環(huán)境監(jiān)測 第三章 空氣和廢氣監(jiān)測

1、 第三章 空氣和廢氣監(jiān)測第一節(jié) 空氣污染基本知識第二節(jié) 空氣污染監(jiān)測方案的制訂第三節(jié) 空氣樣品的采集方法和采樣儀器第四節(jié) 氣態(tài)和蒸氣態(tài)污染物質(zhì)的測定第五節(jié) 顆粒物的測定 第六節(jié) 降水監(jiān)測第七節(jié) 污染源監(jiān)測 第八節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制第一節(jié) 空氣污染基本知識大氣與空氣按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對大氣和空氣的定義：大氣（atmosphere）：是指環(huán)繞地球的全部空氣的總和。空氣（ambient air）：對人類及生物生存起重要作用的近地面約10km內(nèi)的氣體層。大氣污染學(xué)中，“大氣”與“空氣”意義相同。一、大氣、空氣和空氣污染環(huán)境空氣的重要性：一個成年人每天呼吸大約兩萬次，吸入的空氣量大約1015m3

2、（13.6kg），約食物重量的10倍（食物1.5kg、水2kg）。環(huán)境空氣是一種資源，而且是一種可更新的資源環(huán)境空氣的性質(zhì)：環(huán)境空氣是一種混合氣體，平均分子量為28.966，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.293kg/m3。一、大氣、空氣和空氣污染 一、大氣、空氣和空氣污染對人類有影響的：距地面10km氮78.06%氧20.95%氬0.93% 其他氣體10m 很快沉降 飄塵SPM （PM10）： 10m可長期飄浮 可吸入粒子 IP： 100km（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國家環(huán)境空氣質(zhì)量評價點設(shè)置數(shù)量要求表3.4 WHO推薦的城市空氣自動監(jiān)測站(點)數(shù)目市區(qū)人口

3、/萬人可吸入顆粒物SO2NOx氧化劑CO風(fēng)向、風(fēng)速100221111100 400552222400 80088434280010105453建成區(qū)城市人口(萬人)建成區(qū)面積（km2）監(jiān)測點數(shù)10300200按每25 2建成區(qū)面積設(shè)1個監(jiān)測點，并且不少于8個點（三）采樣站(點)布設(shè)方法 1. 功能區(qū)布點法（常規(guī)監(jiān)測）先將監(jiān)測區(qū)域劃分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)和居住混合區(qū)、交通稠密區(qū)、清潔區(qū)等，再根據(jù)具體污染情況和人力、物力條件，在各功能區(qū)分別設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的采樣點。通常在污染集中的工業(yè)區(qū)、人口密度的居民區(qū)、交通稠密區(qū)應(yīng)多設(shè)采樣點。同時應(yīng)在對照區(qū)或清潔區(qū)設(shè)置1-2個對照點。多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測

4、（三）采樣站(點)布設(shè)方法 1.幾何圖形布點法網(wǎng)格布點法 將監(jiān)測區(qū)域地面劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格，采樣點設(shè)在兩條直線的交點處或方格中心。每個方格為正方形，可從地圖上均勻描繪，方格實地面積視所測區(qū)域大小、污染源強(qiáng)度、人口分布、監(jiān)測目的和監(jiān)測力量而定，一般是1-9km2布一點。若主導(dǎo)風(fēng)向明確，下風(fēng)向設(shè)點應(yīng)多一些，一般約占采樣點總數(shù)的60%。適用于多個污染源且污染源分布比較均勻的情況（三）采樣站(點)布設(shè)方法 1.幾何圖形布點法同心圓布點法 (1) 找出污染源中心，以此為圓心畫同心圓 (2) 從圓心列出若干條放射線，射線與圓的交叉點為采樣點位置 ( 射線至少五條 ) 。 (3) 同心圓的半徑分別為 4

5、 ， 10 ， 20 ， 40km ，每個圓上再分別設(shè) 4 ， 8 ， 8 ， 4 個采樣點 ( 可視上風(fēng)下風(fēng)而靈活設(shè)定 )主要用于多個污染源構(gòu)成污染群且大污染源比較集中的地區(qū)（三）采樣站(點)布設(shè)方法 1.幾何圖形布點法扇形布點法以點源為頂點，主導(dǎo)風(fēng)向為軸線，在下風(fēng)向地面上畫出一個扇形區(qū)域作為布點范圍。扇形角度一般為4590。采樣點設(shè)在距點源不同距離的若干弧線上，相鄰兩點與頂點連線的夾角一般取1020。適用于主導(dǎo)風(fēng)向明顯的地區(qū)或孤立的高架點源五、采樣頻率和采樣時間二者要根據(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

6、和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個月灰塵自然沉降量每月采樣302 d，每年12個月硫酸鹽化速率每月采樣302 d，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18 h的采樣時間

