1、LOGO 第三章 空气和废气监测第一节第一节 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：烟尘、二
2、氧化硫、氮氧烟尘、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 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
3、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；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。表表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物各
4、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、H2S、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
5、、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
6、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
7、规监测项目（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（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
8、/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
9、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
10、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
11、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（一）溶液吸收法（一）溶液吸收法图图3.7 气体吸收管（瓶）示意图气体吸收管（瓶）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
12、.转子%ccK10001%1003211ccccK 被测污染物的名称及编号；被测污染物的名称及编号；采样地点和采样时间；采样地点和采样时间；采样流量和采样体积；采样流量和采样体积；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；采样者、审核者姓名。采样者、审核者姓名。三、一氧化碳的测定三、一氧化碳的测定（一）气相色谱法（一）气相色谱法（GC）（二）汞置换法（二）汞置换法 某种污染物的污染分指数某种污染物的污染分指数(Ii)按下式计算：按下式计算：式中：式中：Ci，Ii分别为分别为第第i种污染物的浓度值和污染分指数值；种污染物的浓度
13、值和污染分指数值；ci,j，Ii,j 分别为第分别为第i种污染物种污染物在在j转折点的极限浓度值和污转折点的极限浓度值和污染分指数值染分指数值(查表查表3.8)；ci,j+1，Ii,j+1 分别为第分别为第i种污染物在种污染物在j+1转折点的浓度极限值和转折点的浓度极限值和 污染分指数值。污染分指数值。jijijijijijiiiIIIccccI,1,.,1,)()()(表表3.8 空气污染指数分级浓度限值空气污染指数分级浓度限值污染指数污染物浓度/（mgm-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
14、时均值)500.0500.0800.0500.1200.250.1250.1201000.1500.1200.1500.3000.500.24100.2002000.8000.2800.2500.5001.601.13600.4003001.6000.5650.4200.6252.402.26900.8004002.1000.7500.5000.8753.203.001201.0005002.6200.9400.6001.0004.003.751501.200 表表3.9 空气污染指数范围及相应的空气质量级别空气污染指数范围及相应的空气质量级别污染指数污染指数质量级别质量级别质量描述质量描述对
15、健康的影响对健康的影响对应空气质量的适用对应空气质量的适用范围范围050优优可正常活动可正常活动自然保护区、风景名自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊胜区和其他需要特殊保护的地区保护的地区51100良良可正常活动可正常活动为城镇规划中确定的为城镇规划中确定的居住区、商业交通居居住区、商业交通居民混合区、文化区、民混合区、文化区、一般工业区和农村一般工业区和农村101200轻污染轻污染长期接触，易感人群症状有轻度长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状加剧，健康人群出现刺激症状特定工业区特定工业区201300中污染中污染一定时间接触后，心脏病和肺病一定时间接触后，心脏病和肺病患者症
