大氣和廢氣監(jiān)測(cè)1課件

1、第一節(jié) 概述本節(jié)內(nèi)容：1）了解大氣、空氣和大氣污染的基本概念； 2）掌握大氣污染物的存在狀態(tài)，大氣污染物來(lái)源； 3）了解大氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)目的 一、大氣和大氣污染大氣：包圍在地球周?chē)臍怏w，其厚度達(dá)1000-1400km。空氣：對(duì)人類(lèi)及生物生存起重要作用的是近地面約10km內(nèi)的氣體層（對(duì)流層），占大氣總質(zhì)量的95%左右。 大氣污染(atmosphere pollution)：指人類(lèi)活動(dòng)排放出的污染物擴(kuò)散后，污染物質(zhì)的性質(zhì)、濃度和持續(xù)時(shí)間等因素綜合引起某個(gè)地區(qū)的居民中大多數(shù)人的不適，并使健康和福利受到惡劣影響。這種情況稱(chēng)為大氣污染。對(duì)人類(lèi)有影響的：距地面10km地球半徑大氣厚度氮78.06%氧2

2、0.95%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?空氣污染的危害圖片來(lái)源：國(guó)家地理雜志 空氣污染對(duì)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3. 一氧化碳2. 二氧化硫空氣污染對(duì)人體健康的危害 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。 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(duì)組織的影響。4. 氮氧化物5. 光化學(xué)氧化劑空氣污染對(duì)人體健康的危害 臭氧對(duì)鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，運(yùn)

3、動(dòng)時(shí)則吸入更嚴(yán)重。 NO2對(duì)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。二、大氣中的污染物及其存在形態(tài) 已發(fā)現(xiàn)有危害而被人注意的就有一百多種，其中大部分是有機(jī)物，這些污染物常常以氣體、蒸氣和氣溶膠形式存在于大氣中。 分子狀態(tài)污染物 按存在狀態(tài)分類(lèi) 粒子狀態(tài)污染物指常溫常壓下以氣體或蒸汽形式分散在 大氣中的污染物質(zhì)。根據(jù)化學(xué)形態(tài)，可將其分為五類(lèi)： 1) 含硫化合物： SO2 、 H2S ； SO3 、硫酸、硫酸鹽； 2) 含氮化合物： NO 、 NO2 、 NH3 ； 硝酸、硝酸鹽； 3) 碳?xì)浠衔铮?C1-C5 化合物； 醛、酮、 PAN ； 4) 碳氧化

4、合物： CO 、 CO2 ； 5) 鹵素化合物： HF 、 HCl 。 1、氣態(tài)污染物（分子形式存在）是分散在大氣中的液體和固體顆粒。粒徑大小在0.01-100um之間，復(fù)雜的非均勻體系。TSP：總懸浮顆粒物 其中，直徑10um，又稱(chēng)飄塵，易隨呼吸進(jìn)入人體，危害健 康，因此也稱(chēng)可吸入顆粒物，PM10，2、粒子狀污染物課堂練習(xí)1、總懸浮顆粒物的粒徑為_(kāi)。A.大于30m B.(0.1-100)m C.75m以下 D.10m以下 2、降塵的粒徑為_(kāi)。A.大于10m B.(0.1-100)m C.75m以下 D.10m以下 三、空氣污染來(lái)源 火山爆發(fā)自然源 森林火災(zāi)等 工業(yè)企業(yè)排放的廢氣人工源 室內(nèi)空

5、氣污染源 交通運(yùn)輸工具排放的廢氣工業(yè)企業(yè)排放的廢氣 工業(yè)企業(yè)排放量最大的是易煤和石油為燃料，在燃燒過(guò)程中排放的粉塵、SO2、NOX、CO、CO2等，其次是生產(chǎn)過(guò)程中排放的多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)污染物質(zhì)。表5-1（P152） 流動(dòng)污染源-汽車(chē)排放的廢氣 汽車(chē)數(shù)量大，排放的污染多，集中在大城市。 美國(guó)大氣污染80%來(lái)自汽車(chē)的尾氣。造成光化學(xué)煙霧污染等。 洛杉機(jī)煙霧 美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙霧事件 40年代初期，全市200多萬(wàn)輛汽車(chē)，每天消耗汽油1600萬(wàn)升，向大氣中排放C-H，N-O，CO等廢氣，經(jīng)過(guò)光照，形成光化學(xué)煙霧。 刺激眼睛，造成紅腫對(duì)人體的危害 上呼吸道粘膜，引起喉炎 全身的影響家庭爐灶與取暖設(shè)備排