7、TSP、PM10、B(a)P、Pb日平均每日至少有12 h的采樣時間SO2、NOx、NO2、CO、O31小時平均每小時至少有45 min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15 d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12 h的采樣時間1小時平均每小時至少有45 min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

8、（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3.6 真空采氣瓶抽真空裝置示意圖圖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 常用的吸收液：水、水溶液、有機(jī)溶劑等。 對吸收液的要求：一是對氣態(tài)污染物質(zhì)溶解度大，與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速度快；二是污染物質(zhì)在吸收液中有足夠的穩(wěn)定時間；三是要便于后續(xù)分析測定工作；四是價格便宜，易于得到。 根據(jù)吸收原理不同，常用吸收管的種類： 氣泡式吸收管 沖擊式吸收管 多孔篩板吸收管(瓶) （二）填充柱阻留法根據(jù)填充劑阻留作用原理，填充柱可分為: 吸附型填充柱，分配型填充柱，反應(yīng)型填充柱。顆粒

9、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濾料的選擇 濾紙： 易吸水，不宜采用重量法 玻璃纖維：吸濕性小、耐高溫、耐腐蝕、通氣阻力小、采集效率高，常用于TSP，但機(jī)械強(qiáng)度差，某些元素含量高 聚氯乙烯等合成纖維：通氣阻力小、可用有機(jī)溶劑溶解成透明溶液，便于進(jìn)行顆粒物分散度和化學(xué)組分分析醋酸纖維素：孔徑小且均勻，金屬含量小，溶于多種有機(jī)溶劑，適用于采集分析金屬的氣溶膠（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(kuò)散(或滲透)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（七）自然積集法

10、1. 降塵試樣采集三、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圖3.15 大氣采樣器實物照片2. 顆粒物采樣器（1）TSP采樣器大流量采樣器1.11.7m3/min中流量采樣器50150 L/min（2）可吸入顆粒物采樣器 PM10： 分塵器（切割器） + 大容量圖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

11、式分塵器示意圖便攜式空氣采樣器美國AIRMETRICS MiniVolTM，USEPA認(rèn)可, 一臺儀器即可采樣PM10、PM2.5、TSP、CO、NOx。 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 質(zhì)量效率 顆粒數(shù)效率五、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)

12、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、紫外熒光法（自動監(jiān)測儀）、電導(dǎo)法、庫化滴定法、定電位電解法。（一）四氯汞鹽-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法（GB8970-88）該方法是國內(nèi)廣泛采用的測定環(huán)境空氣中 SO2 的方法，具有靈敏度高，選擇性好等優(yōu)點。最低檢出濃度為 0.75g/25mL 。 1. 原理 用氯化鉀（ KCl ）和氯化汞（ HgCl2 ）配制成四氯汞鉀溶液，氣樣中的二氧化硫用該溶液吸收，生成穩(wěn)定的二氯亞硫酸鹽絡(luò)合物，該絡(luò)合物再與甲醛和鹽酸副玫瑰苯胺

13、（品紅）作用，生成紫色絡(luò)合物，其顏色深淺與 SO2 含量成正比，可用分光光度計在548nm處測定。2、測定要點： 先用亞硫酸鈉（ Na2SO3 ）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)色列，在最大吸收波長處以蒸餾水為參比測定吸光度，用經(jīng)試劑空白修正后的吸光度對 SO2 含量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后以同樣方法測定顯色后的樣品溶液，經(jīng)試劑空白修正后，計算樣氣中 SO2 含量。 3、 注意事項 (1) 溫度、酸度、顯色時間等因素影響顯色反應(yīng)；標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣溶液操作條件應(yīng)保持一致。 (2) 氮氧化物（ NOx ）、臭氧（ O3 ）及 Mn2+ 、 Fe3+ 、 Cr6+ 等對測定有干擾。采樣后放置片刻，臭氧可自行分解；加入磷酸和

14、乙二胺四乙酸二鈉鹽可消除或減小某些金屬離子的干擾。 （二）甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法（GB/T 15262-94）為避免四氯汞鉀溶液的毒性，可用甲醛緩沖溶液取代，作為吸收液。 二氧化硫被甲醛緩沖溶液吸收后，生成穩(wěn)定的羥甲基磺酸加成化合物。在樣品溶液中加入氫氧化鈉使加成化合物分解，釋放出二氧化硫與副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫紅色化合物，用分光光度計在577nm處進(jìn)行測定。 靈敏度、準(zhǔn)確度與四氯汞鉀法類似，但操作條件要求較為嚴(yán)格，最低檢測濃度為0.020mg/m3.（三）紫外脈沖熒光法SO2自動監(jiān)測儀特點：靈敏度高，選擇性好、適用于連續(xù)自動監(jiān)測，被WHO推薦在全球監(jiān)測系統(tǒng)采用原理：當(dāng)波長190

