空氣和廢氣監(jiān)測

第一節(jié)

空氣污染基本知識

一、大氣、空氣和空氣污染對人類有影響的：距地面10km地球半徑大氣厚度氮78.06%氧20.95%氬0.93%其他氣體<0.1%有害物質(zhì)：煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠衔锏?/p>

二、空氣污染的危害

空氣污染對人體的危害途徑：

呼吸道吸入；

隨食物和飲水?dāng)z入；

體表接觸侵入。

1.大氣顆粒物4.氮氧化物5.光化學(xué)氧化劑3.一氧化碳2.二氧化硫空氣污染對人體健康的危害

臭氧對鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，運動時則吸入更嚴(yán)重。

所有大氣污染物中散布最廣的一種，嚴(yán)重阻礙血液輸氧，引起缺氧中毒。

NO2對呼吸器官有刺激性，可引起肺水腫、慢性支氣管炎等疾病，若與SO2共存，則危害更重。

損害肝臟。且由于SO2通常與多種污染物共存，吸入之后產(chǎn)生的復(fù)合作用危害更大。

顆粒物的大小決定其沉積于呼吸道中的位置；化學(xué)組成決定沉積位置上對組織的影響。

（一）工業(yè)企業(yè)排放的廢氣三、空氣污染源表3.1各類工業(yè)企業(yè)向空氣排放的主要污染物部門企業(yè)類別排出主要污染物電力火力發(fā)電廠煙塵、SO2、NOx、CO、苯并芘等冶金鋼鐵廠有色金屬冶煉廠焦化廠煙塵、SO2、CO、氧化鐵塵、氧化錳塵、錳塵等煙塵(Cu、Cd、Pb、Zn等重金屬)、SO2等煙塵、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烴類等化工石油化工廠氮肥廠磷肥廠氯堿廠化學(xué)纖維廠硫酸廠合成橡膠廠農(nóng)藥廠冰晶石廠SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烴類等煙塵、NOx、CO、NH3、硫酸氣溶膠等煙塵、氟化氫、硫酸氣溶膠等氯氣、氯化氫、汞蒸氣等煙塵、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等SO2、NOx、砷化物等烯烴類、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等砷化物、汞蒸氣、氯氣、農(nóng)藥等氟化氫等機械機械加工廠儀表廠煙塵等汞蒸氣、氰化物等輕工燈泡廠造紙廠煙塵、汞蒸氣等煙塵、硫醇、H2S等建材水泥廠水泥塵、煙塵等

（二）交通運輸工具排放的廢氣（三）室內(nèi)空氣污染源

四、空氣中的污染物及其存在狀態(tài)

（一）分子狀態(tài)污染物（二）粒子狀態(tài)污染物粒徑大于l0μm的顆粒物能較快地沉降到地面上，稱為降塵。粒徑小于10μm的顆粒物(PM10)可長期飄浮在空氣中，稱為可吸入顆粒物或飄塵（IP）。

五、空氣中污染物的時空分布特點

與其他環(huán)境要素中的污染物質(zhì)相比較，空氣中的污染物質(zhì)具有隨時間、空間變化大的特點。空氣污染物的時空分布及其濃度與污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、氣象等條件密切相關(guān)。

六、空氣中污染物濃度表示方法

（一）單位體積質(zhì)量濃度單位體積質(zhì)量濃度是指單位體積空氣中所含污染物的質(zhì)量數(shù)，常用mg/m3或μg/m3表示。（二）體積比濃度體積比濃度是指100萬體積空氣中含污染氣體或蒸氣的體積數(shù)，常用mL/m3和μL/m3表示。兩種濃度表示方法之間的換算：

第二節(jié)

空氣污染監(jiān)測方案的制訂

一、監(jiān)測目的

通過對環(huán)境空氣中主要污染物質(zhì)進(jìn)行定期或連續(xù)地監(jiān)測，判斷空氣質(zhì)量是否符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》或環(huán)境規(guī)劃目標(biāo)的要求，為空氣質(zhì)量狀況評價提供依據(jù)。為研究空氣質(zhì)量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢、開展空氣污染的預(yù)測預(yù)報以及研究污染物遷移轉(zhuǎn)化情況提供基礎(chǔ)資料。為政府環(huán)保部門執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法規(guī)、開展空氣質(zhì)量管理及修訂空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)和基礎(chǔ)資料。

二、調(diào)研及資料收集（一）污染源分布及排放情況（二）氣象資料（三）地形資料（四）土地利用和功能分區(qū)情況（五）人口分布及人群健康情況

三、監(jiān)測項目類別必測項目按地方情況增加的必測項目選測項目空氣污染物監(jiān)測TSP、SO2、NOx、硫酸鹽化速率、灰塵自然沉降量CO、總氧化劑、總烴、PM10、F2、HF、B(a)P、Pb、H2S、光化學(xué)氧化劑CS2、Cl2、氯化氫、硫酸霧、HCN、NH3、Hg、Be、鉻酸霧、非甲烷烴、芳香烴、苯乙烯、酚、甲醛、甲基對硫磷、異氰酸甲酯等空氣降水監(jiān)測pH、電導(dǎo)率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42－、NO3－、Cl－表3.2空氣污染常規(guī)監(jiān)測項目

