环境监测-空气和废气监测课件.pptx

第二节 空气污染监测方案的制订程序：监测目的收集基础资料确定监测项目设计布点网络选定采样频率、采样方法和监测技术质量保证程序和措施提出报告要求、进度计划。一、监测目的（1）对主要污染物质定期或连续监测判断、评价大气质量。（2）大气污染预测预报的依据。（3）为执法、管理、科研、修订大气环境质量标准提供基础资料和依据。二、调研及资料收集（一）污染源分布及排放情况污染源类型、数量、位置、排放的主要污染物及排放量，所用原料、燃料及消耗量。风向、风速、气温、气压、降水量、日照时间、相对湿度、温度的垂直梯度和逆温层底部高度等。（二）气象资料（三）地形资料地形：影响风向、风速和大气稳定情况等设置监测网点。（四）土地利用和功能分区情况土地利用情况及功能区划分设置监测网点。如工业区、商业区、混合区、居民区等。（五）人口分布及人群健康情况人口分布、居民和动植物受大气污染危害情况及流行性疾病等资料制订监测方案、分析判断监测结果。三、监测项目优先监测原则：危害大、涉及范围广、已建立成熟的测定方法，并有标准可比的项目 空气污染常规监测项目类别 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、NO2、硫酸盐化速率、灰尘自然降尘量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值、电导率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-、NO3-、Cl-四、监测站（点）的布设（一）布设采样点的原则和要求（1）覆盖全部监测区：设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。（2）在污染源比较集中、主导风向比较明显的情况下，应在下风向布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照。（3）工业较密集的城区和工矿区，人口密度及污染物超标地区，要适当增设采样点；城市郊区和农村，人口密度小及污染物浓度低的地区，可酌情少设采样点。（4）采样点的周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30。测点周围无局地污染源，并应避开树木及吸附能力较强的建筑物。交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远处。（5）各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的监测数据具有可比性。（6）采样高度根据监测目的而定:研究大气污染对人体的危害：离地面1.52m处；研究大气污染对植物或器物的影响：与植物或器物高度相近。连续采样例行监测：距地面315m；若置于屋顶采样：与基础面有1.5m以上的相对高度。布设采样点的原则和要求污染物浓度污染源工业分布人口密度超标情况监测类型优化布点基本原则（二）采样站（点）数目的确定根据监测范围大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形及经济条件等因素综合考虑确定。我国大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灰尘自然降尘量硫酸盐化速率40034567348811122020306612121818303040（三）采样站（点）布设方法1.功能区布点法先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通稠密区、清洁区等，再根据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。u多用于区域性常规监测。u 在污染较集中的工业区和人口较密集的居住区多设采样点。清洁区文教区交通稠密混合区工业区2.网格布点法将监测区域地面划分成若干均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或方格中心。