15、230 nm脈沖紫外光照射空氣樣品時，則空氣中SO2分子對其產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，被激發(fā)至激發(fā)態(tài)SO2*，當(dāng)其瞬間返回基態(tài)時，發(fā)射出波峰為330 nm的熒光，熒光強(qiáng)度與SO2濃度成正比，用標(biāo)氣發(fā)射的熒光強(qiáng)度比較，可知空氣中SO2濃度。 干擾：水可吸收SO2，也可使熒光猝滅，可用半透膜或加熱法除去；芳香烴物質(zhì)也會在190230 nm 紫外激發(fā)下發(fā)射熒光，可裝吸附劑除去。（三）紫外脈沖熒光法SO2自動監(jiān)測儀SO2監(jiān)測儀熒光計工作原理示意圖二、氮氧化物的測定空氣中的氮氧化物以NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等多種形態(tài)存在，其中NO和NO2是主要存在形態(tài)，為通常所指的氮氧化物(NOx)。NO為無色、

16、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(qiáng)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、化學(xué)發(fā)光法（自動監(jiān)測儀）。（一）鹽酸萘乙二胺分光光度法（Saltzman法）GB/T 15436-1995 特點 ：采樣和顯色同時進(jìn)行，操作簡便，靈敏度高，是國內(nèi)外普遍采用的方法?？煞謩e測定 NO、NO 2和 NOX總量。原理 ：采樣時大氣中的 NOX 經(jīng)氧化管后被氧化為 NO2 形式，與吸收液中的對氨基苯磺酸起重氮化反應(yīng)，最后與鹽酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰紅色的偶氮化合物，其顏色深淺與氣樣中 NO2 濃度

17、成正比，可用分光光度法定量。此法最后測定的是溶液亞硝酸鹽的量，在吸收液中并不能將氣樣里的 NO2 氣體全部轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，這里存在著一個轉(zhuǎn)換系數(shù)f (Saltzman系數(shù))。不少學(xué)者研究認(rèn)為 f 應(yīng)在 0.72-0.76 之間，而世界衛(wèi)生組織全球監(jiān)測系統(tǒng)推薦值為 0.74 。所以計算時需除以該系數(shù)。 按氧化方式不同可分為：高錳酸鉀氧化法和三氧化鉻-石英砂氧化法最低檢測限：0.005mg/m3（一）鹽酸萘乙二胺分光光度法（Saltzman法）GB/T 15436-1995（二) 化學(xué)發(fā)光法自動監(jiān)測儀器特點 ：靈敏度高、可達(dá) ppb 級，甚至更低；選擇性好；線性范圍寬，通?？蛇_(dá) 5-6 個數(shù)量級。

18、原理 ：某些化合物分子吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時，以光量子的形式釋放出能量，這種化學(xué)反應(yīng)稱化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。利用測量化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度對物質(zhì)進(jìn)行分析測定的方法，稱為化學(xué)發(fā)光分析法化學(xué)發(fā)光反應(yīng)可在液相、氣相或固相中進(jìn)行。液相化學(xué)發(fā)光多用于天然水、工業(yè)廢水中有害物質(zhì)的測定；而氣相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)主要用于大氣中 NOx 、 SO2 、 H2 、 O3 等氣態(tài)有害物質(zhì)的測定。 （二）化學(xué)發(fā)光法自動監(jiān)測儀器利用化學(xué)發(fā)光法測定 NOx，即是根據(jù) NO 和臭氧氣相發(fā)光反應(yīng)的原理制成的。氣體中的 NOx 經(jīng)過 NO2NO 轉(zhuǎn)化器后，變成 NO 進(jìn)入反應(yīng)室，在反應(yīng)室內(nèi)與O3反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)NO2*，當(dāng)

19、NO2* 回到基態(tài)時，就會放出光子，光子通過濾光片和光電倍增管后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳎娏鞯拇笮∨c NO 的濃度成正比。記錄器上可以直接顯示出 NOx的含量。如果氣樣不經(jīng)過轉(zhuǎn)化器而經(jīng)旁路直接進(jìn)入反應(yīng)室，則測得的是 NO 量，將 NOx量減去 NO 量就可得到 NO2 量。這種化學(xué)發(fā)光法 NOx 監(jiān)測儀的測量范圍為 0-8mg/m3 ，檢出下限為 0.02mg/m3 三、一氧化碳的測定一氧化碳(CO)是空氣中主要污染物之一，它主要來自石油、煤炭燃燒不充分的產(chǎn)物和汽車排氣。CO是一種無色、無味的有毒氣體，燃燒時呈淡藍(lán)色火焰。它容易與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血液輸送氧的能力降低，造成缺氧