6、放的廢氣 這類(lèi)污染源數(shù)量大、分布廣、排放高度低，排放的氣體不易擴(kuò)散，在氣象條件不利的時(shí)候會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染，是低空大氣污染不可忽視的污染源，排放的主要污染物是煙塵、SO2、CO、CO2等。 室內(nèi)空氣污染吸煙房子不當(dāng)裝修通風(fēng)不良煤氣泄漏寵物攜帶寄生菌四、大氣污染特點(diǎn) 大氣污染物的時(shí)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)。 同一污染源對(duì)同一地點(diǎn)在不同時(shí)間所造成的地面空氣污染濃度往往相差數(shù)倍至數(shù)十倍；同一時(shí)間不同地點(diǎn)也相差甚大。四、大氣污染特點(diǎn) 1、時(shí)間性 一次污染物和二次污染物在大氣中的濃度由于受氣象條件的影響，它們?cè)谝惶靸?nèi)的變化也不同。一次污染物因受逆溫層、

7、氣溫、氣壓等的限制，在清晨和黃昏時(shí)濃度較高，中午即降低；而二次污染物如光化學(xué)煙霧等由于是靠太陽(yáng)光能形成的，故在中午時(shí)濃度增加，清晨和夜晚時(shí)降低。 2、空間性 大氣污染物的空間分布與污染源種類(lèi)、分布情況和氣象條件等因素有關(guān)。如：煙塵的排放市區(qū)比郊區(qū)多，郊區(qū)比農(nóng)村多。因此除了注意選擇適當(dāng)時(shí)間外，還應(yīng)選擇合適的采樣點(diǎn)，使結(jié)果更具代表性。五、大氣污染監(jiān)測(cè)項(xiàng)目存在于大氣中的污染物質(zhì)多種多樣，但因人力、物力等條件的限制，在任何情況下都不可能也沒(méi)有必要將其一一測(cè)定，只能選擇那些危害程度較大而且有標(biāo)準(zhǔn)可比的項(xiàng)目（優(yōu)先監(jiān)測(cè)原則）。大氣污染監(jiān)測(cè)對(duì)象1.對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)：如城市例行的空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)2.對(duì)污染源的監(jiān)

8、測(cè)：煙囪、汽車(chē)排氣、餐飲油煙排氣、企業(yè)管道尾氣監(jiān)測(cè)目的通過(guò)對(duì)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(cè)，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(píng)價(jià)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(shì)、開(kāi)展空氣污染的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及研究污染物遷移轉(zhuǎn)化情況提供基礎(chǔ)資料。第二節(jié)大氣樣品的采集本節(jié)內(nèi)容：1）大氣污染監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)的布設(shè)方法2）采樣時(shí)間和頻率的確定原則與要求。3）大氣樣品采集方法和采集效率評(píng)價(jià)(一) 污染源分布及排放情況 ： 點(diǎn)源、線源、面源(二）氣象資料 ： 風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、氣溫、日照、 溫度的垂直分布情況、大氣穩(wěn)定度等(三) 地形資料： 山區(qū)、河谷、平原、丘陵、海

9、邊等一、收集資料，調(diào)查研究(四) 土地利用和功能分區(qū)情況 ： 農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)、居住區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等(五) 人口分布及人群健康情況 ： 人口規(guī)模、地區(qū)性疾病狀況等二、 采樣點(diǎn)的布設(shè) 1、采樣點(diǎn)布設(shè)原則2、采樣點(diǎn)布設(shè)方法和數(shù)目3、采樣時(shí)間和采樣頻率1、布設(shè)采樣點(diǎn)的原則（1）.覆蓋全部監(jiān)測(cè)區(qū)：采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的高中低三種不同污染物濃度的地方（2）.采樣點(diǎn)應(yīng)選擇在代表性區(qū)域。工業(yè)集中地區(qū)多取點(diǎn)，農(nóng)村可少些；人口密度大的地區(qū)多取點(diǎn)，少的地區(qū)可少些（3）.采樣的周?chē)鷳?yīng)開(kāi)闊，應(yīng)該在風(fēng)向的下風(fēng)口。布設(shè)采樣點(diǎn)的原則和要求 4. 各采樣點(diǎn)的設(shè)置條件要盡可能一致或標(biāo)準(zhǔn)化，使獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有可比性。 5.

