空气和废气监测

第三章空气和废气监测本章内容第一节空气污染监测方案的制定第二节空气样品的采集方法和采样器第三节气态和蒸汽态状污染物的测定第四节颗粒物的测定第五节降水监测第六节污染源监测第七节标准气体的配制第一节空气污染监测方案的制定本节内容：1）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内容，2）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。1.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2.为研究大气质量地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一、大气污染监测的目的二、调研及资料收集1.污染源分布及排放情况2.气象资料3.地形资料4.土地利用和功能分区情况5.人口分布及人群健康情况三、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、异氰酸甲酯等降水监测pH、电导率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42－、NO3－、Cl－空气污染常规监测项目四、采样点的布设（一）布设采样点的原则和要求1、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。2、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，适当增设采样点；城郊和农村，人口密度小及污染物浓度低的地区，可少设点。4、采样点周围应开阔，障碍物顶点至采样点位连线与地面夹角不大于30℃。测点周围无局地污染源，并避开树木及吸附能力较强的建筑物。5、各采样点的设置条件应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。如研究大气污染对人体的危害，采样口高度为1.5-2m；如研究大气污染对植物或器物的影响，采样口高度应与植物或器物高度相近。连续采样例行监测采样口高度应距地面3－15m。（二）采样站(点)数目的确定我国空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灰尘自然沉降量硫酸盐化速率503≥3≥650～10044～86～12100～20058～1112～18200～400612～2018～30400720～3030～40WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目市区人口/万人可吸入颗粒物SO2NOx氧化剂CO风向、风速≤100221111100～40055个2222400～80088434280010105453（三）采样点布设方法采样前先调查相关资料，设计监测方案。根据监测目的不同，可设单独采样点和网络采样点。1）单独采样点：2）网络采样点：功能区布点法网格布点法同心圆布点法扇形布点法网格布点法适用于多个污染和污染源分布较均匀地区较好的反应污染物的空间分布主导风向下风向采样点数约占60%同心圆布点法适用于多个污染源构成的污染群，且大污染源较集中的地区不同圆周上采样点的数目不一定相等或均匀分布的扇形布点法适用孤立高架点源、主导风向明显的地区；布点时近最大污染物浓度处多设点位。45度=扇形角度90度（1）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（2）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（四）采样频率和采样时间二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度、气象条件对污染物的扩散的影响、污染物的物理化学性质以及人力、物力等情况而定。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24±0.5h，每月14～16d，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24±0.5h，每月5～6d，每年12个月灰尘自然沉降量每月采样30±2d，每年12个月硫酸盐化速率每月采样30±2d，每年12个月污染物监测数据统计有效性的规定污染物取值时间数据有效性规定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18h的采样时间TSP、PM10、B(a)P、Pb日平均每日至少有12h的采样时间SO2、NOx、NO2、CO、O31小时平均每小时至少有45min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15d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12h的采样时间1小时平均每小时至少有45min的采样时间一级评价不得少于两期（夏、冬）二级可取一期不利季节，必要时作两期三级必要时可作一期监测监测周期按照评价等级而定：第二节空气样品的采集方法和采样仪器本节内容1）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（其中富集浓缩采样法是重点和难点）；2）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；直接采样法浓缩采样法采集方法一、直接采样法适用于大气中被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高的情况，这时不必浓缩，只需用仪器直接采集少量样品进行分析测定即可。①塑料袋采样②真空瓶采样③注射器采样④采气管采样置换法此法测得的结果为瞬时浓度或短时间内的平均浓度。塑料袋plasticbag:用于采集气样的塑料袋，不能与被测组分发生化学反应，也不能有渗透性。