20、癥。測定方法：氣相色譜法(GC)、汞置換法、非色散紅外吸收法（自動監(jiān)測儀）四、光化學(xué)氧化劑的測定總氧化劑是空氣中除氧以外的那些顯示有氧化性質(zhì)的物質(zhì)，一般指能氧化碘化鉀析出碘的物質(zhì)，主要有臭氧、過氧乙酰硝酸酯、氮氧化物等。光化學(xué)氧化劑是指除氮氧化物以外的能氧化碘化鉀的物質(zhì)。二者的關(guān)系為： 光化學(xué)氧化劑總氧化劑0.269氮氧化物四、光化學(xué)氧化劑的測定測定空氣中光化學(xué)氧化劑常用硼酸碘化鉀分光光度法。原理：用硼酸-KI吸收液吸收空氣中的氧化劑，吸收反應(yīng)為： O3 + 2I-+2H+ I2 + O2 + H2O可于352nm處測定游離I2的吸光度，扣除NOX即為光化學(xué)氧化劑的濃度五、臭氧的測定臭氧是最強(qiáng)

21、的氧化劑之一，它是空氣中的氧在太陽紫外線的照射下或受雷擊形成的。臭氧具有強(qiáng)烈的刺激性，在紫外線的作用下，參與烴類和NOx的光化學(xué)反應(yīng)。同時，臭氧又是高空大氣的正常組分，能強(qiáng)烈吸收紫外線，保護(hù)人和生物免受太陽紫外線的輻射。但是，如O3超過一定濃度，對人體和某些植物生長會產(chǎn)生一定危害。測定方法：硼酸碘化鉀分光光度法、靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法。硼酸碘化鉀分光光度法 原理：用含有NaS2O3的硼酸KI溶液作吸收液，空氣中O3等氧化劑碘離子為碘分子，而碘分子立即被還原，剩余加入過量碘 標(biāo)液氧化，剩余碘于352nm處分光測定。同時采集零氣（除去O3的空氣），與前法同樣處理，則氣樣中剩余碘的吸光度減去零氣中剩

22、余碘的吸光度即為氣樣中O3濃度公式為 SO2和H2S等還原性氣體干擾應(yīng)串接CrO3管去除，在氧化管和吸收管之間串聯(lián)O3過濾器（粉狀MnO2）同步采樣即得零氣。六、氟化物的測定空氣中的氣態(tài)氟化物主要是氟化氫，也可能有少量氟化硅(SiF4)和氟化碳(CF4)。含氟粉塵主要是冰晶石(Na3A1F6)、螢石(CaF2)、氟化鋁(A1F3)、氟化鈉(NaF)及磷灰石3Ca3(PO4)2CaF2等。氟化物屬高毒類物質(zhì)，由呼吸道進(jìn)入人體，會引起黏膜刺激、中毒等癥狀，并能影響各組織和器官的正常生理功能。對于植物的生長也會產(chǎn)生危害。測定方法：濾膜采樣-離子選擇電極法、石灰濾紙采樣-氟離子選擇電極法。七、硫酸鹽化

23、速率的測定污染源排放到空氣中的SO2、H2S、H2SO4蒸氣等含硫污染物，經(jīng)過一系列氧化演變和反應(yīng)，最終形成危害更大的硫酸霧和硫酸鹽霧，這種演變過程的速度稱為硫酸鹽化速率。測定方法：二氧化鉛-重量法、堿片-重量法、堿片-離子色譜法。八、汞的測定汞屬極度危害毒物，具有易蒸發(fā)特性，被人體吸入后可引起中毒，危害神經(jīng)系統(tǒng)?？諝庵械墓瘉碓从诠V開采和冶煉、某些儀表制造、有機(jī)合成、染料等工業(yè)生產(chǎn)過程排放和逸散的廢氣和粉塵。測定方法：金膜富集-冷原子吸收法、巰基棉富集-冷原子熒光法。九、總烴及非甲烷烴的測定污染環(huán)境空氣的烴類一般指具有揮發(fā)性的碳?xì)浠衔?C1C8)，常用兩種方法表示：一種是包括甲烷在內(nèi)的碳?xì)?/p>

24、化合物，稱為總烴(THC)，另一種是除甲烷以外的碳?xì)浠衔铮Q為非甲烷烴(NMHC)。空氣中的碳?xì)浠衔镏饕獊碜允蜔捴?、焦化、化工等生產(chǎn)過程中逸散和排放的廢氣及汽車尾氣，局部地區(qū)也來自天然氣、油田氣的逸散。測定方法：氣相色譜法、光電離檢測法。十、揮發(fā)性有機(jī)物和甲醛的測定(VOCs：volatile organic compounds)VOCs是指室溫下飽和蒸氣壓超過133.32Pa的有機(jī)物，如苯、鹵代烴、氧烴等。VOCs和甲醛是人們關(guān)注的室內(nèi)空氣污染的主要有機(jī)物，具有毒性和刺激性，有的還有致癌作用。十一、其他污染物質(zhì)的測定 （一）苯系物的測定 苯系物包括苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、對二甲苯、間

