空气和废气监测课件ppt.ppt
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1、空气和废气监测空气和废气监测空气和废气监测空气和废气监测1内容提要:1、空气污染基本知识2、空气和废气监测方案的制定3、空气和废气采样及采样仪器4、空气和废气现场监测质量保证5、污染源现场监测质量保证和控制21.1 大气(空气)和空气污染(1)大气大气 是地球表面上的空气,因为是地球表面上的空气,因为地地球引力球引力影响,在其表面积蓄而影响,在其表面积蓄而成的一圈气体,地球就被这一层很厚的大气层包围着。成的一圈气体,地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的厚度大约在大气层的厚度大约在1000千米以上(千米以上(100010001400km1400km),但没,但没有明显的界限。整个大气层随高
2、度不同表现出不同的特点,分为有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点,分为对流层对流层、平流层平流层、中间层中间层、暖层暖层和和散逸层散逸层,再上面就是,再上面就是星际空间星际空间了。了。对流层对流层在大气层的最低层,其厚度约为在大气层的最低层,其厚度约为10至至20千米千米,其大气其大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在也几乎都在这一层内存在,还存在大部分的固体杂质。动、植物还存在大部分的固体杂质。动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内,因为这一层的的生存,人类的绝大部分活
3、动,也在这一层内,因为这一层的空空气对流气对流很明显,故称对流层。很明显,故称对流层。3气气体体按按容积百分比容积百分比按按质量百分比质量百分比分子量分子量氮78,08475,5228,0134氧20,94823,1531,9988氩0,9341,2839,948二氧化碳0,0330,0544,0099干洁大气成份干洁大气成份干洁空气是指大气中除去水汽、液体和干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体固体微粒以外的整个混合气体,简称干空气。它的主微粒以外的整个混合气体,简称干空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等,其容积含量要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等,其容积含量占全部占全部干洁空气干洁空气
4、的的99.99%99.99%以上。其余还有少量的以上。其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。氢、氖、氪、氙、臭氧等。4(2 2)空气污染:)空气污染:大气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限大气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限并持续一定时间后,会改变大气特别是空气的正常并持续一定时间后,会改变大气特别是空气的正常组成,破坏自然的物理、化学和生态平衡体系,从组成,破坏自然的物理、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,这种情况称为空气污染。财产、器物等,这种情况称为空气污染。51.2 空气污染的危害对人的危害
5、对人的危害 (1 1)急性危害;)急性危害;(2 2)慢性危害。)慢性危害。对动物的危害对动物的危害对植物的危害对植物的危害 (1 1)急性危害;)急性危害;(2 2)慢性危害;)慢性危害;(3 3)不可见危害。)不可见危害。对材料的损坏对材料的损坏对大气的影响对大气的影响玉米空气污染玉米空气污染美国空气污染之都美国空气污染之都洛杉矶洛杉矶空气污染腐蚀秦俑空气污染腐蚀秦俑61.3 空气污染源(1)(1)自然源自然源 由自然现象引起空气污染。如由自然现象引起空气污染。如火山爆发火山爆发、森林火灾森林火灾。(2)(2)人工源人工源 工业企业排放的废气工业企业排放的废气 工业企业排放量最大的是以煤和
6、石油为燃料,在燃烧工业企业排放量最大的是以煤和石油为燃料,在燃烧过程中排放的粉尘、过程中排放的粉尘、SOSO2 2、NONOX X、COCO、COCO2 2等,其次是生产过等,其次是生产过程中排放的多种有机物和无机污染物质。程中排放的多种有机物和无机污染物质。交通运输工具排放的废气交通运输工具排放的废气 汽车数量大,排放的污染多,集中在大城市。汽车数量大,排放的污染多,集中在大城市。美国大气污染美国大气污染80%80%来自汽车的尾气,造成光化学烟雾来自汽车的尾气,造成光化学烟雾污染等。污染等。71.3 空气污染源 室内空气污染的分类室内空气污染的分类 化学性污染化学性污染:总挥发有机物、甲醛、
