大气环境监测..

§3空气污染监测Airpollutionmonitoring一.大气污染物及其存在状态大气污染物的种类有数千种，已发现有危害作用而被人们注意到的有1200多种，大部分是有机物。由于污染物不同，存在状态不同，其采样方法和监测手段不同。§3.1大气污染物及存在状态根据大气污染物的形成过程，可将其分为一次污染物和二次污染物。1．一次污染物是直接从污染源排放到大气中的有害物质。SO2、NOx、CO、碳氢化合物、颗粒性物质等。颗粒性物质中包含有毒重金属、多种有机和无机化合物等。§3.1大气污染物及存在状态2．二次污染物是一次污染物在大气中相互作用或它们与大气中的正常组分发生反应所产生的新污染物。多为气溶胶，具有颗粒小、毒性一般比一次污染物大等特点。§3.1大气污染物及存在状态根据存在状态，可将污染物分成两类：1．分子状污染物：沸点低，常温下以气体分子的形式存在。NOx、CO、O3、SO2、……，苯、苯酚、汞等沸点虽较高，常温为液体，但挥发性强，也属于分子状污染物。§3.1大气污染物及存在状态2．粒子状污染物：是分散在大气中的液体和固体颗粒物。颗粒直径分布在0.01-100μm之间，不均匀，体系复杂。§3.1大气污染物及存在状态降尘：颗粒较大，d10μm，由于自重，可较快地沉降到地面。飘尘Inhalableparticulatematter：粒较小，d10μm，(PM10)。飘尘和降尘二者合起来称为总悬浮颗粒物Totalsuspendedparticulatematter(TSP)。§3.1大气污染物及存在状态二、监测项目：书P1521．例行监测项目必测项目：SO2、NOx、TSP、硫酸盐化速率、灰尘自然降尘量。选测项目：CO、PM10、总氧化剂、氟化物、铅、汞、BaP、总烃及非甲烷烃、光化学氧化剂。§3.1大气污染物及存在状态2．自动系统监测项目必测项目：SO2、NOx、TSP或PM10、CO。选测项目：臭氧、总碳氢化合物。§3.1大气污染物及存在状态本节内容包括：一、采样点的布置二、采样时间和频率三、采样方法和仪器四、气样体积的换算和测定结果的表示§3.2大气监测试样的采集一、采样点（SamplingSite）的布设：1．布设采样点的基本原则：①采样点位置应包括整个监测地区的高、中、低浓度三种地方。②污染源较集中，主导风向明显时，污染源的下风方向为主要监测范围，布置较多采样点，上风方向设少数采样点作为对照。③工业集中、人口密集和超标地区设较多采样点。④非污染地区设一对照观测站，提供大气中污染物质的本底数据。§3.2大气监测试样的采集2．采样点数目：采样点数目是由监测范围的大小，污染物变化程度以及人口分布等因素决定的。§3.2大气监测试样的采集①连续自动监测站：世界卫生组织（WHO）和世界气象组织（WMO）在假定人口数能反映地区的大小和污染变化程度的条件下，提出按人口多少设置城市监测站（自动连续监测）的数目，如表§3.2大气监测试样的采集市区人口（万人）对每种污染物所需的平均监测站数飘尘SO2NOX氧化剂CO风速、风向≤100221111100—400552222400—80088434280010105453②我国规定的大气例行监测我国现阶段监测技术还未普遍达到自动连续监测水平，中小城市多用间歇性人工采样，我国规定的例行监测较WHO、WMO的自动监测站的数多。我国规定的大气采样点数：书P153§3.2大气监测试样的采集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5050-100100-200200-40040034567≥34-88-1112-2020-30≥66-1212-1818-3030-403．布设采样点的方法：①功能分区布点法②网格布点法③同心圆布点法④扇形布点法§3.2大气监测试样的采集①功能分区布点法——用于区域性常规监测。