10、采樣高度根據(jù)監(jiān)測(cè)目的而定 如研究對(duì)人體的危害，采樣口離地面1.5-2m處；研究對(duì)植物、器物的影響，采樣口高度與植物、器物高度相近（1）、功能區(qū)布點(diǎn)法 （2）、網(wǎng)格布點(diǎn)法（3）、同心圓布點(diǎn)法 （4）、扇形布點(diǎn)法 2、采樣點(diǎn)布設(shè)方法和數(shù)目多用于區(qū)域性的常規(guī)監(jiān)測(cè)(1)先將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)和居住混合區(qū)、交通不同功能區(qū)(2)再按功能區(qū)的地形、氣象、人口密度、建筑密度等，在每個(gè)功能區(qū)設(shè)若干采樣點(diǎn)功能區(qū)布點(diǎn)法網(wǎng)格布點(diǎn)法可用于調(diào)查面源，適用于污染源較為分散的情況。每個(gè)格中心設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，網(wǎng)格的大小視污染源強(qiáng)度、地區(qū)功能等因素而定。排放量大而源密集的城市，如中心區(qū)，網(wǎng)格可以小些，如每平

11、方千米設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；對(duì)排放量低的地區(qū)如城市郊區(qū)，可用大網(wǎng)格表示，如每四平方千米設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。同心圓布點(diǎn)方法：(1) 找出污染源中心，以此為圓心畫(huà)同心圓 (2) 從圓心列出若干條放射線，射線與圓的交叉點(diǎn)為采樣點(diǎn)位置 ( 射線至少五條 ) 。 (3) 同心圓的半徑分別為 4 ， 10 ， 20 ， 40km ，每個(gè)圓上再分別設(shè) 4 ， 8 ， 8 ， 4 個(gè)采樣點(diǎn) ( 可視上風(fēng)下風(fēng)而靈活設(shè)定 ) 扇形布點(diǎn)方法： 這種布點(diǎn)法適用于調(diào)查點(diǎn)源。在污染源較為集中的情況下，以污染源或污染源群為中心，沿放射線方向向外擴(kuò)散，采樣點(diǎn)布在同心圓上。采樣時(shí)要注意主導(dǎo)風(fēng)向，主軸與主導(dǎo)風(fēng)向要一致，應(yīng)該布點(diǎn)于下風(fēng)向，同時(shí)在

12、上風(fēng)向設(shè)對(duì)照點(diǎn)。（1）采用同心圓和扇形布點(diǎn)法時(shí)，應(yīng)考慮高架點(diǎn)源排放污染物的擴(kuò)散特點(diǎn) （2）在實(shí)際工作中，常采用一種布點(diǎn)法為主，兼用其他方法的綜合布點(diǎn)法我國(guó)大氣環(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(萬(wàn)人)SO2、NOX、TSP灰塵自然降塵量硫酸化速率4003456734-88-1112-2020-3066-1212-1818-3030-403、采樣時(shí)間和頻率 采樣時(shí)間是指：每次采樣從開(kāi)始到結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間。 可分為： 短期采樣：如瞬時(shí)采樣 長(zhǎng)期采樣：如連續(xù)一個(gè)月測(cè)定的降塵 間歇性采樣：如二氧化硫、氮氧化物等 連續(xù)采樣、自動(dòng)監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代表性好，但設(shè)備投資高 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采樣時(shí)間和采樣頻率二氧化硫

13、隔日采樣，每天240.5小時(shí)，每年12個(gè)月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)240.5小時(shí)，每月56天，每年12個(gè)月灰塵自然降塵量每月采樣302天，每年12個(gè)月硫酸鹽化速率每月采樣302天，每年12個(gè)月 采樣頻率：指一定時(shí)間范圍內(nèi)的采樣次數(shù)課堂練習(xí)常規(guī)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)時(shí)，人口在五十萬(wàn)以上的城市至少應(yīng)布設(shè)_。 A.二個(gè)點(diǎn) B.三個(gè)點(diǎn) C.四個(gè)點(diǎn) D.五個(gè)點(diǎn)當(dāng)監(jiān)測(cè)大氣污染物對(duì)人體危害時(shí)，監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)應(yīng)距地面_米。 A.1.5-3 B.315 C.1025 針對(duì)高架污辱源，已知主導(dǎo)風(fēng)向，要了解其對(duì)周邊大氣質(zhì)量的影響，應(yīng)采用以下哪種布點(diǎn)方式：A.網(wǎng)格布點(diǎn) B.同心圓布點(diǎn) C. 單個(gè)布點(diǎn) D.