7、:总挥发有机物、甲醛、SOSO2 2、O O3 3等。等。物理性污染物理性污染:温度、:温度、PM10PM10、通风率等。、通风率等。生物性污染生物性污染:细菌、真菌、病毒等。:细菌、真菌、病毒等。放射性污染放射性污染:氡气及其子体。:氡气及其子体。室内空气的质量表征室内空气的质量表征 有毒、有害污染因子指标有毒、有害污染因子指标:规定最高允许量。:规定最高允许量。舒适性指标舒适性指标:属于主观性指标,与人群生活习惯、季:属于主观性指标,与人群生活习惯、季节等有关,如室内温度、大气压、新风量、湿度等。节等有关,如室内温度、大气压、新风量、湿度等。室内空气污染源室内空气污染源室内空气污染源室内空
8、气污染源81.4 1.4 空气中的污染物及其存在形态空气中的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分是有机物,环境科学中用下列两种方法进行分类 一次污染物一次污染物(1 1)根据污染物形成过程分类)根据污染物形成过程分类 二次污染物二次污染物 分子状态污染物分子状态污染物(2 2)根据污染物存在状态分类)根据污染物存在状态分类 粒子状态污染物粒子状态污染物9(1)根据污染物的形成过程分 一次污染物:一次污染物:指直接从各种污染源排放到大气中的有害指直接从各种污染源排放到大气中的
9、有害物质。物质。例如,例如,SOSO2 2、NONOX X、COCO、碳氢化合物、颗粒性物质等。、碳氢化合物、颗粒性物质等。特点特点:由污染源直接排入环境的、其物理和化学性状未发: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。生变化的污染物。二次污染物:二次污染物:指一次污染物在大气中相互作用或它们指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所产生的新污染物。例如,硫酸与大气中正常组分发生反应所产生的新污染物。例如,硫酸盐、硝酸盐、臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯(盐、硝酸盐、臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯(PANPAN)等。)等。特点:特点:具有颗粒小、毒性一般比一次污染物
10、大等特点。具有颗粒小、毒性一般比一次污染物大等特点。1.4 1.4 空气中的污染物及其存在形态空气中的污染物及其存在形态10 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分散在大气中指常温常压下以气体或蒸汽形式分散在大气中的污染物质。的污染物质。例如,例如,SOSO2 2、NONO2 2、硝酸盐、硝酸盐、C1-C5C1-C5化合物、酮、化合物、酮、COCO、COCO2 2、HFHF、HClHCl等。等。(2 2)根据污染物存在状态分类)根据污染物存在状态分类1.4 1.4 空气中的污染物及其存在形态空气中的污染物及其存在形态11 粒子状态污染物粒子状态污染物 粒径多在粒径多在0.
11、01-100m0.01-100m之间;复杂的非均匀体系,之间;复杂的非均匀体系,即颗粒物。即颗粒物。通常根据颗粒物在重力作用下的沉降特性将其分为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。降尘和飘尘。(1 1)降尘:)降尘:粒径大于粒径大于10m10m的颗粒,如水泥粉尘、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。下,易沉降,危害范围较小。(2 2)飘尘:)飘尘:粒径小于粒径小于10m10m的粒子可长期漂浮在大的粒子可长期漂浮在大气中气中.具有胶体性质,又称气溶胶。易随呼吸进入人体,具
12、有胶体性质,又称气溶胶。易随呼吸进入人体,危害健康,因此也称可吸入颗粒物(危害健康,因此也称可吸入颗粒物(IPIP或或PM10PM10)。)。烟、雾、灰尘均是用来描述飘尘存在形式的。烟、雾、灰尘均是用来描述飘尘存在形式的。12雾霾:雾霾:是雾和霾的统称,是一种是雾和霾的统称,是一种天气现象天气现象,也称,也称灰霾(灰霾(烟霞烟霞),指空气中的),指空气中的灰尘灰尘、硫酸硫酸、硝酸硝酸、有机碳氢化合物等大量极细微的干尘有机碳氢化合物等大量极细微的干尘粒子粒子均匀的均匀的浮游在空中,使空气浑浊,视野模糊并导致能见浮游在空中,使空气浑浊,视野模糊并导致能见度恶化,如果度恶化,如果水平能见度水平能见度