16、状显著加剧，运动耐受力患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状降低，健康人群普遍出现症状300重污染重污染健康人明显强烈症状，降低运动健康人明显强烈症状，降低运动耐受力，提前出现某些疾病耐受力，提前出现某些疾病TSPTSP采样器采样器 滤膜捕集滤膜捕集重量法重量法 用抽气动力抽取一定体积的空气通过已恒重用抽气动力抽取一定体积的空气通过已恒重的滤膜，则空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，的滤膜，则空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，即可计根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，即可计算算TSP的浓度。的浓度。根据采样流量不同分为大流量、中流量和小流根据采
17、样流量不同分为大流量、中流量和小流量采样法。量采样法。可吸入颗粒物主要是指通过人的咽喉进入肺部可吸入颗粒物主要是指通过人的咽喉进入肺部的气管、支气管区和肺泡的那部分颗粒物，具的气管、支气管区和肺泡的那部分颗粒物，具有有D50(质量中值直径质量中值直径)=10m到上截止点到上截止点30m的的粒径范围，常用粒径范围，常用PM10表示。表示。测定方法：重量法、压电晶体差频法、光散射测定方法：重量法、压电晶体差频法、光散射法。法。（二）压电晶体差频法（二）压电晶体差频法（三）光散射法（三）光散射法（一）重量法（一）重量法 根据我国大气降水样品的采集与保存(GB13580.292)标准中规定：（1）采样
18、点数目，根据研究的目的和需要来确定。一般常规监测，人口在五十万以上的城市布三个点，人口在五十万以下的城市布设二个点，采样点的布设应兼顾城区、农村和清洁对照点。要尽可能照顾到气象地形、地貌。（2）采样点位应尽可能的远离局部污染源，四周无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。图图3.40 降水采样器实物照片降水采样器实物照片图图3.39 雨水自动采样器示意图雨水自动采样器示意图 （1）从每次降雨(雪)开始，要采集全过程(开始到结束)雨(雪)样。如遇连续几天降雨(雪)，每天上午8:00开始，连续采集24 h为一次样。（2）采样器应高于基础面1.2m以上。（3）样品采集后，应贴上标签，编好号，记录采样地点、日
19、期、采样起止时间、雨量等。采样后应尽快测定；如需要保存，一般不主张添加保存剂，水样密封后放于冰箱中。（一）测定项目和测定频次（一）测定项目和测定频次采样头采样头滤筒滤筒玻璃纤维滤筒采样管玻璃纤维滤筒采样管刚玉滤筒采样管刚玉滤筒采样管 在测出烟气的温度、压力等参数后，按下式计算各测点的烟气流速(vs)：vps2pKv式中：vs烟气流速，m/s；Kp皮托管校正系数；pv烟气动压，Pa；烟气密度，kg/m3。烟道断面上各测点烟气平均流速按下式计算：nvvvvn21s烟气流量按下式计算：SvQs 3600s式中：Qs烟气流量，m3/h；S测定断面面积，m2。ssawsnd2732731013251tp
20、pxQQ式中：Qnd 标准状态下烟气流量，m3/h；ps烟气静压，Pa；pa大气压力，Pa；xw烟气含湿量体积分数，%。标准状态下干烟气流量按下式计算：在采样装置的流量计前装有冷凝器和干燥器的情况下，干烟气的采样体积按下式计算：ttMppQV)273(27.0rsdrand式中：Vnd标准状态下干烟气体积，L；Q 采样流量，L/min；Msd干烟气气体相对分子质量，/kmol；tr 转子流量计前气体温度，；t采样时间，min。烟尘浓度计算：根据采样类型不同，用不同的公式计算。移动采样时：6nd10VG式中：烟气中烟尘浓度，mg/m3；G测得烟尘质量，g；Vnd标准状态下干烟气体积，L。nnnn
21、nSvSvSvSvSvSv2211222111式中：烟气中烟尘平均浓度，mg/m3；v1,v2、,vn各采样点烟气流速，m/s；1,2,n各采样点烟气中烟尘浓度，mg/m3；S1,S2,Sn各采样点所代表的截面积，m2。定点采样时：排放速率（/h）=6sn10Q式中：烟尘（或气态污染物）的浓度，mg/m3；Qsn标准状态下干烟气流量，m3/h。图图3.47 用林格曼烟气黑度计用林格曼烟气黑度计观测烟气示意图观测烟气示意图图图3.48 林格曼烟气黑度图林格曼烟气黑度图图图3.49 吸收法采样装置示意图吸收法采样装置示意图图图3.50 注射器采样装置示意图注射器采样装置示意图污染物CO(体积分数)
22、/%HC（体积分数）/10-6车别轻型车重型车四冲程二冲程轻型车重型车轻型车重型车1995年7月1日前的定型汽车3.54.09001200650070001995年7月1日前的新生产汽车4.04.510001500700078001995年7月1日前生产的在用汽车4.55.012002000800090001995年7月1日起的定型汽车3.03.5600900600065001995年7月1日起的新生产汽车3.54.07001000650070001995年7月1日起生产的在用汽车4.54.5900120075008000HC（碳氢化合物）体积浓度值以正己烷计。表表3.10 汽油车怠速污染物排
23、放限量汽油车怠速污染物排放限量（摘自（摘自GB14761.593）3mi10VVMVb3m0i010VVppMVbp图图3.55 正压配气装置示意图正压配气装置示意图图图3.56 钢瓶气源连续稀释配气装置示意图钢瓶气源连续稀释配气装置示意图图图3.57 气体混合器示意图气体混合器示意图图图3.58 负压喷射法配气原理示意图负压喷射法配气原理示意图图图3.59 SO2渗透管示意图渗透管示意图图图3.60 渗透管法配气装置示意图渗透管法配气装置示意图图图3.61 甲醛扩散管示意图甲醛扩散管示意图图图3.62 甲醛标准气体配气装置示意图甲醛标准气体配气装置示意图滤筒滤筒玻璃纤维滤筒采样管玻璃纤维滤筒采样管刚玉滤筒采样管刚玉滤筒采样管