14、扇形布點(diǎn)三、采樣方法和采樣儀器本小節(jié)內(nèi)容1）掌握大氣樣品的采集方法和采樣儀器，方法包括直接采樣法、富集濃縮采樣法（其中富集濃縮采樣法是重點(diǎn)和難點(diǎn)）；2）了解采樣的效率及其評(píng)價(jià)方法；選擇采樣方法要考慮的因素1.污染物的存在狀態(tài)2.污染物的濃度分布3.污染物的理化特性4.所用分析方法的靈敏性1.直接采樣法被測(cè)組分濃度高分析方法靈敏度高2.濃縮采樣法被測(cè)組分濃度低分析方法靈敏度不夠高1、采樣方法（1）直接采樣法特點(diǎn)：快速迅捷，直接得到原氣樣1.注射器采樣：噴漆車(chē)間苯系物測(cè)定2.塑料袋采樣：煙道一氧化碳測(cè)定3.采樣管采樣 ：4. 真空瓶采樣注射器塑料袋真空采氣瓶示意圖圖3.6 真空采氣瓶抽真空裝置示意

15、圖（2）富集采樣法(1)溶液吸收法：二氧化硫、氮氧化物測(cè)定(2)低溫冷凝法： 醛和烯烴測(cè)定(3) 固體阻留法 濾料阻留法：TSP 測(cè)定 填充柱阻留法：利用活性炭吸附芳香烴類(lèi)的測(cè)定(4) 自然積集法對(duì)被采集物質(zhì)溶解度要大或與被采集物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速度快穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)有利于下一步分析毒性小，價(jià)格低，易購(gòu)買(mǎi)，可回收溶液吸收法1.吸收液的選擇溶液吸收法2、使用的儀器A.氣泡吸收管B.沖擊式吸收管C.多孔篩板吸收管（瓶）注意：比較它們所能夠盛裝的吸收液量、允許的采樣流量、氣液接觸狀況、采樣中的污染物吸收效率A 氣泡吸收管尖嘴口宜小，采氣速度慢，主要用于吸收氣態(tài)或蒸汽態(tài)物質(zhì)，管內(nèi)可裝510ml吸收液。吸收效率高

16、B 沖擊式吸收管采氣流量較大主要采集氣溶膠，不適合氣態(tài)或蒸汽態(tài)物質(zhì)C ：U型多孔篩板吸收管氣樣在通過(guò)多孔板時(shí)被分散成級(jí)細(xì)的小氣泡進(jìn)入吸收液，從而提高吸收效率；規(guī)格大和小均可；適用于氣態(tài)和蒸汽態(tài)污染物，也適合霧態(tài)氣溶膠。A.吸附阻留法B.分配阻留法C.反應(yīng)阻留法填充柱阻留法A 吸附阻留法1.填充劑 活性炭、硅膠、分子篩、高分子多孔微球等。2.表面吸附作用 分子間引力引起的物理吸附，吸附力較弱剩余價(jià)鍵力引起的化學(xué)吸附，吸附力較強(qiáng)B 分配阻留法1.填充劑 表面涂高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑的惰性多孔顆粒物，如硅藻土，類(lèi)似于GC中的固定相2.當(dāng)被采集氣樣通過(guò)填充柱時(shí)，在有機(jī)溶劑中分配系數(shù)大的組分保留在填充劑上而被富

17、集C 反應(yīng)阻留法1.填充劑：由惰性多孔顆粒物(如石英沙、玻璃微球)或纖維狀物(如濾紙、玻璃棉等)表面涂漬能與被測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑制成。也可用純金屬絲毛或細(xì)粒作填充劑2.氣樣通過(guò)填充柱時(shí)，被測(cè)組分在填充劑表面因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被阻留3.采樣量和采集速度大，富集物穩(wěn)定，對(duì)氣態(tài)、蒸汽態(tài)和氣溶膠態(tài)物質(zhì)有較高的富集效率濾料阻留采樣法 該方法是將過(guò)濾材料放在采樣夾上，用抽氣裝置抽氣，則空氣上的顆粒物被阻留在過(guò)濾材料上，秤量過(guò)濾材料上富集的顆粒物重量，根據(jù)采樣體積可計(jì)算出空氣中顆粒物的濃度。應(yīng)用范圍：常溫下難于被固體吸附劑完全阻留的一些低沸點(diǎn)氣態(tài)化合物，所以用制冷劑將其冷凝下來(lái)。eg：苯乙烯，三氯乙醛等