13、小于小于10000米时,将这米时,将这种非水成物组成的种非水成物组成的气溶胶气溶胶系统造成的视程障碍称系统造成的视程障碍称为霾为霾(Haze)或灰霾(或灰霾(Dust-haze);当水汽);当水汽凝凝结结加剧、空气湿度增大时,霾就会转化为雾。因加剧、空气湿度增大时,霾就会转化为雾。因为空气质量的恶化,为空气质量的恶化,雾霾天气雾霾天气现象便会增多,危现象便会增多,危害加重。中国不少地区把害加重。中国不少地区把阴霾天气阴霾天气现象并入雾一现象并入雾一起作为起作为灾害性天气灾害性天气预警预报。预警预报。131.5 污染物的时空分布特点 空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排空气污染物
14、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。放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。(1 1)时间性)时间性 污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响,一天内的污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响,一天内的变化也不同。变化也不同。一次污染物一次污染物因受逆温层、气温、气压等的限制,在清晨因受逆温层、气温、气压等的限制,在清晨和黄昏时浓度较高,中午即降低;和黄昏时浓度较高,中午即降低;二次污染物二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的,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。故在中午时浓度增加,清晨和夜晚时降低。(2
15、 2)空间性)空间性 污染物的空间分布与污染源种类、分布情况和气象条件等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。因素有关。14分分类类成成份份粉尘微粒碳粒、飞灰、碳酸钙、ZnO(氧化锌)、PbO2(二氧化铅)、PM2.5、PM10等硫化物SO2(,二氧化硫,),SO3(,三氧化硫,),H2SO4(雾)等氮化物NO(,一氧化氮,),NO2(,二氧化氮,),NH3(氨气)等卤化物Cl2(氯气),F2(,氟气,),HCl(,氯化氢,),HF(,氟化氢,)等碳氧化物CO(,一氧化碳,)氧化剂O3(,臭氧,),过氧酰基硝酸脂(PAN)等151.6 空气中污染物浓度表示方法(1)污染物
16、浓度表示方法 单位体积质量浓度(mg/m3或g/m3)定义:单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污染物的质量数。适用范围:对任何状态的污染物都适用。体积比浓度(mL/m3或L/m3;ppm或ppb)定义:体积比浓度是100万体积空气中含污染气体或蒸汽的体积数。适用范围:仅适用于气态或蒸汽态物质。不受大气压和温度的影响。两种单位换算关系:Cv=22.4Cm/M(2)气体体积换算 把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积:Vo=Vt273P/(273+t)101.32516制定大气污染监测方案的程序首先要根据监测目的进行调查研究,首先要根据监测目的进行调查研究,收集必要的基础资料,收集必要的基础
17、资料,然后经过综合分析,然后经过综合分析,确定监测项目,确定监测项目,设计布点网络,设计布点网络,选定采样频率、采样方法和监测技术,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施,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。提出监测结果报告要求及进度计划等。2 2、空气污染监测方案的制定、空气污染监测方案的制定17(1 1)通过对大气环境中主要污染物质进行定期或连续地监)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定地大气质量标准,并为编测,判断大气质量是否符合国家制定地大气质量标准,并为编写大气环境质量状况评价报告提供数据;写大气环境质
18、量状况评价报告提供数据;(2 2)为研究大气质量的变化规律和发展趋势,开展大气污)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;染的预测预报工作提供依据;(3 3)为政府部门执行有关环境保护法规,开展环境质量管)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。据。2.1 大气污染监测的目的182.2 调研及资料收集(1)(1)污染源分布及排放情况污染源分布及排放情况 (2(2)气象资料)气象资料 (3)(3)地形资料地形资料 (4)(4)土地利用和功能分区情况
