环境监测奚旦立3.ppt
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1、环境监测奚旦立3 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 空气污染基本知识空气污染基本知识第二节第二节 空气污染监测方案的制订空气污染监测方案的制订第三节第三节 空气样品的采集方法和采样仪器空气样品的采集方法和采样仪器第四节第四节 气态和蒸气态污染物质的测定气态和蒸气态污染物质的测定第五节第五节 颗粒物的测定颗粒物的测定 第六节第六节 降水监测降水监测第七节第七节 污染源监测污染源监测 第八节第八节 标准气体的配制标准气体的配制第一节第一节 空
2、气污染基本知识空气污染基本知识一、大气、空气和空气污染一、大气、空气和空气污染对人类有影响的:对人类有影响的:距地面距地面10km地球地球半径半径大气大气厚度厚度氮氮78.06%氧氧20.95%氩氩0.93%其他气体其他气体0.1%有害物质有害物质:烟烟尘、二氧化硫、氮氧尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化物、一氧化碳、碳氢化合物等化合物等 排放到空气中的大量有害物质当其浓度超过排放到空气中的大量有害物质当其浓度超过了环境所允许的极限并持续一定时间后,就了环境所允许的极限并持续一定时间后,就会改变空气的正常组成,破坏自然的物理、会改变空气的正常组成,破坏自然的物理、化学和生态平衡体系,从而
3、危害人们的生活、化学和生态平衡体系,从而危害人们的生活、工作和健康,损害自然资源及财产、器物等,工作和健康,损害自然资源及财产、器物等,这种情况这种情况空气污染空气污染。二、空气污染的危害二、空气污染的危害图片来源:国家地理杂志图片来源:国家地理杂志 空气污染对人体的空气污染对人体的危害途径:呼吸道吸入;危害途径:呼吸道吸入;随食物和饮水摄入;体随食物和饮水摄入;体表接触侵入。表接触侵入。1.大气颗粒物大气颗粒物4.氮氧化物氮氧化物5.光化学氧化剂光化学氧化剂3.一氧化碳一氧化碳2.二氧化硫二氧化硫空气污染对人体健康的危害空气污染对人体健康的危害 臭氧对鼻子、咽喉、肺臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸
4、器官有刺激作用,运等呼吸器官有刺激作用,运动时则吸入更严重。动时则吸入更严重。所有大气污染物中散布所有大气污染物中散布最广的一种,严重阻碍血液最广的一种,严重阻碍血液输氧,引起缺氧中毒。输氧,引起缺氧中毒。NO2对呼吸器官有刺激对呼吸器官有刺激性,可引起肺水肿、慢性支性,可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病,若与气管炎等疾病,若与SO2共共存,则危害更重。存,则危害更重。损害肝脏。且由于损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染物共存,通常与多种污染物共存,吸入之后产生的复合作用吸入之后产生的复合作用危害更大。危害更大。颗粒物的大小决定其沉颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置;化学积于呼吸道中的位置;
5、化学组成决定沉积位置上对组织组成决定沉积位置上对组织的影响。的影响。(一)工业企业排放的废气(一)工业企业排放的废气三、空气污染源三、空气污染源表表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物各类工业企业向空气排放的主要污染物部门部门企业类别企业类别排排 出出 主主 要要 污污 染染 物物电力电力火力发电厂火力发电厂烟尘、烟尘、SO2、NOx、CO、苯并芘等、苯并芘等冶金冶金钢铁厂钢铁厂有色金属冶炼厂有色金属冶炼厂焦化厂焦化厂烟尘、烟尘、SO2、CO、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等烟尘烟尘(Cu、Cd、Pb、Zn等重金属等重金属)、SO2等等烟尘、烟尘、SO2、CO、H2
6、S、酚、苯、萘、烃类等、酚、苯、萘、烃类等化工化工石油化工厂石油化工厂氮肥厂氮肥厂磷肥厂磷肥厂氯碱厂氯碱厂化学纤维厂化学纤维厂硫酸厂硫酸厂合成橡胶厂合成橡胶厂农药厂农药厂冰晶石厂冰晶石厂SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烃类等、氰化物、氯化物、烃类等烟尘、烟尘、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶等、硫酸气溶胶等烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等氯气、氯化氢、汞蒸气等氯气、氯化氢、汞蒸气等烟尘、烟尘、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等、甲醇、丙酮等SO2、NOx、砷化物等、砷化物等烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙
7、硫醇、氯化甲烷等砷化物、汞蒸气、氯气、农药等砷化物、汞蒸气、氯气、农药等氟化氢等氟化氢等机械机械机械加工厂机械加工厂仪表厂仪表厂烟尘等烟尘等汞蒸气、氰化物等汞蒸气、氰化物等轻工轻工灯泡厂灯泡厂造纸厂造纸厂烟尘、汞蒸气等烟尘、汞蒸气等烟尘、硫醇、烟尘、硫醇、H2S等等建材建材水泥厂水泥厂水泥尘、烟尘等水泥尘、烟尘等(二)交通运输工具排放的废气(二)交通运输工具排放的废气(三)室内空气污染源(三)室内空气污染源1 1、物理性污染源、物理性污染源、物理性污染源、物理性污染源 放射性氡(放射性氡(放射性氡(放射性氡(RnRn)及其子体。)及其子体。)及其子体。)及其子体。噪声与振动。噪声与振动。噪声与
