第三章 空气和废气监测

1. 第三章 空气和废气监测

2. 第一节 空气污染基本知识 第二节 空气污染监测方案的制订 第三节 空气样品的采集方法和采样仪器 第四节 气态和蒸气态污染物质的测定 第五节 颗粒物的测定 第六节 降水监测 第七节 污染源监测 第八节 标准气体的配制

3. 第一节 空气污染基本知识

4. 一、大气、空气和空气污染 氮78.06% 氧20.95% 氩0.93% 其他气体<0.1% 对人类有影响的：距地面10km 地球半径 大气厚度 有害物质： 烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等

5. 二、空气污染的危害 空气污染对人体的危害途径：呼吸道吸入；随食物和饮水摄入；体表接触侵入。 图片来源：国家地理杂志

6. 空气污染对人体健康的危害 颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。 1. 大气颗粒物 损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。 2. 二氧化硫 所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。 3. 一氧化碳 NO2对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与SO2共存，则危害更重。 4. 氮氧化物 臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动时则吸入更严重。 5. 光化学氧化剂

7. 三、空气污染源 表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物 （一）工业企业排放的废气

8. （二）交通运输工具排放的废气 （三）室内空气污染源

9. 四、空气中的污染物及其存在状态 （一）分子状态污染物 （二）粒子状态污染物 粒径大于l0μm的颗粒物能较快地沉降到地 面上，称为降尘。 粒径小于10μm的颗粒物(PM10)可长期飘浮 在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘（IP）。

10. 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，空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。 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、气象等条件密切相关。

11. 六、空气中污染物浓度表示方法 （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 染物的质量数，常用mg/m3或μg/m3表示。 （二）体积比浓度 体积比浓度是指100万体积空气中含污染气体或 蒸气的体积数，常用mL/m3和μL/m3表示。 两种浓度表示方法之间的换算：

12. 第二节 空气污染监测方案的制订

13. 一、监测目的 • 通过对环境空气中主要污染物质进行定期或连续地监测，判断空气质量是否符合《环境空气质量标准》或环境规划目标的要求，为空气质量状况评价提供依据。 • 为研究空气质量的变化规律和发展趋势、开展空气污染的预测预报以及研究污染物迁移转化情况提供基础资料。 • 为政府环保部门执行环境保护法规、开展空气质量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。

14. 二、调研及资料收集 （一）污染源分布及排放情况 （二）气象资料 （三）地形资料 （四）土地利用和功能分区情况 （五）人口分布及人群健康情况

15. 三、监测项目 表3.2 空气污染常规监测项目

16. 四、监测站(点)的布设 （一）布设采样站(点)的原则和要求 （二）采样站(点)数目的确定 表3.3 我国空气环境污染例行监测采样点设置数目

17. 表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目 （三）采样站(点)布设方法 1. 功能区布点法 2. 网格布点法 3. 同心圆布点法 4.扇形布点法

18. 图3.1 网格布点法

19. 图3.2 同心圆布点法

20. 图3.3 扇形布点法

21. 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

22. 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。 • 采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间。 • 二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度等因素确定。

23. 表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间

24. 表3.7 污染物监测数据统计有效性的规定

25. 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、理化性质及监测方法选择采样方法和仪器。 尽可能选择国家标准方法——《空气和废气监测分析方法》（第四版）

26. 第三节 空气样品的采集方法和采样仪器

27. 一、直接采样法 （一）注射器采样 （二）塑料袋采样 （三）采气管采样 （四）真空瓶采样 图3.5 真空采气瓶示意图 图3.4 采气管示意图 图3.6 真空采气瓶抽真空装置示意图

28. 二、富集(浓缩)采样法 （一）溶液吸收法 图3.7 气体吸收管（瓶）示意图

29. （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。 颗粒状填充剂 ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ 。。。。。。。 空气 抽气泵 组分 图3.8 填充柱阻留法示意图