网格大小视污染源强度、人口分布及人力、物力条件等确定。若主导风向明显，下风向设点应多一些（采样点总数的60）。对于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区，常采用该法。能较好地反映污染物的空间分布。3.同心圆布点法先找出污染群的中心，以此为圆心画若干个同心圆，再从圆心作若干条放射线，将放射线与圆周的交点作为采样点。不同圆周上的采样点数目不一定相等或均匀分布，常年主导风向的下风向比上风向多设一些点。4.扇形布点法以点源所在位置为顶点，主导风向为轴线，在下风向地面上划出一个扇形区作为布点范围。采样点设在扇形平面内距点源不同距离的若干弧线上。扇形的角度一般为45，不能超过90。每条弧线上设34个采样点，相邻两点与顶点连线的夹角一般取1020。在上风向应设对照点。适用于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。采用同心圆和扇形布点法时对高架点源，注意最大地面浓度出现位置。距高架点源一定距离处，污染物地面浓度最高，该处布点应密。同心圆或弧线不宜等距离划分。污染物最大浓度出现的位置，与源高、气象条件和地面状况密切相关 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实际工作中综合布点法。大气稳定度最大浓度出现位置（相当于烟囱高度的倍数）不稳定中性稳定51020左右40以上五、采样频率和采样时间采样时间（采样时段）：每次采样从开始到结束所经历的时间。采样频率：在一个时段内的采样次数。采样时间短仅适用于事故性污染、初步调查等应急监测。增加采样时间的两种办法：1、增加采样频率，即每隔一定时间采样测定一次，取多个试样测定结果的平均值为代表值适用于受人力、物力限制而进行人工采样测定的情况。2、使用自动采样仪器进行连续自动采样，若再配用污染组分连续或间歇自动监测仪器，其监测结果能很好地反应污染物浓度的变化，得到任何一段时间的代表值（平均值）。环境监测技术规范规定的采样时间和采样频率监测项目 采样时间和频率二氧化硫隔日采样,每天连续采240.5小时,每月1416天,每年12个月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240.5小时,每月56天,每年12个月灰尘自然降尘量 每月采样302天,每年12个月硫酸盐化速率每月采样302天,每年12个月在环境空气质量标准（GB30951996）中，要求测定年、季、日、一小时、植物生长季平均浓度。年平均：指任何一年的日平均浓度的算术均值。季平均：指任何一季的日平均浓度的算术均值。月平均：指任何一月的日平均浓度的算术均值。日平均：指任何一日的平均浓度。一小时平均：指任何一小时的平均浓度。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。各项污染物数据统计的有效性规定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,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小时的采样时间TSP,PM10,B(a)P,pb日平均每日至少有12小时的采样时间SO2,NOx,NO2,CO,O31小时平均 每小时至少有45分钟的采样时间pb季平均每季至少有分布均匀的15个日均值每月至少有分布均匀的5个日均值F月平均每月至少采样15日以上植物生长季平均每一个生长季至少有70%个月平均值日平均每日至少有12小时的采样时间1小时平均 每小时至少有45分种的采样时间六、采样方法、监测方法和质量保证 采集空气样品的方法和仪器要根据空气中污染物的存在状态、浓度、物理化学性质及所用监测方法选择。监测方法：分光光度法、气相色谱、荧光光度法、液相色谱法、原子吸收法、气相色谱-质谱（GC-MS）、液相色谱-质谱（LC-MS)。