一般用聚四氟已烯或聚乙烯制成。采样后，保存时间要短，最好是尽快分析。土壤气体的采集注射器syringeorinjector常用于采集有机样品样品不易存放过长采气管airsamplingtube容积在100一500毫升之间。真空瓶vacuumflask先用真空泵将瓶内抽成“真空”，抽“真空”的同时，要用压力计量出瓶内剩余压力（1.33KPa).采样时，打开瓶塞上的活门，利用瓶内的负压使气样入瓶，关闭活门。适用于大气污染物浓度较低（ppm-ppb数量级），富集采样时间一般较长，测量结果代表采样时间平均浓度。二、富集(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.静电沉降法6.扩散（或渗透法）7.自然积集法8.综合采样法提高吸收效率的方法提高吸收速度：提高样气与吸收液的接触面积或接触时间吸收液选择：与被采集的污染物发生化学反应快或对其溶解度大污染物被吸收后，有足够稳定时间污染物被吸收后，应有利于下一步测定吸收液毒性小、价格低、易于购买，且尽可能回收利用1、溶液吸收法吸收液：水、水溶液、有机溶剂①溶液吸收法气体吸收管（瓶）示意图吸收管气泡吸收管吸收速率主要取决于尖嘴的大小、吸收液面高度和抽气速度。可装5-10ml吸收液采样流量：0.5-2.0L/min①溶液吸收法适用于采集气态和蒸汽态物质。冲击式吸收管可装5-10ml吸收液采样流量：3.0L/min①溶液吸收法适用于采集浓缩固态气溶胶不适于采集气态或蒸汽态物质多孔筛板吸收管吸收管吸收管可装5-10ml吸收液采样流量：0.1-1.0L/min吸收瓶小型：可装10-30ml吸收液采样流量：0.5-2.0L/min吸收瓶可装50-100ml吸收液采样流量：30L/min①溶液吸收法不仅能吸收气态和蒸汽态的污染物而且能采集雾态气溶胶问题：采集NOX可以用那几种吸收管？2、填充柱阻留法吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。。。。。。。。颗粒状填充剂抽气泵﹡﹡﹡﹡﹡﹡组分空气填充柱阻留法示意图吸附型填充柱物理吸附化学吸附一般多采用颗粒状多孔物质，如硅胶、活性炭、分子筛、高分子多孔微球注意：既要考虑吸附效率，也要考虑解析效率②填充柱阻留法分配型填充柱表面涂有沸点较高的有机溶剂的惰性多孔颗粒状载体，具有较高的分配系数。载体具有化学惰性、较大比表面积和较高的力学强度有机氯农药、多氯联苯（PCB）用涂渍5%的甘油的硅酸铝载体采样，采集效率达90-100%②填充柱阻留法采样量和采样速度都较大，富集物稳定，对气态、蒸汽态、气溶胶态物质都有较好的富集效率。反应型填充柱涂渍能与待测物质发生反应的试剂，被测组分与填充剂表面发生化学反应而被阻留。采样后用适宜洗脱液洗脱。用涂硫酸的石英砂填充柱富集空气中微量氨。②填充柱阻留法①采样时间用固体采样管可以长时间采样，测得大气中日平均或一段时间内的平均浓度值；溶液吸收法则由于液体在采样过程中会蒸发，采样时间不宜过长；②富集效率只要选择合适的固体填充剂，对气态、蒸气态和气溶胶态物质都有较高的富集效率，而溶液吸收法一般对气溶胶吸收效率要差些；③稳定时间浓缩在固体填充柱上的待测物质比在吸收液中稳定时间要长，有时可放置几天或几周也不发生变化。所以，固体阻留法是大气污染监测中具有广阔发展前景的富集方法。固体阻留法和溶液吸收法比较：②填充柱阻留法3、滤料阻留法颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图无机材料滤膜：主要是玻璃纤维，捕集率高，耐腐蚀、耐高温、吸湿性小可用于有机污染物进行组分分析有机材料滤膜主要是纤维素的衍生物或合成高分子材料制成。适于金属尘粒的采集硝化纤维素、纤维素酯等微孔滤膜：适于采集金属气溶胶过氯乙烯、聚苯乙烯进行颗粒物分散度和化学组分分析4、低温冷凝浓缩法低温冷凝采样装置示意图制冷剂：冰（0℃）、冰-盐水（-10℃）、干冰-乙醇（-72℃）、干冰（-78.5℃）、液氧（-183℃）液氮（-196℃）适用于沸点较低的气态污染物，如烯烃类、醛类等。5.静电沉降法6.扩散(或渗透)法7.自然积集法8.综合采样法图3.11标准集尘器示意图图3.12干法采样集尘器示意图a.降尘试样采集湿法：缸底加入适量的乙二醇-防止冰冻和抑制微生物及藻类生长b.硫酸盐化速率试样的采集硫酸盐化速率：单位面积上、单位时间内生成的硫酸盐的量表征空气中的二氧化硫、硫化氢等含硫化合物演变、氧化成危害更大的硫酸雾及硫酸盐雾的速率）三、采样仪器（一）、组成部分收集器，流量计，采样动力。几种常用的流量计示意图皂膜流量计孔口流量计1.隔板；2.液柱；3.支架转子流量计1.锥形玻璃管；2.转子抽气泵手动抽气泵（manualpump）如注射器、连续式手抽气筒、双连球、水抽气瓶等。适用于采样时间不长，采气量小，无市电供给的情况，用于采集气体或蒸汽态样品电动抽气泵（electricpump）在有电源的采样现场，如采样时间较长和采样速度要求较大时，如吸尘器、真空泵、刮板泵、薄膜泵、电磁泵等。还可采用大气采样器、飘尘采样器等专用采样装置。（二）专用采样器1.空气采样器收集器流量计采样泵定时器大气采样器实物照片2.颗粒物采样器（1）总悬浮颗粒物采样器大流量采样器结构示意图（2）可吸入颗粒物采样器TSP采样器实物照片旋风分尘器原理示意图向心式分尘器原理示意图三级向心式分尘器原理示意图撞击式分尘器示意图四、采样效率（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：精确配制一个已知浓度的标准气体,用所选用的采样方法采集标准气体,测定其浓度C1，比较实测浓度和已知浓度C0%ccK100012、相对比较法配制一个恒定的但不要求知道准确浓度的气体样品，用2-3个采样管串联起来采集所配制样品，分别测定各采样管中的污染物含量,计算第一管含量占总量百分数。第二、三管的污染物浓度越小，采样效率越高。一般要求K值在90%之上。%1003211ccccK（二）采集颗粒物效率的评价方法1、采集颗粒数效率：即所采集到的颗粒物粒数占总颗粒