25、二甲苯等，可經(jīng)富集采樣，解吸，用氣相色譜法測定。 （二）揮發(fā)酚的測定 常用氣相色譜法或4-氨基安替比林分光光度法測定空氣中的揮發(fā)酚(苯酚、甲酚、二甲酚等)。 （三）甲基對硫磷和敵百蟲的測定 甲基對硫磷(甲基1605)是國內(nèi)廣泛應(yīng)用的殺蟲劑，屬高毒物質(zhì)。常用的測定方法有氣相色譜法和鹽酸萘乙二胺分光光度法。十二、空氣質(zhì)量指數(shù)計算空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)：定量描述空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù)。它將常規(guī)監(jiān)測的幾種主要空氣污染物濃度經(jīng)過處理簡化為單一的數(shù)值形式，分級表示空氣質(zhì)量和污染程度，具有簡明、直觀和使用方便的優(yōu)點。根據(jù)我國城市空氣污染的特點，以SO2、Nox、CO、O3和PM10、PM2.5作為計算AQ

26、I的暫定項目，并確定AQI為50、100、200時，分別對應(yīng)于我國空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中日均值的一、二、三級標(biāo)準(zhǔn)的污染濃度限值，500則對應(yīng)于對人體健康產(chǎn)生明顯危害的污染水平。 舉 例 假定某地區(qū)的PM10日均值為0.215 mg/m3，SO2日均值為0.105 mg/m3，NO2日均值為0.080 mg/m3，其空氣質(zhì)量指數(shù)為多少？PM10的空氣質(zhì)量分指數(shù)為：IAQI .SO2 的空氣質(zhì)量分指數(shù)為：IAQI .NO2的空氣質(zhì)量分指數(shù)為： IAQI =.AQI=？，主要污染物為？第五節(jié) 顆粒物的測定(1)總懸浮顆粒物(total suspended particulates，TSP)(2)飄塵（sus

27、pended particulate matters，SPM）(3)降塵（Dustfall）(4)可吸入粒子(inhalable particles，IP) 或PM10(5)細(xì)粒子(fine particle) 或PM2.5氣溶膠(aerosol)：液體或固體微粒均勻地分散在氣體中形成的相對穩(wěn)定的懸浮體系。 粒子是指空氣動力學(xué)直徑為0.003-100m的粒子，該范圍下限來自于目前能測出的最小尺度，上限則相應(yīng)于空氣中不能長時間懸浮而較快降落的尺度。氣溶膠粒徑范圍跨幾個數(shù)量級，濃度水平和化學(xué)組成存在很大差異顆粒物的粒徑用DP，d，dp表示，單位為m或nm。顆粒的等效直徑不是單個粒子的粒徑，而是粒子

28、群的統(tǒng)計特征。根據(jù)測量方法不同，粒子的等效直徑包括：光學(xué)等效直徑：光散射能力幾何直徑：體積空氣動力學(xué)等效直徑: 沉降速率氣溶膠粒子譜分布描述氣溶膠濃度隨粒子尺度的分布粒子譜分布是決定氣溶膠在大氣中的傳輸、壽命及光學(xué)性質(zhì)的重要因素Number distribution nn(Dp)=dN/dDpSurface area distribution ns(Dp)= dS/dDpS=Dp2Volume distribution nv(Dp)=dV/dDpV=(/6)*Dp3Aitken modeAccumulation modeCoarse modeNumber distribution nn(log

29、 Dp)=dN/d log DpSurface area distribution ns(log Dp)= dS/d log DpVolume distribution nv(log Dp)=dV/d log DpWhitby的三模態(tài)模型其中愛根核模和積聚模合稱細(xì)粒子，粗粒模 為粗粒子，對粗細(xì)粒子的分界線一般為2.5m，也有定在1.0或3.5m的。愛根核模(Aitken nuclei mode) ： Dp 0.05 m積聚模(Accumulation mode) ：0.05m Dp2m粗粒模(Coarse particle mode)： Dp2m氣溶膠的粒徑分布及源和匯(Whitby 1978

30、) Inhalable (100 m cut-point), hazardous when deposited anywhere in the head airway region.Thoracic (10 m cut-point), hazardous when deposited in the lung airways.Respirable (4 m cut-point), hazardous when deposited in the gas exchange regions of the lungs. Inhalable (100 m cut-point), hazardous whe

31、n deposited anywhere in the head airway region.Thoracic (10 m cut-point), hazardous when deposited in the lung airways.Respirable (4 m cut-point), hazardous when deposited in the gas exchange regions of the lungs. 一、總懸浮顆粒物(TSP)的測定濾膜捕集重量法 用抽氣動力抽取一定體積的空氣通過已恒重的濾膜，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