四、監(jiān)測站(點)的布設(shè)（一）布設(shè)采樣站(點)的原則和要求（二）采樣站(點)數(shù)目的確定表3.3我國空氣環(huán)境污染例行監(jiān)測采樣點設(shè)置數(shù)目市區(qū)人口/萬人SO2、NOx、TSP灰塵自然沉降量硫酸鹽化速率<503≥3≥650～10044～

86～

12100～

20058～

1112～

18200～

400612～

2018～

30>400720～

3030～

40

（三）采樣站(點)布設(shè)方法

1.功能區(qū)布點法3.同心圓布點法

2.網(wǎng)格布點法4.扇形布點法表3.4WHO推薦的城市空氣自動監(jiān)測站(點)數(shù)目市區(qū)人口/萬人可吸入顆粒物SO2NOx氧化劑CO風(fēng)向、風(fēng)速≤100221111100～

400552222400～

800884342>80010105453

圖3.1網(wǎng)格布點法圖3.2同心圓布點法圖3.3扇形布點法

表3.550m高煙囪排放污染物最大地面濃度出現(xiàn)位置與氣象條件的關(guān)系大氣穩(wěn)定度最大濃度出現(xiàn)位置(相當(dāng)于煙囪高度的倍數(shù))不穩(wěn)定5～

10中性20左右穩(wěn)定40以上

五、采樣頻率和采樣時間

采樣頻率系指在一個時段內(nèi)的采樣次數(shù)。采樣時間指每次采樣從開始到結(jié)束所經(jīng)歷的時間。二者要根據(jù)監(jiān)測目的、污染物分布特征、分析方法靈敏度等因素確定。

表3.6國家環(huán)保局頒布的城鎮(zhèn)空氣質(zhì)量采樣頻率和時間監(jiān)測項目采樣時間和頻率二氧化硫隔日采樣，每天連續(xù)采樣24±0.5h，每月14～16d，每年12個月二氧化氮(或氮氧化物)同二氧化硫總懸浮顆粒物隔雙日采樣，每天連續(xù)采樣24±0.5h，每月5～6d，每年12個月灰塵自然沉降量每月采樣30±2d，每年12個月硫酸鹽化速率每月采樣30±2d，每年12個月

表3.7污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計有效性的規(guī)定污染物取值時間數(shù)據(jù)有效性規(guī)定SO2、NOx、NO2年平均每年至少有分布均勻的144個日均值，每月至少有分布均勻的12個日均值TSP、PM10、Pb年平均每年至少有分布均勻的60個日均值，每月至少有分布均勻的5個日均值SO2、NOx、NO2、CO日平均每日至少有18h的采樣時間TSP、PM10、B(a)P、Pb日平均每日至少有12h的采樣時間SO2、NOx、NO2、CO、O31小時平均每小時至少有45min的采樣時間Pb季平均每季至少有分布均勻的15個日均值，每月至少有分布均勻的5個日均值F月平均每月至少采樣15d以上植物生長季平均每一個生長季至少有70%個月平均值日平均每日至少有12h的采樣時間1小時平均每小時至少有45min的采樣時間

六、采樣方法、監(jiān)測方法和質(zhì)量保證

根據(jù)污染物的存在狀態(tài)、濃度、理化性質(zhì)及監(jiān)測方法選擇采樣方法和儀器。盡可能選擇國家標(biāo)準(zhǔn)方法——《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）

第三節(jié)

空氣樣品的采集方法和采樣儀器

一、直接采樣法（一）注射器采樣（二）塑料袋采樣（三）采氣管采樣（四）真空瓶采樣圖3.5真空采氣瓶示意圖圖3.4采氣管示意圖

二、富集(濃縮)采樣法（一）溶液吸收法圖3.7氣體吸收管（瓶）示意圖

（二）填充柱阻留法

吸附型填充柱，分配型填充柱，反應(yīng)型填充柱。。。。。。。。顆粒狀填充劑抽氣泵﹡﹡﹡﹡﹡﹡組分

空氣圖3.8填充柱阻留法示意圖

（三）濾料阻留法圖3.9顆粒物采樣夾和濾料采樣裝置示意圖

（四）低溫冷凝法圖3.10低溫冷凝采樣裝置示意圖（五）靜電沉降法（六）擴散(或滲透)法（七）自然積集法

（八）綜合采樣法圖3.11標(biāo)準(zhǔn)集塵器示意圖圖3.12干法采樣集塵器示意圖1.降塵試樣采集2.硫酸鹽化速率試樣的采集

三、采樣儀器（一）組成部分收集器，流量計，采樣動力。圖3.13幾種常用的流量計示意圖皂膜流量計孔口流量計1.隔板；2.液柱；3.支架轉(zhuǎn)子流量計1.錐形玻璃管；2.轉(zhuǎn)子