一个城市或一个区域可按其功能分为工业区、居民区、交通稠密区、商业区、文化区、清洁区、对照区等，一般把多数点布设在工业区，其次是交通稠密区和人口密集的居民区，其它区可根据实际和可能设置，但必须设置1—2个对照点。§3.2大气监测试样的采集优点：便于分析人体健康与污染物质种类和浓度的相关关系，以及分析人为污染与环境质量的关系。此法适用于大中城市，特别是功能区有明显区别的区域尤为适用。§3.2大气监测试样的采集②网格布点法：（调查面源）适用于较多而分散的污染源，且污染物空间分布比较均匀所引起的污染影响时，宜用网格布点法。§3.2大气监测试样的采集网格布点法方法：将监测范围内的地面划分成网状方格，在每个网格中心设一个点，网格大小视污染源强度而定，排放量大和污染源密集地区网格要小些（如城市的中心区），否则网格要大些。一般1—9km设一点，若主导风向明显，则下风向应多布点。约占总采样点数的60%，对照点应选在清洁处。§3.2大气监测试样的采集222优点：该法不受人为因素的影响，随机性强，能客观反映污染物的时空分布。得到的数据对今后的布点有效，并可为面源扩散模式提供合理的数据。对于分散供热的城市，和以燃煤产生的污染物为主要对象（如SO2、CO、颗粒物等）的监测是很理想的。§3.2大气监测试样的采集③同心圆布点法：主要用于有多个污染源（污染群）且重大污染源比较集中的情况下。§3.2大气监测试样的采集方法：找出污染群的中心点，以它为圆心，在地面上划若干个同心圆，再从圆心向周围引出几条放射线，采样点布在同心圆与放射线的交点上，为防止主导风向的波动，射线要多些，射线的夹角≤450，最近点和最远点要根据排放源高度、地形和气象条件确定。一般，最大地面浓度出现在离中心点相当于排放源高度H的10—20倍（10—20H）距离远的地点。§3.2大气监测试样的采集同心圆的间距可根据实际可能来确定，在最大浓度附近圆要密些，其他地方的圆可疏些。原则上，射线与同心圆的交点即为采样点，若主导风不明显，也可在各个方向布点，但是当主导风明显时，应在下风向多布点。§3.2大气监测试样的采集采用同心圆布点法，可全面了解污染物向四面八方扩散的情况，但工作量大，不经济，所以在实际工作中应用较少。§3.2大气监测试样的采集④扇形布点法：常用于孤立源（高架点源），且污染源主导风向较明显的情况下。监测目的是为了弄清某一方位的污染影响或验证大气扩散模式。§3.2大气监测试样的采集扇形布点在污染源下风方向的扇形内，扇形角度应≤900，监测点在扇形平面内距污染源不同距离的若干弧线上，每条弧线上设3—4个采样点，相邻二采样点之间夹角为100—200，同时，在上风方向设对照点。§3.2大气监测试样的采集扇形布点法优点：节省人力、物力，其缺点是采样点的位置随主导风向变化而改变。注意：若污染源是高架点源（如高炉烟囱），则弧线应在最大浓度值附近密些，其它地方可稀疏些。最大浓度出现的位置，不仅与气象条件和地理状况有关，还与烟囱高度有关。§3.2大气监测试样的采集表3-2最大地面浓度位置与气象条件、烟囱高度（50m）的关系。大气稳定度最大浓度出现的位置（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在实际工作中，由于监测范围内情况复杂，一般来说，没有哪一种布点方法能适合于整个监测区域或监测目的，往往需要选用一种布点方法为主，其它布点方法为辅，相互补充结合的方法，才能使采样点的布设合理可靠。§3.2大气监测试样的采集4．布点注意事项：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③监测点设置高度：将采样口设置在高于地面1.5m到2m处（即人的呼吸带）。过低受地面扬尘影响，过高测得的不是近地面的污染物浓度。§3.2大气监测试样的采集④避开污染源：污染源对监测点影响极大，故监测点必须避开污染源，其距离主要取决于污染源的排放高度和浓度。⑤一般监测点与污染源的距离，应烟囱高度的10倍，距离家庭生活炉灶烟囱应≥25m。