32、算TSP的濃度。 TSP (mg/m3) = W/Qt W: 阻留在濾膜上的TSP重量，mg Q：標(biāo)準(zhǔn)狀況下的采樣流量, m3/min t：采樣時間，min測定步驟：用X光機(jī)檢查濾膜,不得有針孔或任何缺陷。在選定的濾膜光滑表面的兩個對角上打印編號，濾膜袋上打印同樣 編號備用。將濾膜放入恒溫恒濕箱內(nèi)平衡24小時，平衡溫度1530，記錄平衡溫度和濕度。在平衡條件下稱量平衡后的濾膜，大流量采樣器精確到1mg，中流量采樣器精確至0.1mg。將濾膜放入濾膜夾，安裝采樣頭頂蓋，設(shè)置采樣時間，開始采樣。采樣結(jié)束后，取出濾膜，若無損壞，采樣面向里，將濾膜對折，放入號碼相同的濾膜袋中，在恒溫恒濕箱內(nèi)，與采樣前濾

33、膜相同的平衡條件下，平衡24小時，稱量測定。濾膜增重，大流量濾膜不小于1001mg，中流量濾膜不小于10mg。若濾膜有損壞，則本次實驗作廢。點擊此處觀看“校園環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測實驗”二、可吸入顆粒物(PM10)的測定可吸入顆粒物主要是指通過人的咽喉進(jìn)入肺部的氣管、支氣管區(qū)和肺泡的那部分顆粒物，具有D50(質(zhì)量中值直徑)=10m到上截止點30m的粒徑范圍，常用PM10表示。PM10對人體健康影響較大，是室內(nèi)外空氣質(zhì)量的重要監(jiān)測指標(biāo)測定方法：重量法、射線吸收法、壓電晶體差頻法、光散射法。 重量法首先使一定體積的大氣通過采樣器，采用一定的切割器將粒徑大于 10 m 的顆粒物分離出去，小于 10 m 的

34、顆粒物被收集在預(yù)先恒重的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，即可計算出飄塵的濃度 (mg/m 3 ) 。 注意：1）使用時，應(yīng)定期清掃切割器內(nèi)的顆粒物； 2）采樣時必須將采樣頭及入口個部件旋緊，以免空氣從旁側(cè)進(jìn)入采樣器造成測定誤差。壓電晶體差頻法圖3.33 石英晶體PM10測定儀工作原理示意圖 PM2.5也稱為可入肺顆粒物，雖然含量很少，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要影響與大顆粒相比，PM2.5粒徑小，表面積大，富含大量有毒有害物質(zhì)，且在大氣中停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣質(zhì)量的影響更大。 美國是世界上最早規(guī)定PM2.5標(biāo)準(zhǔn)的國家：年平均15 g/m3，日最大值小于35

35、g/m3.三、細(xì)顆粒物(PM2.5)的測定三、細(xì)顆粒物(PM2.5)的測定 2000年9月日本公布了大氣中PM2.5的質(zhì)量濃度測定方法：用小流量采樣器以16.67L/min的流速連續(xù)采樣2324h，大氣粒子以沖擊式切割器分級，PM2.5被捕集在聚四氟乙烯（PTFE）濾膜上，通過恒溫、恒濕條件下稱取濾膜捕集前后的質(zhì)量差除以采樣體積求得PM 2.5濃度。 美國EPA關(guān)于PM2.5的自動測定儀及原理原理測定儀器名稱質(zhì)量平衡法具尖錐微振蕩天平/壓電微天平射線監(jiān)視儀/低壓袋裝采樣器可見光散射法濁度計/光學(xué)粒子計數(shù)器/濃縮核子計數(shù)器/氣動粒子篩選器可見光吸收法車載式粒子吸收光譜儀電動法電動氣溶膠分析儀/微

36、分振動粒子篩選器四、灰塵自然沉降量及其組分的測定該指標(biāo)系指在空氣環(huán)境條件下，單位時間靠重力自然沉降落在單位面積上的顆粒物量(簡稱降塵)。降塵是大氣污染的參考性指標(biāo)，通過其測定結(jié)果，可觀察大氣污染的范圍和污染程度?；覊m自然沉降量用重量法測定。有時還需要測定降塵中的可燃性物質(zhì)、可溶性和非水溶性物質(zhì)、灰分以及某些化學(xué)組分。降塵中其他組分的測定五、總懸浮顆粒物(TSP)中污染組分的測定（一）某些金屬元素和非金屬化合物的測定 1. 樣品預(yù)處理方法 2. 測定方法簡介（二）有機(jī)化合物的測定苯并(a)芘是多環(huán)芳烴中毒性最大的一種強(qiáng)烈致癌物 BaP進(jìn)入機(jī)體后，除少部分以原形隨糞便排出外，一部分經(jīng)肝、肺細(xì)胞微粒

