(奚旦立四版環(huán)境監(jiān)測(cè)課件)第三章 空氣和廢氣監(jiān)測(cè)20130910

1、LOGO 第三章 空氣和廢氣監(jiān)測(cè)第一節(jié)第一節(jié) 空氣污染基本知識(shí)空氣污染基本知識(shí)第二節(jié)第二節(jié) 空氣污染監(jiān)測(cè)方案的制訂空氣污染監(jiān)測(cè)方案的制訂第三節(jié)第三節(jié) 空氣樣品的采集方法和采樣儀器空氣樣品的采集方法和采樣儀器第四節(jié)第四節(jié) 氣態(tài)和蒸氣態(tài)污染物質(zhì)的測(cè)定氣態(tài)和蒸氣態(tài)污染物質(zhì)的測(cè)定第五節(jié)第五節(jié) 顆粒物的測(cè)定顆粒物的測(cè)定 第六節(jié)第六節(jié) 降水監(jiān)測(cè)降水監(jiān)測(cè)第七節(jié)第七節(jié) 污染源監(jiān)測(cè)污染源監(jiān)測(cè) 第八節(jié)第八節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制對(duì)人類有影響的：對(duì)人類有影響的：距地面距地面10km地球地球半徑半徑大氣大氣厚度厚度氮氮78.06%氧氧20.95%氬氬0.93% 其他氣體其他氣體0.1%有害物質(zhì)有害物質(zhì)：煙塵、

2、二氧化硫、氮氧煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠?、一氧化碳、碳?xì)浠衔锏然衔锏?圖片來(lái)源：國(guó)家地理雜志圖片來(lái)源：國(guó)家地理雜志 空氣污染對(duì)人體的空氣污染對(duì)人體的危害途徑：呼吸道吸入；危害途徑：呼吸道吸入；隨食物和飲水?dāng)z入；體隨食物和飲水?dāng)z入；體表接觸侵入。表接觸侵入。1. 大氣顆粒物大氣顆粒物4. 氮氧化物氮氧化物5. 光化學(xué)氧化劑光化學(xué)氧化劑3. 一氧化碳一氧化碳2. 二氧化硫二氧化硫空氣污染對(duì)人體健康的危害空氣污染對(duì)人體健康的危害 臭氧對(duì)鼻子、咽喉、肺臭氧對(duì)鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，運(yùn)等呼吸器官有刺激作用，運(yùn)動(dòng)時(shí)則吸入更嚴(yán)重。動(dòng)時(shí)則吸入更嚴(yán)重。 所有大氣污染物中散布所有

3、大氣污染物中散布最廣的一種，嚴(yán)重阻礙血液最廣的一種，嚴(yán)重阻礙血液輸氧，引起缺氧中毒。輸氧，引起缺氧中毒。 NO2對(duì)呼吸器官有刺激對(duì)呼吸器官有刺激性，可引起肺水腫、慢性支性，可引起肺水腫、慢性支氣管炎等疾病，若與氣管炎等疾病，若與SO2共共存，則危害更重。存，則危害更重。 損害肝臟。且由于損害肝臟。且由于SO2通常與多種污染物共存，通常與多種污染物共存，吸入之后產(chǎn)生的復(fù)合作用吸入之后產(chǎn)生的復(fù)合作用危害更大。危害更大。 顆粒物的大小決定其沉顆粒物的大小決定其沉積于呼吸道中的位置；化學(xué)積于呼吸道中的位置；化學(xué)組成決定沉積位置上對(duì)組織組成決定沉積位置上對(duì)組織的影響。的影響。表表3.1 各類工業(yè)企業(yè)向空

4、氣排放的主要污染物各類工業(yè)企業(yè)向空氣排放的主要污染物部門(mén)部門(mén)企業(yè)類別企業(yè)類別排排 出出 主主 要要 污污 染染 物物電力電力火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠煙塵、煙塵、SO2、NOx、CO、苯并芘等、苯并芘等冶金冶金鋼鐵廠鋼鐵廠有色金屬冶煉廠有色金屬冶煉廠焦化廠焦化廠煙塵、煙塵、SO2、CO、氧化鐵塵、氧化錳塵、錳塵等、氧化鐵塵、氧化錳塵、錳塵等煙塵煙塵(Cu、Cd、Pb、Zn等重金屬等重金屬)、SO2等等煙塵、煙塵、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烴類等、酚、苯、萘、烴類等化工化工石油化工廠石油化工廠氮肥廠氮肥廠磷肥廠磷肥廠氯堿廠氯堿廠化學(xué)纖維廠化學(xué)纖維廠硫酸廠硫酸廠合成橡膠廠合成橡膠廠農(nóng)藥廠農(nóng)藥廠冰