各项污染物分析方法污染物名称 分析方法 来源二氧化硫(1)甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法(2)四氯汞盐副玫瑰苯胺分光光度法(3)紫外荧光法GB/T1526294GB897088总悬浮颗粒物 重量法 GB/T1543295可吸入颗粒物 重量法 GB692186氮氧化物(以NO2计)(1)Saltzman法(2)化学发光法GB/T1543695二氧化氮(1)Saltzman法(2)化学发光法GB/T1543595臭氧(1)靛蓝二磺酸钠分光光度法(2)紫外光度法(3)化学发光法GB/T1543795GB/T1543895一氧化碳 非分散红外法 GB980188苯并a芘(1)乙酰化滤纸层析荧光分光光度法(2)高效液相色谱法GB987188GB/T15439-95铅 火焰原子吸收分光光度法 GB/T15264-94氟化物(以F计)(1)滤膜氟离子选择电极法(2)石灰滤纸氟离子选择电极法GB/T15434-95GB/T15433-95注：分别暂用国际标准ISO/CD10498、ISO7996，ISO10313，待国家标准发布后，执行国家标准；用于日平均和1小时平均标准；用于月平均和植物生长季平均标准。程序：监测目的收集基础资料确定监测项目设计布点网络选定采样频率、采样方法和监测技术质量保证程序和措施提出报告要求、进度计划小结第三节空气样品的采集方法和仪器选择采样方法要考虑的因素1.污染物的存在状态2.污染物的浓度3.污染物的理化特性4.所用分析方法的灵敏性1.直接采样法被测组分浓度高分析方法灵敏度高2.浓缩采样法被测组分浓度低分析方法灵敏度不够高采样方法直接采样法1.注射器采样2.塑料袋采样3.采气管采样4.真空瓶采样浓缩采样法(1)溶液吸收法(2)填充柱阻留法(3)滤料阻留法(4)低温冷凝法(5)静电沉积法(6)自然积集法(7)扩散渗透法(8)综合采样法一、直接采样法从大气中直接采集少量气样被测组分浓度较高，或者监测方法灵敏度高时。测得的结果是瞬时浓度或短时间内的平均浓度快（一）注射器采样常用100mL注射器采集有机蒸气样品。先用现场气体抽洗23次，然后抽取100mL，密封进气口。一般应当天分析完。（二）塑料袋采样塑料袋：与污染组分既不发生化学反应，也不吸附、不渗漏。先用二联球打进现场气体冲洗23次，再充满样气，封口。（三）采气管采样采气管：两端具有旋塞的管式玻璃容器。采样：打开两端旋塞，将二联球或抽气泵接在管的一端，迅速抽进比采气管容积大610倍的欲采气体，使采气管中原有气体被完全置换出，关上两端旋塞，采气体积即为采气管的容积。（四）真空瓶采样真空瓶：耐压玻璃制成的固定容器，容积为5001000mL。采样前，先用抽真空装置将采气瓶内抽至剩余压力达1.33kPa左右，关闭旋塞。采样时，打开旋塞，被采空气即充入瓶内，关闭旋塞，则采样体积为真空采气瓶的容积。如果采气瓶内真空度达不到1.33kPa，实际采样体积应根据剩余压力进行计算：采样体积采气瓶容积采气瓶内外压力差/大气压力二、富集（浓缩）采样法污染物质浓度比较低，直接采样法不能满足分析方法检测限的要求时浓缩。测得结果代表采样时段的平均浓度。（一）溶液吸收法用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管（瓶）。采样结束后，倒出吸收液进行测定，根据测得结果及采样体积计算大气中污染物的浓度。u采集气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质的常用方法。吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。常用吸收液：水、水溶液和有机溶剂等。吸收原理：气体分子溶解于溶液中的物理作用。发生化学反应吸收速度快的多。除采集溶解度非常大的气态物质外，一般都选用伴有化学反应的吸收液。吸收液的选择原则：（1）与被采集的物质发生化学反应快或对其溶解度大。（2）吸收后，要有足够的稳定时间。（3）吸收后，应有利于下一步分析测定，最好能直接用于测定。（4）毒性小、价格低、易于购买，且尽可能回收利用。常用吸收管：1.气泡吸收管适用于采集气态和蒸气态物质。对于气溶胶态物质，吸收效率差扩散速度慢。2.冲击式吸收管适宜采集气溶胶态物质。