⑥避开交通要道：在交通要道上，既有交通工具本身排放的废气，也有交通车辆行驶扬起的大量尘土。一般离开道路边缘15m—30m。§3.2大气监测试样的采集⑦避开障碍物：如林地、高墙、建筑物等。采样点与障碍物的距离最少为障碍物高度的2倍。⑧设置对照点：选在远离城镇、航线、公路等不受污染的地带。§3.2大气监测试样的采集二、采样时间和频率：采样时间和频率都是由大气污染物的时间分布特征所决定的，也与监测目的和要求有关。1．采样时间：指每次采样所需要的时间，又叫采样时段。采样时间分：短期的，长期的和间歇性的。§3.2大气监测试样的采集短期采样：只用于某些特定目的或在确定监测方案前作初步调查时用。由于时间短，试样缺乏代表性。§3.2大气监测试样的采集长期采样：在较长时间内（如一个月），连续自动采样并测定。取得的数据，即反映出污染物浓度随时间的变化规律，又可获得任一段时间的平均值，是最佳的采样方式。目前我国北京等大城市已广泛采用此法。由于受到仪器条件的限制，我国中小城市普遍采用的是间歇性采样法。§3.2大气监测试样的采集间歇性采样：用于人工采样。克服了短期采样,试样缺乏代表性的缺点和长期采样要求使用精密仪器，资金昂贵的不足，符合我国国情。欲得到有代表性的结果，需每隔一定的时间采样、测定一次，取多次测定的平均值为代表值。这是一种较好的采样方式。若长期积累监测数据，可以从中取得大气污染物浓度的变化规律。§3.2大气监测试样的采集２．采样频率：一定时间范围内的采样次数的高低。是决定监测数据是否具有代表性的重要因素之一。采样频率越高，所得的数据越具有代表性，如果采用间歇性采样，采样频率较低，日平均浓度的累计采样时间只有几小时，因而要获得具有代表性的数据，必须合理分配采样时间，否则可能导致错误的结论。§3.2大气监测试样的采集下表是国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间规定。§3.2大气监测试样的采集监测项目采样时间和频率二氧化硫隔日采样，每天24±0.5小时，每月14－16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24±0.5小时，每月5－6天，每年12个月灰尘自然降尘量每月采样30±2天，每年12个月硫酸盐化速率每月采样30±2天，每年12个月三、采样方法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§3.2大气监测试样的采集１、分子状污染物的采样：直接采样法、浓缩采样法§3.2大气监测试样的采集（1）直接采样法：当大气中被测组分浓度较高，或所用分析方法很灵敏时，不需富集直接采集少量样品就可满足分析要求。§3.2大气监测试样的采集充气法、置换法：测得的结果，均是污染物瞬时浓度或者短时间内的平均浓度。§3.2大气监测试样的采集(2)、浓缩采样法：此法采样时间较长，所得分析结果是该采样时间内的平均浓度，它能较好的反映污染物与人体接触的真实情况，有其实用的重要意义。§3.2大气监测试样的采集浓缩采样的方法很多。•(1)溶液吸收法•(2)填充柱阻留法•(3)低温冷凝法§3.2大气监测试样的采集A、溶液吸收法：吸收以气态和蒸汽状态存在的物质。当气体通过装有吸收液的吸收管时，被测物分子阻留在吸收液中，即达到浓缩的目的。采样结束后，分析吸收液中被测物的含量，根据含量和采样体积可计算出大气中该污染物的浓度。§3.2大气监测试样的采集A）吸收原理有两种a简单的溶解气体的物理过程，如用水吸收甲醛。b伴随着化学反应的吸收，如用碱性溶液吸收酸性气体。伴有化学反应的吸收速度大于仅靠溶解作用的物理吸收速度。除了溶解度很大的气体外，一般都选用伴有化学反应的吸收液。§3.2大气监测试样的采集B）选择吸收液的原则：a.吸收液应选择对被采集的待测物质溶解度大或化学反应速度快的溶液（保证吸收效率高），而干扰物尽可能不被吸收。碱