5、晶石廠冰晶石廠SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烴類等、氰化物、氯化物、烴類等煙塵、煙塵、NOx、CO、NH3、硫酸氣溶膠等、硫酸氣溶膠等煙塵、氟化氫、硫酸氣溶膠等煙塵、氟化氫、硫酸氣溶膠等氯氣、氯化氫、汞蒸氣等氯氣、氯化氫、汞蒸氣等煙塵、煙塵、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等、甲醇、丙酮等SO2、NOx、砷化物等、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)藥等砷化物、汞蒸氣、氯氣、農(nóng)藥等氟化氫等氟化氫等機(jī)械機(jī)械機(jī)械加工廠機(jī)械加工廠儀表廠儀表廠煙塵等煙塵等汞蒸氣、氰化物等汞蒸氣、氰化物等

6、輕工輕工燈泡廠燈泡廠造紙廠造紙廠煙塵、汞蒸氣等煙塵、汞蒸氣等煙塵、硫醇、煙塵、硫醇、H2S等等建材建材水泥廠水泥廠水泥塵、煙塵等水泥塵、煙塵等三、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目三、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目類別必測(cè)項(xiàng)目按地方情況增加的必測(cè)項(xiàng)目選測(cè)項(xiàng)目空氣污染物監(jiān)測(cè)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(duì)硫磷、異氰酸甲酯等 空氣降水監(jiān)測(cè)pH、電導(dǎo)率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42、NO3、Cl表表3.2 空氣污染常

7、規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目空氣污染常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（一）布設(shè)采樣站（一）布設(shè)采樣站(點(diǎn)點(diǎn))的原則和要求的原則和要求（二）采樣站（二）采樣站(點(diǎn)點(diǎn))數(shù)目的確定數(shù)目的確定表表3.3 我國(guó)空氣環(huán)境污染例行監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)設(shè)置數(shù)目我國(guó)空氣環(huán)境污染例行監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)設(shè)置數(shù)目市區(qū)人口市區(qū)人口/萬(wàn)人萬(wàn)人SO2、NOx、TSP灰塵自然沉降量灰塵自然沉降量硫酸鹽化速率硫酸鹽化速率400720 3030 40（三）采樣站（三）采樣站(點(diǎn)點(diǎn))布設(shè)方法布設(shè)方法 1. 功能區(qū)布點(diǎn)法功能區(qū)布點(diǎn)法 2. 網(wǎng)格布點(diǎn)法網(wǎng)格布點(diǎn)法 3. 同心圓布點(diǎn)法同心圓布點(diǎn)法 4.扇形布點(diǎn)法扇形布點(diǎn)法表表3.4 WHO推薦的城市空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站推薦的城市空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站(點(diǎn)點(diǎn)

8、)數(shù)目數(shù)目市區(qū)人口市區(qū)人口/萬(wàn)人萬(wàn)人可吸入顆粒物可吸入顆粒物SO2NOx氧化劑氧化劑CO風(fēng)向、風(fēng)速風(fēng)向、風(fēng)速100221111100 400552222400 80088434280010105453圖圖3.1 3.1 網(wǎng)格布點(diǎn)法網(wǎng)格布點(diǎn)法圖圖3.2 同心圓布點(diǎn)法同心圓布點(diǎn)法表表3.5 50m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以上表表3.6 國(guó)家環(huán)保局頒布的城鎮(zhèn)空氣質(zhì)量采樣頻率和時(shí)間國(guó)家環(huán)保局頒布的城鎮(zhèn)空氣質(zhì)量采樣頻率和時(shí)間監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采樣時(shí)間和