不适合采集气态和蒸气态物质。3.多孔筛板吸收管（瓶）气样通过筛板后，被分散成很小的气泡，且阻留时间长，大大增加了气液接触面积，从而提高了吸收效果。适合采集气态和蒸气态物质，也能采集气溶胶态物质。（二）填充柱阻留法填充柱：长610cm、内径35mm的玻璃管或塑料管，内装颗粒状填充剂制成。采样时，让气样以一定流速通过填充柱，则欲测组分因吸附、溶解或化学反应等作用被阻留在填充剂上。采样后，通过解吸或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来进行测定。1.吸附型填充柱填充剂：颗粒状固体吸附剂。多孔性物质，比表面积大，对气体和蒸气有较强的吸附能力。表面吸附作用：物理吸附：分子间引力引起，吸附力较弱；化学吸附：剩余价键力引起，吸附力较强吸附剂选择：综合考虑吸附、解吸。2.分配型填充柱填充剂：表面涂高沸点有机溶剂的惰性多孔颗粒物。当被采集气样通过填充柱时，在有机溶剂（固定液）中分配系数大的组分保留在填充剂上而被富集。3.反应型填充柱填充剂：惰性多孔颗粒物或纤维状物表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂。或能和被测组分发生化学反应的纯金属丝毛或细粒。被测组分在填充剂表面因发生化学反应而被阻留，采样后解吸下来进行分析。采样量和采样速度都比较大，富集物稳定，对气态、蒸气态和气溶胶态物质都有较高的富集效率。（三）滤料阻留法将过滤材料（滤纸、滤膜等）放在采样夹上，用抽气装置抽气，则空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上，称量过滤材料上富集的颗粒物质量，根据采样体积，即可计算出空气中颗粒物的浓度。采集效率与颗粒物的大小及滤料自身性质有关。低速采样，扩散沉降为主，对细小颗粒物的采集效率高；高速采样，惯性碰撞作用为主，对较大颗粒物的采集效率高。采样速度过大时：颗粒大、质量重的粒子易发生弹回现象；颗粒小的粒子易穿过滤料被吹走。常用滤料：纤维状滤料、筛孔状滤料。（四）低温冷凝法将U形或蛇形采样管插入冷阱中，当大气流经采样管时，被测组分因冷凝而凝结在采样管底部。适用于沸点比较低的气态污染物质。致冷方法：致冷剂法和半导体致冷器法。常用致冷剂名称制冷温度 名称 制冷温度冰冰食盐干冰二氯乙烯干冰乙醇干冰乙醛干冰丙酮0-4-60-72-77-78.5干冰液氮-甲醇液氮-乙醇液氧液氮-78.5-94-117-183-196优点：效果好、采样量大、利于组分稳定等过滤器除去空气中的水蒸气和二氧化碳等（五）静电沉降法空气样品通过高压电场，气体分子电离产生的离子附着在气溶胶颗粒上，使颗粒带电，沉降到收集极上，洗下后作样品。不能用于易燃、易爆的场合。（六）扩散（或渗透）法用于个体采样器中，采集气态和蒸气态有害物质。利用被测污染物质分子自身扩散或渗透到达吸收层被吸附或吸收。无动力采样。（七）自然积集法利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集大气中的被测物质。特点：不需要动力设备，简单易行，采样时间长，代表性好。1.降尘试样采集湿法采样：在一定大小的圆筒形玻璃（或塑料、瓷、不锈钢）缸中加入一定量的水，放置在采样点。干法采样：标准集尘器、集尘缸。2.硫酸盐化速率试样的采集硫酸盐化速率：排放到空气中的二氧化硫、硫化氢、硫酸蒸气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，最终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾的速度。二氧化铅采样法：将涂有二氧化铅糊状物的纱布绕贴在素瓷管上，制成二氧化铅采样管，将其放置在采样点上，则空气中的二氧化硫、硫酸雾等与二氧化铅反应生成硫酸铅。碱片法：将用碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜置于采样点上，则空气中的二氧化硫、硫酸雾等与碳酸盐反应生成硫酸盐而被采集。（八）综合采样法不同采样法相结合，将不同状态的污染物同时采集下来。