圖3.14攜帶式采樣器工作原理示意圖（二）專用采樣器

1.空氣采樣器收集器流量計采樣泵定時器

2.顆粒物采樣器

（1）總懸浮顆粒物采樣器圖3.16大流量采樣器結(jié)構(gòu)示意圖

（2）可吸入顆粒物采樣器圖3.18旋風(fēng)分塵器原理示意圖

圖3.19向心式分塵器原理示意圖圖3.20三級向心式分塵器原理示意圖

圖3.21撞擊式分塵器示意圖

四、采樣效率

（一）采集氣態(tài)和蒸氣態(tài)污染物質(zhì)效率的評價方法絕對比較法相對比較法

（二）采集顆粒物效率的評價方法

五、采樣記錄被測污染物的名稱及編號；采樣地點和采樣時間；采樣流量和采樣體積；采樣時的溫度、大氣壓力和天氣情況，采樣儀器和所用吸收液；采樣者、審核者姓名。

第四節(jié)

氣態(tài)和蒸氣態(tài)污染物質(zhì)的測定

一、二氧化硫的測定（Sulfurdioxide)SO2是一種無色、易溶于水、有刺激性氣味的氣體，能通過呼吸進(jìn)入氣管，對局部組織產(chǎn)生刺激和腐蝕作用，是誘發(fā)支氣管炎等疾病的原因之一，特別是當(dāng)它與煙塵等氣溶膠共存時，可加重對呼吸道黏膜的損害。來源于煤和石油等燃料的燃燒、含硫礦石的冶煉、硫酸等化工產(chǎn)品生產(chǎn)排放的廢氣。測定方法：分光光度法、其它測定法。

（一）分光光度法(Spectrophotometry)

1.四氯汞鉀溶液吸收---鹽酸副玫瑰苯胺法（1）方法原理：HgCl2+2KCl=K2[HgCl4][HgCl4]2-+SO2+H2O=[HgCl2SO3]2-+2H++2Cl-[HgCl2SO3]2-+HCHO+2H+=HgCl2+HOCH2SO3H(鹽酸副玫瑰苯胺)+HOCH2SO3H―→(紫色絡(luò)合物)

（2）測定要點：

按品紅使用液含磷酸的多少分為兩種方法：

方法一磷酸少，pH值為1.6+0.1呈紅紫色，最大吸收峰為548nm，靈敏度高，但試劑空白值高。方法二磷酸多，pH值為1.2+0.1呈藍(lán)紫色，最大吸收峰為575nm，靈敏度較前者低，但試劑空白值低。

(按你的理解為什么使用磷酸?)

（3）測定步驟：(詳見p587)

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：

用亞硫酸鈉（Na2SO3)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)色列(為什么?)，在最大吸收波長處以蒸餾水為參比液測定吸光度，用經(jīng)空白修正后的吸光度對SO2含量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品測定：（條件一致）

計算：SO2(mg/m3)

（4）問題討論：

a你認(rèn)為有哪些實驗條件影響測定結(jié)果?

b空氣中有哪些物質(zhì)干擾測定?

c試分析干擾怎樣消除?

二、其它測定方法：

1.甲醛緩沖溶液吸收--鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法(A)

2.

定電位電解法

3.

三乙醇胺溶液吸收--鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法

二、氮氧化物的測定(Nitrogenoxides)空氣中的氮氧化物以一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多種形態(tài)存在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形態(tài)，為通常所指的氮氧化物(NOx)。NO為無色、無臭、微溶于水的氣體，在空氣中易被氧化成NO2。NO2為棕紅色具有強刺激性臭味的氣體，毒性比NO高4倍，是引起支氣管炎、肺損害等疾病的有害物質(zhì)。測定方法：鹽酸萘乙二胺分光光度法、原電池庫侖法。

（一）鹽酸萘乙二胺分光光度法

1.方法原理：

2NO2+H2O=HNO2+HNO3HO3S-C6H4-NH2+HNO2+CH3COOH→[HO3S-C6H4-N+≡N]CH3COO-+2H2O

[HO3S-C6H4-N+≡N]COO-

+C10H7-NHC2H4NH2·2HCl→

HO3S-C6H4-N=N-C10H7-NHC2H4NH2+CH3COOH+2HCl

(玫瑰紅色偶氮染料)(在540nm處有最大吸收)

同學(xué)們由上面的原理看測定的是NOx中的哪一部分?它與進(jìn)入吸收液中的總量從理論上講應(yīng)是怎樣的定量關(guān)系?

2.酸性KMmO4溶液氧化法:

圖3.22空氣中NO2、NO、和NOx采樣流程示意圖

（1）測定步聚：(見p590)

用NaSO3標(biāo)準(zhǔn)溶液色列和試劑空白溶液,在540nm處以蒸餾水為參比測量吸光度。以吸光度對NO2的濃度作標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程。（2）結(jié)果計算：

ρNO2ρNO

ρNOx

=ρNO2+ρNO

（3）對計算公式的幾點思考：

a

ρNO是空氣中的NO的實際濃度嗎?bf(Saltzman）為什么不是0.5（而是

0.88或0.77）?（4）問題討論：

a

你認(rèn)為有哪些實驗條件影響測定結(jié)果?b實驗中使用冰乙酸除了保證顯