第三章 环境监测.ppt
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1、 第三章第三章 空气和废气监测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第一节第一节 空气污染基本知识空气污染基本知识一、大气、空气和空气污染一、大气、空气和空气污染对人类有影响的: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
2、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:烟烟尘、二氧化硫、氮氧尘、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 二、空气污染的危害二、空气污染的危害图片来源: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
3、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
4、;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。(一)工业企业排放的废气(一)工业企业排放的废气三、空气污染源三、空气污染源表表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物各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
5、、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、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
6、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(二)交通运输工具排放的废气(二)交通运输工具排放的废气(三)室内空气污染源(三)室内空气污染源四、空气中的污染物及其存在状态四、空气中的污染物及其存在状态(一)分子状态污染物(一)分子状态污染物(二)粒子状态污染物(二)粒子状态污染物粒径大于粒径大于l0ml
7、0m的颗粒物能较快地沉降到地的颗粒物能较快地沉降到地面上,称为降尘。面上,称为降尘。粒径小于粒径小于10m10m的颗粒物的颗粒物(PM(PM1010)可长期飘浮可长期飘浮在空气中,称为可吸入颗粒物或飘尘(在空气中,称为可吸入颗粒物或飘尘(IPIP)。)。五、空气中污染物的时空分布特点五、空气中污染物的时空分布特点与其他环境要素中的污染物质相比较,空与其他环境要素中的污染物质相比较,空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。点。空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条放源的分布
8、、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。件密切相关。六、空气中污染物浓度表示方法六、空气中污染物浓度表示方法(一)单位体积质量浓度(一)单位体积质量浓度单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污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,常用染物的质量数,常用mg/mmg/m3 3或或 g/mg/m3 3表示。表示。(二)体积比浓度(二)体积比浓度体积比浓度是指体积比浓度是指100100万体积空气中含污染气体或万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数,常用蒸气的体积数,常用mL/mmL/m3 3和和L/mL/m3 3表示。表示。两种浓度表示方法之间的换算:两种浓度表示方法之间的换算:第二
9、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一、监测目的一、监测目的通通过过对对环环境境空空气气中中主主要要污污染染物物质质进进行行定定期期或或连连续续地地监监测测,判判断断空空气气质质量量是是否否符符合合环环境境空空气气质质量量标标准准或或环环境境规规划划目目标标的的要要求求,为为空空气气质质量量状状况况评价提供依据。评价提供依据。为为研研究究空空气气质质量量的的变变化化规规律律和和发发展展趋趋势势、开开展展空空气气污污染染的的预预测测预预报报以以及及研研究究污污染染物物迁迁移移转转化化情情况况提供基础资料。提供基础资料。为政府环保部门执行环境保护法规、开展空气质为政府环保部门执行
10、环境保护法规、开展空气质量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。二、调研及资料收集二、调研及资料收集(一)污染源分布及排放情况(一)污染源分布及排放情况(一)污染源分布及排放情况(一)污染源分布及排放情况(二)气象资料(二)气象资料(二)气象资料(二)气象资料(三)地形资料(三)地形资料(三)地形资料(三)地形资料(四)土地利用和功能分区情况(四)土地利用和功能分区情况(四)土地利用和功能分区情况(四)土地利用和功能分区情况(五)人口分布及人群健康情况(五)人口分布及人群健康情况(五)人口分布及人群健康情况(五)人口分布及人群健康情况三、监测项目
11、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规监测项目四、监测站四、监测站(点点)的布设的布设(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
12、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/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1002211
13、11100 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图图3.3 扇形布点法扇形布点法表表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510中性20左右稳定40以上五、采样频率和采样时间五、采样频率和采样时间采样频率系指在一个时段内的采样次数。采样频率系指在一个时段内的采样次数。采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间。间。二
14、者要根据监测目的、污染物分布特征、分析二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度等因素确定。方法灵敏度等因素确定。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,每天连续采样240.5h,每月1416d,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240.5h,每月56d,每年12个月灰尘自然沉降量每月采样302d,每年12个月硫酸盐化速率每月采样302d,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