30. （三）滤料阻留法 图3.9 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图

31. （四）低温冷凝法 图3.10 低温冷凝采样装置示意图 （五）静电沉降法 （六）扩散(或渗透)法 （七）自然积集法

32. 1. 降尘试样采集 图3.11 标准集尘器示意图 图3.12 干法采样集尘器示意图 2. 硫酸盐化速率试样的采集 （八）综合采样法

33. 三、采样仪器 （一）组成部分 收集器，流量计，采样动力。 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 图3.13 几种常用的流量计示意图

34. （二）专用采样器 1. 空气采样器 流量计 采样泵 收集器 定时器 图3.14 携带式采样器工作原理示意图 图3.15 大气采样器实物照片

35. 2. 颗粒物采样器（1）总悬浮颗粒物采样器 图3.16 大流量采样器结构示意图

36. （2）可吸入颗粒物采样器 图3.17 TSP采样器实物照片 图3.18 旋风分尘器原理示意图

37. 图3.19 向心式分尘器原理示意图 图3.20 三级向心式分尘器原理示意图

38. 图3.21 撞击式分尘器示意图 （3）个体剂量器

39. 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 绝对比较法 相对比较法 （二）采集颗粒物效率的评价方法

40. 五、采样记录 • 被测污染物的名称及编号； • 采样地点和采样时间； • 采样流量和采样体积； • 采样时的温度、大气压力和天气情况，采样仪器和所用吸收液； • 采样者、审核者姓名。

41. 第四节 气态和蒸气态污染物质的测定

42. 一、二氧化硫的测定 • SO2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，可加重对呼吸道黏膜的损害。 • 来源于煤和石油等燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产排放的废气。 • 测定方法：分光光度法、恒电流库仑滴定法。

43. 二、氮氧化物的测定 • 空气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、五氧化二氮等多种形态存在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形态，为通常所指的氮氧化物(NOx)。 • NO为无色、无臭、微溶于水的气体，在空气中易被氧化成NO2。NO2为棕红色具有强刺激性臭味的气体，毒性比NO高4倍，是引起支气管炎、肺损害等疾病的有害物质。 • 测定方法：盐酸萘乙二胺分光光度法、原电池库仑法。

44. 图3.22 空气中NO2、NO、和NOx采样流程示意图 图3.23 原电池库仑法测定NOx原理示意图

45. 图3.24 原电池库仑法NOx监测仪气路示意图

46. 三、一氧化碳的测定 • 一氧化碳(CO)是空气中主要污染物之一，它主要来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气。 • CO是一种无色、无味的有毒气体，燃烧时呈淡蓝色火焰。它容易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，造成缺氧症。 • 测定方法：气相色谱法(GC)、汞置换法。

47. （一）气相色谱法（GC） 图3.25 色谱法测定CO流程示意图

48. （二）汞置换法 图3.26 汞置换法CO测定仪工作流程示意图

49. 四、光化学氧化剂的测定 • 总氧化剂是空气中除氧以外的那些显示有氧化性质的物质，一般指能氧化碘化钾析出碘的物质，主要有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、氮氧化物等。光化学氧化剂是指除氮氧化物以外的能氧化碘化钾的物质，二者的关系为： 光化学氧化剂＝总氧化剂－0.269×氮氧化物 • 测定空气中光化学氧化剂常用硼酸碘化钾分光光度法。

50. 五、臭氧的测定 • 臭氧是最强的氧化剂之一，它是空气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。臭氧具有强烈的刺激性，在紫外线的作用下，参与烃类和NOx的光化学反应。 • 同时，臭氧又是高空大气的正常组分，能强烈吸收紫外线，保护人和生物免受太阳紫外线的辐射。但是，如O3超过一定浓度，对人体和某些植物生长会产生一定危害。 • 测定方法：硼酸碘化钾分光光度法、靛蓝二磺酸钠分光光度法。