19、土地利用和功能分区情况 (5)(5)人口分布及人群健康情况人口分布及人群健康情况 192.3 监测项目 202.4 监测站(点)的布设(1 1)布设采样点的原则和要求)布设采样点的原则和要求1 1)具有较好的代表性,能客观反映一定空间范围内)具有较好的代表性,能客观反映一定空间范围内的环境空气污染水平和变化规律;的环境空气污染水平和变化规律;2 2)各监测点之间设置条件尽可能一致,使各个监测)各监测点之间设置条件尽可能一致,使各个监测点获取的数据具有可比性;点获取的数据具有可比性;3 3)监测点应尽可能均匀分布,同时在布局上应反映)监测点应尽可能均匀分布,同时在布局上应反映城市主要功能区和主要
20、大气污染源的污染现状及变化城市主要功能区和主要大气污染源的污染现状及变化趋势;趋势;21(1 1)布设采样点的原则和要求)布设采样点的原则和要求4)应结合城市规划考虑监测点的布设,使确定的监)应结合城市规划考虑监测点的布设,使确定的监测点能兼顾未来城市发展的需要;测点能兼顾未来城市发展的需要;5)为监测道路交通污染源或其他重要污染源对环境)为监测道路交通污染源或其他重要污染源对环境空气质量影响而设置的污染监控点,应设在可能对人空气质量影响而设置的污染监控点,应设在可能对人体健康造成影响的污染物高浓度区域体健康造成影响的污染物高浓度区域22(2)采样点的数目 应根据监测范围大小、污染物的空间分布
21、特征、人口分布及密度、气应根据监测范围大小、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象、地形及经济条件等因素综合考虑23 功能区布点法功能区布点法 适用范围:多用于区域性的常规监测。适用范围:多用于区域性的常规监测。网格布点法网格布点法 适用范围:适用于存在多个污染源适用范围:适用于存在多个污染源,且分布较均匀的地区。且分布较均匀的地区。同心圆布点法同心圆布点法适用范围:主要用于多个污染源构成污染群适用范围:主要用于多个污染源构成污染群,且大污染源较集中的地区。且大污染源较集中的地区。扇形布点法扇形布点法 适用范围适用于孤立的高架点源适用范围适用于孤立的高架点源
22、,且主导风向明显的地区。且主导风向明显的地区。*注意事项注意事项采用同心圆和扇形布点法时,应考虑高架点源排放污染物的扩散特点。采用同心圆和扇形布点法时,应考虑高架点源排放污染物的扩散特点。在实际工作中,常采用一种布点法为主,兼用其他方法的综合布点法。在实际工作中,常采用一种布点法为主,兼用其他方法的综合布点法。(3 3)采样站(点)布设方法)采样站(点)布设方法242.5 采样时间和频率(1 1)采样时间)采样时间 采样时间是指每次采样从开始到结束所经历的时间。采样时间是指每次采样从开始到结束所经历的时间。(2 2)采样频率)采样频率 采样频率是指一定时间范围内的采样次数采样频率是指一定时间范
23、围内的采样次数 1.1.依浓度分布的时间特性依浓度分布的时间特性 依气象条件变化的特征,高中低浓度都包括依气象条件变化的特征,高中低浓度都包括 2.2.依对监测数据要求的精确程度依对监测数据要求的精确程度25表2-5-1 国家环境空气质量监测网监测项目必必测项测项目目选测项选测项目目二氧化硫(二氧化硫(SOSO2 2)总悬总悬浮浮颗颗粒物(粒物(TSPTSP)二氧化氮(二氧化氮(NONO2 2)铅铅(PbPb)可吸入可吸入颗颗粒物(粒物(PMPM1010)氮氧化物(氮氧化物(NOxNOx)一氧化碳(一氧化碳(COCO)苯并苯并aa芘(芘(BaPBaP)臭氧(臭氧(O O3 3)有毒有害有机物有
24、毒有害有机物细颗细颗粒物(粒物(PM2.5PM2.5)27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 直接采样法直接采样法 富集(浓缩)采样法富集(浓缩)采样法 3、空气样品的采集方法和采样仪器28适用于适用于 被测组分浓度高;被测组分浓度高;分析方法灵敏度高分析方法灵敏度高采样方法:采样方法:(1 1)注射器采样)注射器采样 (2 2)塑料袋采样)塑料袋采样 (3 3
25、)采气管采样)采气管采样 (4 4)真空瓶采样)真空瓶采样3.1 直接采样法29(1)(1)溶液吸收法溶液吸收法(2)(2)填充柱阻留法填充柱阻留法(3)(3)滤料阻留法滤料阻留法(4)(4)低温冷凝法低温冷凝法(5)(5)静电沉积法静电沉积法(6)(6)自然积集法自然积集法(7)(7)扩散渗透法扩散渗透法(8)(8)综合采样法综合采样法3.2 3.2 富集(浓缩)采样法富集(浓缩)采样法适用于适用于被测组分浓度低被测组分浓度低。30适用范围适用范围:用于采集空气中气态、蒸气态、某些气溶胶态的污用于采集空气中气态、蒸气态、某些气溶胶态的污染物质。染物质。采样测定方法采样测定方法吸收效率吸收效率
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