15、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
16、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六、采样方法、监测方法和质量保证六、采样方法、监测方法和质量保证 根据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监根据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监
17、测方法选择采样方法和仪器。测方法选择采样方法和仪器。尽可能选择国家标准方法尽可能选择国家标准方法空气和废气监空气和废气监测分析方法测分析方法(第四版)(第四版)第三节第三节 空气样品的采集方法和空气样品的采集方法和采样仪器采样仪器一、直接采样法一、直接采样法(一)注射器采样(一)注射器采样(一)注射器采样(一)注射器采样(二)塑料袋采样(二)塑料袋采样(二)塑料袋采样(二)塑料袋采样(三)采气管采样(三)采气管采样(三)采气管采样(三)采气管采样(四)真空瓶采样(四)真空瓶采样(四)真空瓶采样(四)真空瓶采样图图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
18、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二、富集二、富集(浓缩浓缩)采样法采样法(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(二)填充柱阻留法(二)填充柱阻留法 吸附型填充柱,分配型填充柱,反应型填充柱。吸附型填充柱,分配型填充柱,反应型填充柱。吸附型填充柱,分配型填充柱,反应型填充柱。吸附型填充柱,分配型填充柱,反应型填充柱。颗粒状填充剂颗粒状填充剂颗粒状填充剂颗粒状填充剂抽气泵抽气泵抽气泵抽气泵 组分组分组分组分 空气空气空气空气图图图图3.8 3.8 填充柱阻留法示意图填充柱阻留法示意图填充柱阻留法示意图填充柱阻留法示意图(三
19、)滤料阻留法(三)滤料阻留法图图图图3.9 3.9 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图(四)低温冷凝法(四)低温冷凝法(四)低温冷凝法(四)低温冷凝法图图图图3.10 3.10 低温冷凝采样装置示意图低温冷凝采样装置示意图低温冷凝采样装置示意图低温冷凝采样装置示意图(五)静电沉降法(五)静电沉降法(五)静电沉降法(五)静电沉降法(六)扩散(六)扩散(六)扩散(六)扩散(或渗透或渗透或渗透或渗透)法法法法(七)自然积集法(七)自然积集法(七)自然积集法(七)自然积集法(八)综合采样法(八)综合采样法(八
20、)综合采样法(八)综合采样法图图图图3.11 3.11 标准集尘器示意图标准集尘器示意图标准集尘器示意图标准集尘器示意图图图图图3.12 3.12 干法采样集尘器示意图干法采样集尘器示意图干法采样集尘器示意图干法采样集尘器示意图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三、采样仪器三、采样仪器(一)组成部分(一)组成部分(一)组成部分(一)组成部分 收集器,流量计,采样动力。收集器,流量计,采样动力。收集器,流量计,采样动力。收集器,流量计,采样动力。图图图图3.13 3.13 几种常用的流量计示意图几种常用的流量计示意图几种常用的流量计示意图几种常用的流量计
21、示意图皂膜流量计皂膜流量计皂膜流量计皂膜流量计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.转子图图图图3.14 3.14 携带式采样器工作原理示意图携带式采样器工作原理示意图携带式采样器工作原理示意图携带式采样器工作原理示意图(二)专用采样器(二)专用采样器(二)专用采样器(二)专用采样器 1.1.空气采样器空气采样器空气采样器空气采样器收集器收集器收集器收集器流量计流量计流量计流量计采样泵采样泵采样泵采样泵定时器定时器定时器定时器图图图图3.15 3.15 大气采样器实物照片大气采样器实物照片大气采样器实物照片大气采样器实物照片2.颗粒物采样器颗粒
22、物采样器(1 1)总悬浮颗粒物采样器)总悬浮颗粒物采样器)总悬浮颗粒物采样器)总悬浮颗粒物采样器图图图图3.16 3.16 大流量采样器结构示意图大流量采样器结构示意图大流量采样器结构示意图大流量采样器结构示意图(2 2)可吸入颗粒物采样器)可吸入颗粒物采样器)可吸入颗粒物采样器)可吸入颗粒物采样器图图图图3.17 TSP3.17 TSP采样器实物照片采样器实物照片采样器实物照片采样器实物照片图图图图3.18 3.18 旋风分尘器原理示意图旋风分尘器原理示意图旋风分尘器原理示意图旋风分尘器原理示意图图图图图3.19 3.19 向心式分尘器原理示意图向心式分尘器原理示意图向心式分尘器原理示意图向
23、心式分尘器原理示意图图图图图3.20 3.20 三级向心式分尘器三级向心式分尘器三级向心式分尘器三级向心式分尘器原理示意图原理示意图原理示意图原理示意图(3 3)个体剂量器)个体剂量器)个体剂量器)个体剂量器图图图图3.21 3.21 撞击式分尘器示意图撞击式分尘器示意图撞击式分尘器示意图撞击式分尘器示意图四、采样效率四、采样效率 (一)采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法(一)采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法(一)采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法(一)采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法 绝对比较法绝对比较法绝对比较法绝对比较法 相对比较法相对比较法相对比较法相对比较法 (二
24、)采集颗粒物效率的评价方法(二)采集颗粒物效率的评价方法(二)采集颗粒物效率的评价方法(二)采集颗粒物效率的评价方法五、采样记录五、采样记录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。第四节第四节 气态和蒸气态污染气态和蒸气态污染物质的测定物质的测定一、二氧化硫的测定一、二氧化硫的测定SOSO2 2是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的是一种无色、易溶于水、有刺激
25、性气味的是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的气体,能通过呼吸进入气管,对局部组织产生气体,能通过呼吸进入气管,对局部组织产生气体,能通过呼吸进入气管,对局部组织产生气体,能通过呼吸进入气管,对局部组织产生刺激和腐蚀作用,是诱发支气管炎等疾病的原刺激和腐蚀作用,是诱发支气管炎等疾病的原刺激和腐蚀作用,是诱发支气管炎等疾病的原刺激和腐蚀作用,是诱发支气管炎等疾病的原因之一,特别是当它与烟尘等气溶胶共存时,因之一,特别是当它与烟尘等气溶胶共存时,因之一,特别是当它与烟尘等气溶胶共存时,因之一,特别是当它与烟尘等气溶胶共存时,可加重对呼吸道黏膜的损害。可加重对呼吸道
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