8、振动。噪声与振动。家用电器、照明设备家用电器、照明设备家用电器、照明设备家用电器、照明设备电磁污染。电磁污染。电磁污染。电磁污染。2 2、化学性污染源、化学性污染源、化学性污染源、化学性污染源 挥发性有机物:醛、苯类等数百种挥发性有机物。挥发性有机物:醛、苯类等数百种挥发性有机物。挥发性有机物:醛、苯类等数百种挥发性有机物。挥发性有机物:醛、苯类等数百种挥发性有机物。无机化合物:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二无机化合物:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二无机化合物:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二无机化合物:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二 氧化硫、氨等来源于燃烧产物及化学制品。氧化硫、氨等来
9、源于燃烧产物及化学制品。氧化硫、氨等来源于燃烧产物及化学制品。氧化硫、氨等来源于燃烧产物及化学制品。3 3、生物性污染源、生物性污染源、生物性污染源、生物性污染源 垃圾、湿霉墙体产生细菌、真菌类孢子花粉。垃圾、湿霉墙体产生细菌、真菌类孢子花粉。垃圾、湿霉墙体产生细菌、真菌类孢子花粉。垃圾、湿霉墙体产生细菌、真菌类孢子花粉。四、空气中的污染物及其存在状态四、空气中的污染物及其存在状态按照形成过程分为:按照形成过程分为:一次污染物一次污染物:直接从各种污染源排放到空气中的有害污染物。二次污染物二次污染物:一次污染物在空气中相互作用或它们与空气中的正常组分发生反应所产生的新污染。按照存在的形式分:按
10、照存在的形式分:(一)分子状态污染物(一)分子状态污染物气体分子或是蒸气分子。特点是:运动快、扩散快、分布均匀。(二)粒子状态污染物(二)粒子状态污染物分散在空气中的微小液体和固体颗粒,粒级0.01-100m之间,是复杂的非均匀体系。分子状态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)分指常温常压下以气体或蒸汽形式(苯、苯酚)分散在散在 大气中的污染物质。根据化学形态,可将大气中的污染物质。根据化学形态,可将其分为五类:其分为五类:1)含硫化合物:含硫化合物:SO2、H2S;SO3、硫酸、硫酸、硫酸盐;硫酸盐;2)含氮化合物:含氮化合物:NO、NO2、NH3;硝酸、硝酸、硝酸
11、盐;硝酸盐;3)碳氢化合物:碳氢化合物:C1-C5 化合物;化合物;醛、酮、醛、酮、PAN;4)碳氧化合物:碳氧化合物:CO、CO2;5)卤素化合物:卤素化合物:HF、HCl。粒子状态污染物粒子状态污染物 降尘:降尘:粒径大于l0m的颗粒物能较快地沉降到地面上,称为降尘。可吸入颗粒物或飘尘(可吸入颗粒物或飘尘(IP):):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。以气溶胶气溶胶形式存在微小的固体或液体颗粒在气体介质中的稳定悬浮体系。总悬浮颗粒物(总悬浮颗粒物(TSP):):Total suspended particulateTotal suspended
12、particulate粒径小于100m的颗粒物的总称。烟(烟(smoke):某些固体物质在高温下由于):某些固体物质在高温下由于蒸发或升华作用变成气体逸散于空气中,遇蒸发或升华作用变成气体逸散于空气中,遇冷又凝聚成微小的固体颗粒悬浮于空气中构冷又凝聚成微小的固体颗粒悬浮于空气中构成烟。一般直径成烟。一般直径0.01-1m雾雾(fog):由悬浮在空气中微小液滴构成的气由悬浮在空气中微小液滴构成的气溶胶。分散型和凝聚型,一般直径溶胶。分散型和凝聚型,一般直径10m尘尘(dust):分散在空气中的固体微粒,一般:分散在空气中的固体微粒,一般直径直径1-100m五、空气中污染物的时空分布特点五、空气中
13、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气中的污染物质具有随时间、空间变化大的随时间、空间变化大的特点。特点。空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及放源的分布、排放量及地形地形地形地形、地貌、地貌、气象气象气象气象等条等条件密切相关。件密切相关。六、空气中污染物浓度表示方法六、空气中污染物浓度表示方法(一)单位体积质量浓度(一)单位体积质量浓度(一)单位体积质量浓度(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单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污染
14、物的质量数,常用染物的质量数,常用mg/mmg/m3 3或或g/mg/m3 3表示。表示。(二)体积比浓度(二)体积比浓度(二)体积比浓度(二)体积比浓度体积比浓度是指体积比浓度是指100100万体积空气中含污染气体或万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数,常用蒸气的体积数,常用mL/mmL/m3 3和和L/mL/m3 3表示。表示。两种浓度表示方法之间的换算:两种浓度表示方法之间的换算:第二节第二节 空气污染监测方案的制订空气污染监测方案的制订一、监测目的一、监测目的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
15、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。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。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。二、调研及资料收集二、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(一)