37、體中混合功能氧化酶激活而轉(zhuǎn)化為數(shù)十種代謝產(chǎn)物，其中轉(zhuǎn)化為羥基化合物或醌類者，是一種解毒反應(yīng)；轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物者，特別是轉(zhuǎn)化成7，8-環(huán)氧化物，則是一種活化反應(yīng)，7，8-環(huán)氧化物再代謝產(chǎn)生 7，8-二氫二羥基-9，10-環(huán)氧化苯并a芘，便可能是最終致癌物。 苯并(a)芘BaP主要來源于含C及有機(jī)物的燃燒，廣泛存在于煤焦油、各類炭黑和煤、石油等燃燒產(chǎn)生的煙氣、香煙煙霧、汽車尾氣中。肉和魚中的BaP含量取決于烹調(diào)方法，一盒油浸熏魚的BaP含量相當(dāng)于60包香煙或一個人在一年內(nèi)從空氣中呼吸到的BaP量的總和 。地面水中的BaP除了工業(yè)排污外，主要來自洗刷大氣的雨水。水中的BaP以吸附于某些顆粒上、溶解于水

38、中和呈膠體狀態(tài)等三種形式存在，其中大部分吸附在顆粒物質(zhì)上。水中的BaP在強(qiáng)烈日光照射下半衰期為幾小時至十幾小時，土壤中BaP的降解速度8天約為53%82%。苯并(a)芘日光照射下，大氣中的BaP化學(xué)半衰期不足24小時，沒有日光照射為數(shù)日。BaP不僅廣泛存在于環(huán)境中，而且與其它多環(huán)芳烴的含量有一定的相關(guān)性，所以，一般都把BaP作為大氣致癌物的代表。長期生活在含BaP的空氣環(huán)境中，會造成慢性中毒，空氣中的BaP是導(dǎo)致肺癌的最重要因素之一?？諝庵蠦aP的主要測定方法：高效液相色譜法 高效液相色譜 (High Performance Liquid Chromatography，HPLC) 高效液相色譜

39、法（HPLC）是20世紀(jì)60年代末70年代初發(fā)展起來的一種新型分離分析技術(shù)，隨著不斷改進(jìn)與發(fā)展，目前已成為應(yīng)用極為廣泛的化學(xué)分離分析的重要手段。它是在經(jīng)典液相色譜基礎(chǔ)上，引入了氣相色譜的理論，在技術(shù)上采用了高壓泵、高效固定相和高靈敏度檢測器，因而具備速度快、效率高、靈敏度高、操作自動化的特點。高效液相色譜 (High Performance Liquid Chromatography，HPLC) HPLC vs. LC 速度快通常分析一個樣品在1530 min，有些樣品甚至在5 min內(nèi)即可完成。分辨率高可選擇固定相和流動相以達(dá)到最佳分離效果 靈敏度高紫外檢測器可達(dá)0.01ng，熒光和電化學(xué)檢

40、測器可達(dá)0.1pg 柱子可反復(fù)使用用一根色譜柱可分離不同的化合物 樣品量少，容易回收樣品經(jīng)過色譜柱后不被破壞，可以收集單一組分或做制備 HPLC vs. GC分析對象：GC適用于低沸點、熱穩(wěn)定的有機(jī)化合物進(jìn)樣方式：HPLC只要將樣品制成溶液，而GC需加熱氣化或裂解 流動相分辯率：由于流動相的化學(xué)成分可進(jìn)行廣泛選擇，并可配置成二元或多元體系，滿足梯度洗脫的需要，因而提高了高效液相色譜的分辨率 工作溫度檢測器色譜柱的選擇 正相色譜 固定相通常為硅膠以及其他具有極性官能團(tuán)胺基團(tuán)，如胺基和氰基團(tuán)。分離的次序是依據(jù)樣品中各組分的極性大小，即極性較弱的組份最先被沖洗出色譜柱。正相色譜使用的流動相極性相對比

41、固定相低，如正已烷，氯仿，二氯甲烷等。反向色譜反向色譜用的填料常是以硅膠為基質(zhì)，表面鍵合有極性相對較弱官能團(tuán)的鍵合相。反向色譜所使用的流動相極性較強(qiáng)，通常為水、緩沖液與甲醇、乙腈等的混合物。樣品流出色譜柱的順序是極性較強(qiáng)的組分最先被沖洗出，而極性弱的組分會在色譜柱上有更強(qiáng)的保留。 常用的反向填料有：C18、C8、C4、C6H5等。 常見的HPLC檢測器 紫外檢測器UV：適于吸收紫外光的物質(zhì)（最廣泛）光電二極管陣列檢測器 PAD：能夠同時測定吸光度、時間、波長三者的關(guān)系，通過計算機(jī)處理，可以得到三維圖譜 示差折光檢測器RID：基于流出物光折射率的變化 熒光檢測器FLD：適用于激發(fā)熒光的物質(zhì)，特別