18、冷凍劑 冰鹽水(10) 干冰乙醇(72) 液氨(183) 液態(tài)空氣(190) 半導(dǎo)體制冷器儀器 冷阱，選擇性過(guò)濾器，濃縮管低溫冷凝法自然積集法1、降塵試樣采集濕法（應(yīng)用廣泛）干法2、硫酸鹽化速率試樣的采集二氧化鉛法堿片法氣樣流量計(jì)吸收管(緩沖瓶) 抽氣泵（1）氣態(tài)污染物采樣器 （2）總懸浮物采樣器（3） 可吸入顆粒物采樣器 要明確：采樣過(guò)程中流量控制的重要性2、 配套的采樣儀器四、采樣效率評(píng)價(jià) 采樣效率：指在規(guī)定的采樣條件下所采集到的污染物量占其總量的百分?jǐn)?shù)1、氣態(tài)和蒸汽態(tài)污染物采集效率評(píng)價(jià) 絕對(duì)比較法 評(píng)價(jià)方法 相對(duì)比較法（1）絕對(duì)比較法用標(biāo)準(zhǔn)氣測(cè)定采樣效率，采樣效率K為：C1實(shí)測(cè)濃度C0配

19、制濃度（2）相對(duì)比較法 配制一定濃度范圍的待測(cè)氣體，串聯(lián)23個(gè)采樣管采集所配制的樣品，采樣效率K為： K應(yīng)大于90，若K小于90，應(yīng)串三個(gè)管使用2、采集顆粒物的效率評(píng)價(jià)（1） 顆粒數(shù)比較法（2） 質(zhì)量比較法5、采樣記錄內(nèi)容有：所采集樣品被測(cè)污染物的名稱(chēng)及編號(hào)；采樣地點(diǎn)和采樣時(shí)間；采樣流量、采樣體積；采樣時(shí)的溫度、大氣壓力和天氣狀況；采樣儀器，吸收液及采樣時(shí)周?chē)闆r；采樣者、審核者姓名等。6、空氣中污染物濃度表示方法 (一）污染物濃度表示方法（1）單位體積空氣中污染物的質(zhì)量濃度（mg/m3或g/m3）；對(duì) 任何狀態(tài)的污染物都適用。（2）體積比濃度（mL/m3或L/m3；ppm或ppb），僅適于氣

20、態(tài)或蒸汽態(tài)物質(zhì)。(二）氣體體積換算 把現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)下的體積Vt換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積Vo : Vo = Vt273 /(273+t)P/101.325練習(xí)題已知體積比，換算成質(zhì)量濃度已知采樣體積，以及所采樣中的污染物質(zhì)量，求污染物的質(zhì)量濃度和體積比課堂練習(xí)氣體濃度可用ppm和mg/m3表示，兩者的關(guān)系是_（Cp以ppm表示的氣體濃度；M表示分子量；C表示以mg/m3表示的氣體濃度）。A.Cp(ppm)(22.4/M)C B.C(22.4/M)Cp(ppm) C.Cp(ppm)(22.4/C)M D.C(22.4/Cp)M 第三節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制 本節(jié)內(nèi)容： 熟練掌握標(biāo)準(zhǔn)氣體的制取和標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制方法，主要包括：靜態(tài)配氣法、動(dòng)態(tài)配氣法的具體配氣方法以及相應(yīng)的計(jì)算過(guò)程。 由于復(fù)雜的自然因素影響，污染源的多樣性以及氣體保存上的困難，標(biāo)準(zhǔn)氣體在自然條件下很難取得，必須人工配制。制取方法因物質(zhì)的性質(zhì)不同而異。對(duì)揮發(fā)性較強(qiáng)的液態(tài)物質(zhì)，可利用其揮發(fā)作用制取；不能用揮發(fā)法制取的可使用