9、頻率二氧化硫隔日采樣，每天連續(xù)采樣240.5 h，每月1416 d，每年12個(gè)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240.5 h，每月56 d，每年12個(gè)月灰塵自然沉降量每月采樣302 d，每年12個(gè)月硫酸鹽化速率每月采樣302 d，每年12個(gè)月表表3.7 污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)有效性的規(guī)定污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)有效性的規(guī)定污染物污染物取值時(shí)間取值時(shí)間數(shù)據(jù)有效性規(guī)定數(shù)據(jù)有效性規(guī)定SO2、NOx、NO2年平均年平均每年至少有分布均勻的每年至少有分布均勻的144個(gè)日均值，個(gè)日均值，每月至少有分布均勻的每月至少有分布均勻的12個(gè)日均值個(gè)日均值TSP、PM10、Pb年平均年平

10、均每年至少有分布均勻的每年至少有分布均勻的60個(gè)日均值，每個(gè)日均值，每月至少有分布均勻的月至少有分布均勻的5個(gè)日均值個(gè)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的采樣時(shí)間的采樣時(shí)間TSP、PM10、B(a)P、Pb日平均日平均每日至少有每日至少有12 h的采樣時(shí)間的采樣時(shí)間SO2、NOx、NO2、CO、O31小時(shí)平均小時(shí)平均每小時(shí)至少有每小時(shí)至少有45 min的采樣時(shí)間的采樣時(shí)間Pb季平均季平均每季至少有分布均勻的每季至少有分布均勻的15個(gè)日均值，每個(gè)日均值，每月至少有分布均勻的月至少有分布均勻的5個(gè)日均值個(gè)日均值F月平均月平均每月至少采樣每月至少采樣15 d以

11、上以上植物生長(zhǎng)季平均植物生長(zhǎng)季平均每一個(gè)生長(zhǎng)季至少有每一個(gè)生長(zhǎng)季至少有70%個(gè)月平均值個(gè)月平均值日平均日平均每日至少有每日至少有12 h的采樣時(shí)間的采樣時(shí)間1小時(shí)平均小時(shí)平均每小時(shí)至少有每小時(shí)至少有45 min的采樣時(shí)間的采樣時(shí)間圖圖3.5 真空采氣瓶示意圖真空采氣瓶示意圖圖圖3.6 真空采氣瓶抽真空裝置示意圖真空采氣瓶抽真空裝置示意圖圖圖3.4 采氣管示意圖采氣管示意圖（一）溶液吸收法（一）溶液吸收法圖圖3.7 氣體吸收管（瓶）示意圖氣體吸收管（瓶）示意圖。 1. 降塵試樣采集降塵試樣采集2. 硫酸鹽化速率試樣的采集硫酸鹽化速率試樣的采集孔口流量計(jì)孔口流量計(jì)1.隔板；2.液柱；3.支架轉(zhuǎn)子流

12、量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)1.錐形玻璃管；2.轉(zhuǎn)子%ccK10001 %1003211ccccK 被測(cè)污染物的名稱及編號(hào)；被測(cè)污染物的名稱及編號(hào)； 采樣地點(diǎn)和采樣時(shí)間；采樣地點(diǎn)和采樣時(shí)間； 采樣流量和采樣體積；采樣流量和采樣體積； 采樣時(shí)的溫度、大氣壓力和天氣情況，采樣儀采樣時(shí)的溫度、大氣壓力和天氣情況，采樣儀器和所用吸收液；器和所用吸收液； 采樣者、審核者姓名。采樣者、審核者姓名。三、一氧化碳的測(cè)定三、一氧化碳的測(cè)定（一）氣相色譜法（一）氣相色譜法（GC）（二）汞置換法（二）汞置換法 某種污染物的污染分指數(shù)某種污染物的污染分指數(shù)(Ii)按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： 式中：式中： Ci，Ii分別為分別為第第i