42、是芳香族化合物、生化物質(zhì)等 （靈敏度高） MS：應(yīng)用于結(jié)構(gòu)測定或化合物鑒定 常用流動相乙腈/水：基線更平穩(wěn)，分離效果稍好，壓力低 甲醇/水：毒性相對小，價格低，只對高波長 一定濃度的磷酸二乙胺、磷酸水溶液組成了一定pH值的緩沖溶液，再和甲醇配混成一定比例的流動相，有利于樣品的穩(wěn)定和分離。對反相色譜，每減少10%的有機(jī)溶劑（乙腈或甲醇），保留因子增加約3倍 環(huán)境空氣苯并a芘的測定高效液相色譜法（GB/T 15439-1995 ） 原理 空氣中顆粒物中的苯并a芘被采集在玻璃纖維上，經(jīng)索氏或超聲提取后，用高效液相色譜分離測定，以保留時間定性，峰高或峰面積定量。采樣 超細(xì)玻璃纖維濾紙500度灼燒半小時

43、以去除有機(jī)物雜質(zhì)，恒重后裝入采樣器的濾紙夾上，以大流量采樣器連續(xù)采樣24h。取部分濾膜剪碎加入5ml具塞玻璃離心管中，準(zhǔn)確加入5ml乙腈，超聲提取5分鐘，離心后上清液上HPLC測定環(huán)境空氣苯并a芘的測定高效液相色譜法（GB/T 15439-1995 ） 儀器條件 色譜柱：反相 C18柱柱溫：常溫流動相：乙腈+水，梯度淋洗 流動流速：1ml/min 檢測器：UV檢測器254nm最低檢測限：610-5g/Nm3環(huán)境空氣中多環(huán)芳烴類測定方法盧迎紅, 中國環(huán)境監(jiān)測，2006，22（6）：19-22第六節(jié) 降 水 監(jiān) 測一、采樣點的布設(shè) 根據(jù)我國大氣降水樣品的采集與保存(GB13580.292)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)

44、定：（1）采樣點數(shù)目，根據(jù)研究的目的和需要來確定。一般常規(guī)監(jiān)測，人口在五十萬以上的城市布三個點，人口在五十萬以下的城市布設(shè)二個點，采樣點的布設(shè)應(yīng)兼顧城區(qū)、農(nóng)村和清潔對照點。要盡可能照顧到氣象地形、地貌。（2）采樣點位應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)離局部污染源，四周無遮擋雨、雪的高大樹木或建筑物。二、樣品的采集（一）采樣器圖3.40 降水采樣器實物照片圖3.39 雨水自動采樣器示意圖（二）采樣方法（三）水樣的保存 （1）從每次降雨(雪)開始，要采集全過程(開始到結(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以上。 （3）樣品采集后，應(yīng)貼

45、上標(biāo)簽，編好號，記錄采樣地點、日期、采樣起止時間、雨量等。（1）除pH值和電導(dǎo)率測定不過濾外，其它指標(biāo)需用0.45m濾膜過濾。 （2）采樣后應(yīng)盡快測定；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）測定項目和測定頻次I級測點為：pH、電導(dǎo)率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42、NO2、NO3、F、Cl。每月測定不少于一次，每月選一個或幾個隨機(jī)降水樣品分析上述項目。省、市監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的、級測點視實際需要和可能決定測定項目。三、降水組分的測定（二）測定方法基本同水樣測定第七節(jié) 污染源監(jiān)測空氣污染源固定污染源流動污染源有組織排放無組織排放（一）監(jiān)測目的和要求監(jiān)測目的

46、：檢查排放的廢氣中有害物質(zhì)含量是否符合國家或地方的排放標(biāo)準(zhǔn)和總量控制標(biāo)準(zhǔn)；評價凈化裝置及污染防治設(shè)施的性能和運行情況，為空氣質(zhì)量評價和管理提供依據(jù)。進(jìn)行監(jiān)測時，要求生產(chǎn)設(shè)備處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，對因生產(chǎn)過程而引起排放情況變化的污染源，應(yīng)根據(jù)其變化特點和周期進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容包括廢氣排放量(m3/h)、污染物質(zhì)排放濃度(mg/m3)及排放速率(kg/h)。在計算廢氣排放量和污染物質(zhì)排放濃度時，都使用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干氣體體積。 一、固定污染源排氣監(jiān)測（二）采樣點的布設(shè)采樣位置 采樣位置應(yīng)選在氣流分布均勻穩(wěn)定的平直管段上，避開彎頭、變徑管、三通管及閥門等易產(chǎn)生渦流的阻力構(gòu)件。 采樣斷面流速最好在5m/s以上還應(yīng)注意操作地點的方便、安全，高位測定時，應(yīng)設(shè)置帶拉桿的工作平臺。 采樣點數(shù)目 根據(jù)煙道的形狀、尺寸和流速分布確定。 注意：盡可能少開孔，一般開兩個互成90度的孔采樣孔內(nèi)徑80mm 有毒廢氣要采用帶閘閥的密封采樣孔（三）基本狀態(tài)參數(shù)的測量溫度的測量：水銀溫度計、熱電偶溫度計壓力的測量（全、靜、動）：測壓管、壓力計L型皮托管S型皮托管圖3