16、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(二)气象资料(二)气象资料(三)地形资料(三)地形资料(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(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(五)人口分布及人群健康情况(五)人口分布及人群健康情况三、监测项目三、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C
17、S2、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四、监测站四、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(1 1)采样点应选择不同污染物及其同种污染物高、)采样点应选择不同污染物及其同种污染物高、中、低不同浓度的地方。中、低不同浓度的地方。(2 2)按工业密集的程度,人口密集的程度,城市)按工业密集的程度,人口密集的程度,城市和郊
18、区增设采样点或减少采样点。和郊区增设采样点或减少采样点。(3 3)采样点要选择开阔地带,要选则风向的上风)采样点要选择开阔地带,要选则风向的上风口。口。(4 4)采样点的高度由监测目的而定,一般为离地)采样点的高度由监测目的而定,一般为离地面面 1.5-2m 1.5-2m,常规监测采样口高度应据地面,常规监测采样口高度应据地面 3 3 15m 15m,或设置于屋顶。,或设置于屋顶。(5 5)采样点的设置条件要尽可能一致或标准化,)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。使获得的监测数据具有可比性。(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
19、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/万万人人SO2、NOx、TSP灰尘自然沉降灰尘自然沉降量量硫酸盐化速率硫酸盐化速率400720 3030 40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)数数目目市区人口市区人口/万人万人可吸入颗可吸入颗粒物粒物SO2NOx氧化氧化剂剂CO风向、风风向、风速速100221111100 400552222400 80088434280010105453(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
20、法 4.扇形布点法扇形布点法图图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与气象条件的关系大气稳定大气稳定度度最大浓度出现位置最大浓度出现位置(相当于烟囱高度的倍数相当于烟囱高度的倍数)不稳定不稳定5 10中性中性20左右左右稳定稳定40以上以上五、采样频率和采样时间五、采样频率和采样时间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。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
21、。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。间。间。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。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监测项目采样时间和频率采样时间和频率二氧化硫二氧化硫隔日采样,每天连续
22、采样隔日采样,每天连续采样240.5 h,每月每月1416 d,每年,每年12个月个月二氧化氮二氧化氮(或氮氧化物或氮氧化物)同二氧化硫同二氧化硫总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物隔双日采样,每天连续采样隔双日采样,每天连续采样240.5 h,每月每月56 d,每年,每年12个月个月灰尘自然沉降量灰尘自然沉降量每月采样每月采样302 d,每年,每年12个月个月硫酸盐化速率硫酸盐化速率每月采样每月采样302 d,每年,每年12个月个月表表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
23、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,个日均值,每月至少有分布均匀的每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
24、至少有分布均匀的15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植物生长季平均均每一个生长季至少有每一个生长季至少有70%个月平均个月平均值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六、采样方法、监测方法和质量保证六、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
25、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(第四版)测分析方法(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一、直接采样法一、直接采样法(一)注射器采样(一)注射器采样(一)注射器采样(一)注射器采样(二)塑料袋采样(二)塑料袋采样(二)塑料袋采样(二)塑料袋采样(三)采气管采样(三)采气管采样(三)采气管采样(三)采气管采样(四)真空瓶采样(四)真空瓶采样(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二、富集二、富集(浓
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