定时间长有利于下一步分析有利于下一步分析毒性毒性小，价格低，易购买，可回收小，价格低，易购买，可回收图图3.7 气体吸收管（瓶）示意图气体吸收管（瓶）示意图3.3.2.2填充柱阻留法填充柱阻留法 吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。颗粒状填充剂颗粒状填充剂颗粒状填充剂颗粒状填充剂抽气泵抽气泵抽气泵抽气泵 组分组分组分组分 空气空气空气空气图图图图3.8 3.8 填充柱阻留法示意图填充柱阻留法示意图填充柱阻留法示意图填充柱阻留法示意图3.3.2.33.3.2.3滤料阻留法滤料阻留法图图图图3.9 3.9 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图3.3.2.43.3.2.4低温冷凝法低温冷凝法低温冷凝法低温冷凝法图图图图3.10 3.10 低温冷凝采样装置示意图低温冷凝采样装置示意图低温冷凝采样装置示意图低温冷凝采样装置示意图3.3.2.53.3.2.5静电沉降法静电沉降法静电沉降法静电沉降法3.3.2.63.3.2.6扩散扩散扩散扩散(或渗透或渗透或渗透或渗透)法法法法3.3.2.73.3.2.7自然积集法自然积集法自然积集法自然积集法3.3.2.83.3.2.8综合采样法综合采样法综合采样法综合采样法图图图图3.11 3.11 标准集尘器示意图标准集尘器示意图标准集尘器示意图标准集尘器示意图图图图图3.12 3.12 干法采样集尘器示意图干法采样集尘器示意图干法采样集尘器示意图干法采样集尘器示意图1.降尘试样采集降尘试样采集2.硫酸盐化速率试样的采集硫酸盐化速率试样的采集3.3.33.3.3采样仪器采样仪器（一）组成部分一）组成部分一）组成部分一）组成部分 收集器，流量计，采样动力。收集器，流量计，采样动力。收集器，流量计，采样动力。收集器，流量计，采样动力。图图图图3.13 3.13 几种常用的流量计示意图几种常用的流量计示意图几种常用的流量计示意图几种常用的流量计示意图皂膜流量计皂膜流量计皂膜流量计皂膜流量计孔口流量计孔口流量计1.隔板；2.液柱；3.支架转子流量计转子流量计1.锥形玻璃管；2.转子（二）专用采样器二）专用采样器 1.1.空气采样器空气采样器图图图图3.15 3.15 大气采样器实物照片大气采样器实物照片大气采样器实物照片大气采样器实物照片2.2.颗粒物采样器颗粒物采样器（1 1）总悬浮颗粒物采样器）总悬浮颗粒物采样器图图图图3.16 3.16 大流量采样器结构示意图大流量采样器结构示意图大流量采样器结构示意图大流量采样器结构示意图（2 2）可吸入颗粒物采样器可吸入颗粒物采样器图图图图3.17 TSP3.17 TSP采样器实物照片采样器实物照片采样器实物照片采样器实物照片图图图图3.18 3.18 旋风分尘器原理示意图旋风分尘器原理示意图旋风分尘器原理示意图旋风分尘器原理示意图图图图图3.19 3.19 向心式分尘器原理示意图向心式分尘器原理示意图向心式分尘器原理示意图向心式分尘器原理示意图图图图图3.20 3.20 三级向心式分尘器三级向心式分尘器三级向心式分尘器三级向心式分尘器原理示意图原理示意图原理示意图原理示意图（3 3）个体剂量器个体剂量器个体剂量器个体剂量器图图图图3.21 3.21 撞击式分尘器示意图撞击式分尘器示意图撞击式分尘器示意图撞击式分尘器示意图3.3.43.3.4采样效率采样效率 （一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法方法 绝对比较法绝对比较法 相对比较法相对比较法 （二）采集颗粒物效率的评价方法二）采集颗粒物效率的评价方法二）采集颗粒物效率的评价方法二）采集颗粒物效率的评价方法3.3.53.3.5采样记录采样记录v被测污染物的名称及编号；被测污染物的名称及编号；v采样地点和采样时间；采样地点和采样时间；v采样流量和采样体积；采样流量和采样体积；v采样时的温度、大气压力和天气情况，采样仪采样时的温度、大气压力和天气情况，采样仪器和所用吸收液；器和所用吸收液；v采样者、审核者姓名采样者、审核者姓名。