1.收集器捕集大气中欲测物质的装置2.流量计测量气体流量的仪器三、采样仪器（一）组成部分收集器、流量计、采样动力孔口流量计：当气体通过隔板或毛细管小孔时，因阻力而产生压力差；气体流量越大，阻力越大，产生的压力差也越大，由下部的U形管两侧的液柱差，可直接读出气体的流量。转子流量计：上粗下细的锥形玻璃管和金属转子组成。当气体由玻璃管下端进入时，转子下端气体的流速小于上端的流速，下端的压力大于上端的压力，使转子上升，直到上、下两端压力差与转子的重量相等时，转子停止不动。可直接从转子上沿位置读出流量。3.采样动力手动采样动力：适用于采气量小、无市电供给的情况。电动抽气泵：采样时间较长和采样速度要求较大的场合。要求抽气流量稳定、连续运行能力强、噪声小、能满足抽气速度。临界孔：一根长度一定的毛细管，两端维持足够的压力差，通过的气流保持恒定。流量大小取决于毛细管孔径的大小。（二）专用采样装置将收集器、流量计、抽气泵及气样预处理、流量调节、自动定时控制等部件组装在一起。1.空气采样器用于采集空气中气态和蒸气态物质。流量为0.52.0L/min。2.颗粒物采样器（1）总悬浮颗粒物采样器：大流量采样器：由滤料采样夹、抽气风机、流量记录仪、计时器及控制系统、壳体等组成。大流量（1.11.7m3/min）中流量（50150L/min）小流量（1015L/min）采气流量大流量采样器当采气量达15002000m3时，样品滤膜可用于测定颗粒物中的金属、无机盐及有机污染物等组分。中流量采样器（2）可吸入颗粒物采样器：广泛使用大流量采样器。分尘器（或切割器）：分离大于10m颗粒物二级式：用于采集10m以下的颗粒物多级式：可分级采集不同粒径的颗粒物，用于测定颗粒物的粒度分布。二级旋风分尘器：工作原理：空气以高速度沿切线进入圆筒内，形成旋转气流，在离心力的作用下，粗颗粒不断与筒壁撞击失去前进的能量而落入大颗粒物收集器内，细颗粒随气流沿气体排出管上升，被过滤器的滤膜捕集，从而将粗、细颗粒物分开。二级旋风分尘器向心式分尘器原理：气流从小孔高速喷出时，不同大小颗粒物惯性不同，运动轨线不同。大颗粒运动轨线接近中心轴线，最后进入锥形收集器被底部的滤膜收集；小颗粒物运动轨线离中心轴线较远，偏离锥形收集器入口，随气流进入下一级。逐级减少喷嘴直径和锥形收集器的入口孔径，缩短二者之间距离，可收集更细的颗粒物。经多级分离，可分级收集颗粒物。撞击式采样器工作原理：空气以一定速度由喷嘴喷出，大颗粒由于惯性大，难于改变运动方向，与捕集板碰撞被沉积下来，而惯性较小的颗粒则随气流绕过捕集板进入下一级喷嘴。逐级减小喷嘴，喷出颗粒动能增加，速度增大，可逐级沉积较小颗粒，使气流中的颗粒由大到小地被分开，沉积在不同的捕集板上。（3）个体剂量器人体携带，分析测定人体实际吸入的污染物量，研究大气污染物对人体健康的危害。扩散式剂量器：空气由通气孔进入扩散层，被收集组分分子到达收集剂表面被吸附或吸收。渗透式剂量器：气体分子通过渗透膜到达收集剂被收集。四、采样效率在规定的采样条件下所采集到的污染物量占其总量的百分数（一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法1.绝对比较法采样效率：c0标准气体的浓度。c1所评价采样方法采集的污染物浓度。标准气难配，实际应用受限制。2.相对比较法配制一个恒定浓度的气体样品（不要求知道准确浓度），用23个采样管串联起来采样，分别测定各采样管中污染物的浓度，其采样效率（K）为：c1、c2、c3分别为第一、第二和第三个采样管中污染物实测浓度。（二）采集颗粒物效率的评价方法颗粒采样效率：所采集到的颗粒物粒数占总颗粒数的百分数。质量采样效率：所采集到的颗粒物质量占总质量的百分数。微细颗粒物数量多、质量小，质量采样效率颗粒采样效率多用质量采样效率评价采集颗粒物方法的采样效率。采样法效率评价：用另一个已知采样效率高的方法同时采样，或串联在它的后面进行比较得出。五、采样记录全面、规范、准确追踪性内容有：所采集样品被测污染物的名称及编号；采样地点和采样时间；采样流量、采样体积；采样时的温度、大气压力和天气状况；采样仪器，吸收液及采样时周围情况；采样者、审核者姓名等。