13、種污染物的濃度值和污染分指數(shù)值；種污染物的濃度值和污染分指數(shù)值； ci,j，Ii,j 分別為第分別為第i種污染物種污染物在在j轉(zhuǎn)折點(diǎn)的極限濃度值和污轉(zhuǎn)折點(diǎn)的極限濃度值和污染分指數(shù)值染分指數(shù)值(查表查表3.8 )；ci,j+1，Ii,j+1 分別為第分別為第i種污染物在種污染物在j+1轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度極限值和轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度極限值和 污染分指數(shù)值。污染分指數(shù)值。 jijijijijijiiiIIIccccI,1,.,1,)()()(表表3.8 空氣污染指數(shù)分級(jí)濃度限值空氣污染指數(shù)分級(jí)濃度限值污染指數(shù)污染物濃度/（mgm-3）APISO2(日均值)NO2(日均值)PM10(日均值）TSP(日均值）SO2(

14、小時(shí)均值）NO2(小時(shí)均值)CO(小時(shí)均值)O3(小時(shí)均值)500.0500.0800.0500.1200.250.1250.1201000.1500.1200.1500.3000.500.24100.2002000.8000.2800.2500.5001.601.13600.4003001.6000.5650.4200.6252.402.26900.8004002.1000.7500.5000.8753.203.001201.0005002.6200.9400.6001.0004.003.751501.200 表表3.9 空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級(jí)別空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級(jí)

15、別污染指數(shù)污染指數(shù)質(zhì)量級(jí)別質(zhì)量級(jí)別質(zhì)量描述質(zhì)量描述對(duì)健康的影響對(duì)健康的影響對(duì)應(yīng)空氣質(zhì)量的適用對(duì)應(yīng)空氣質(zhì)量的適用范圍范圍050優(yōu)優(yōu)可正常活動(dòng)可正?；顒?dòng)自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)保護(hù)的地區(qū)51100良良可正?；顒?dòng)可正?；顒?dòng)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村101200輕污染輕污染長(zhǎng)期接觸，易感人群癥狀有輕度長(zhǎng)期接觸，易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀特定工業(yè)區(qū)特定工業(yè)區(qū)201300中污染中污染一定時(shí)間接

16、觸后，心臟病和肺病一定時(shí)間接觸后，心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運(yùn)動(dòng)耐受力患者癥狀顯著加劇，運(yùn)動(dòng)耐受力降低，健康人群普遍出現(xiàn)癥狀降低，健康人群普遍出現(xiàn)癥狀300重污染重污染健康人明顯強(qiáng)烈癥狀，降低運(yùn)動(dòng)健康人明顯強(qiáng)烈癥狀，降低運(yùn)動(dòng)耐受力，提前出現(xiàn)某些疾病耐受力，提前出現(xiàn)某些疾病TSPTSP采樣器采樣器 濾膜捕集濾膜捕集重量法重量法 用抽氣動(dòng)力抽取一定體積的空氣通過(guò)已恒重用抽氣動(dòng)力抽取一定體積的空氣通過(guò)已恒重的濾膜，則空氣中的懸浮顆粒物被阻留在濾膜上，的濾膜，則空氣中的懸浮顆粒物被阻留在濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜質(zhì)量之差及采樣體積，即可計(jì)根據(jù)采樣前后濾膜質(zhì)量之差及采樣體積，即可計(jì)算算TSP的濃度。的

17、濃度。 根據(jù)采樣流量不同分為大流量、中流量和小流根據(jù)采樣流量不同分為大流量、中流量和小流量采樣法。量采樣法。 可吸入顆粒物主要是指通過(guò)人的咽喉進(jìn)入肺部可吸入顆粒物主要是指通過(guò)人的咽喉進(jìn)入肺部的氣管、支氣管區(qū)和肺泡的那部分顆粒物，具的氣管、支氣管區(qū)和肺泡的那部分顆粒物，具有有D50(質(zhì)量中值直徑質(zhì)量中值直徑)=10m到上截止點(diǎn)到上截止點(diǎn)30m的的粒徑范圍，常用粒徑范圍，常用PM10表示。表示。 測(cè)定方法：重量法、壓電晶體差頻法、光散射測(cè)定方法：重量法、壓電晶體差頻法、光散射法。法。（二）壓電晶體差頻法（二）壓電晶體差頻法（三）光散射法（三）光散射法（一）重量法（一）重量法 根據(jù)我國(guó)大氣降水樣品的

18、采集與保存(GB13580.292)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：（1）采樣點(diǎn)數(shù)目，根據(jù)研究的目的和需要來(lái)確定。一般常規(guī)監(jiān)測(cè)，人口在五十萬(wàn)以上的城市布三個(gè)點(diǎn)，人口在五十萬(wàn)以下的城市布設(shè)二個(gè)點(diǎn)，采樣點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)兼顧城區(qū)、農(nóng)村和清潔對(duì)照點(diǎn)。要盡可能照顧到氣象地形、地貌。（2）采樣點(diǎn)位應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)離局部污染源，四周無(wú)遮擋雨、雪的高大樹(shù)木或建筑物。圖圖3.40 降水采樣器實(shí)物照片降水采樣器實(shí)物照片圖圖3.39 雨水自動(dòng)采樣器示意圖雨水自動(dòng)采樣器示意圖 （1）從每次降雨(雪)開(kāi)始，要采集全過(guò)程(開(kāi)始到結(jié)束)雨(雪)樣。如遇連續(xù)幾天降雨(雪)，每天上午8:00開(kāi)始，連續(xù)采集24 h為一次樣。 （2）采樣器應(yīng)高于基礎(chǔ)面1.2m

19、以上。 （3）樣品采集后，應(yīng)貼上標(biāo)簽，編好號(hào)，記錄采樣地點(diǎn)、日期、采樣起止時(shí)間、雨量等。 采樣后應(yīng)盡快測(cè)定；如需要保存，一般不主張?zhí)砑颖４鎰?，水樣密封后放于冰箱中?（一）測(cè)定項(xiàng)目和測(cè)定頻次（一）測(cè)定項(xiàng)目和測(cè)定頻次采樣頭采樣頭濾筒濾筒玻璃纖維濾筒采樣管玻璃纖維濾筒采樣管剛玉濾筒采樣管剛玉濾筒采樣管 在測(cè)出煙氣的溫度、壓力等參數(shù)后，按下式計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的煙氣流速(vs)： vps2pKv式中：vs煙氣流速，m/s；Kp皮托管校正系數(shù)；pv煙氣動(dòng)壓，Pa；煙氣密度，kg/m3。煙道斷面上各測(cè)點(diǎn)煙氣平均流速按下式計(jì)算： nvvvvn21s煙氣流量按下式計(jì)算： SvQs 3600s式中：Qs煙氣流量，m3

20、/h；S測(cè)定斷面面積，m2。ssawsnd2732731013251tppxQQ式中：Qnd 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，m3/h；ps煙氣靜壓，Pa；pa大氣壓力，Pa；xw煙氣含濕量體積分?jǐn)?shù)，%。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣流量按下式計(jì)算：在采樣裝置的流量計(jì)前裝有冷凝器和干燥器的情況下，干煙氣的采樣體積按下式計(jì)算：ttMppQV)273(27.0rsdrand式中：Vnd標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣體積，L；Q 采樣流量，L/min；Msd干煙氣氣體相對(duì)分子質(zhì)量，/kmol；tr 轉(zhuǎn)子流量計(jì)前氣體溫度，；t采樣時(shí)間，min。煙塵濃度計(jì)算：根據(jù)采樣類型不同，用不同的公式計(jì)算。移動(dòng)采樣時(shí)： 6nd10VG式中：煙氣中煙塵濃度，mg/m3；G測(cè)得煙塵質(zhì)量，g；Vnd標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣體積，L。nnnnnSvSvSvSvSvSv2211222111式中： 煙氣中煙塵平均濃度，mg/m3；v1, v2、, vn各采樣點(diǎn)煙氣流速，m/s； 1, 2, ,n各采樣點(diǎn)煙氣中煙塵濃度，mg/m3； S1 , S2 , , Sn各采樣點(diǎn)所代表的截面積，m2。定點(diǎn)采樣時(shí)： 排放速率（/h）=6sn10Q式中：煙塵（或氣態(tài)污染物）的濃度，mg/m3；Qsn標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣流量，m3/h。圖圖3.47 用林格曼煙氣黑度計(jì)用林格曼煙氣黑度計(jì)觀測(cè)煙氣示意圖觀測(cè)煙氣示意圖圖圖3.48 林格