第六章大气污染监测 大气污染是指大气中污染物质的浓度达到了有害程度,以致破坏生态系统和人类正常生存和 发展的条件,对人和物造成危害的现象。目前世界上各地的大气污染主要是人为原因造成的。 迄今为止,世界上发生的l1次重大污染事件中,有7件属于强烈的大气污染造成的,因而大气 染尤为人们所关注 大气污染物 据目前所知,对环境和人类产生危害的大气污染物不下100种。其中影响范围广、具有普遍 性的污染物主要有颗粒物、二氧化碳、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等。依照污染物的存 在形态,可分为颗粒污染物和气态污染物。依照与污染源的关系,可分为一次污染物与二次污 染物。 (1)颗粒污染物 进入大气的固体粒子和液体粒子均属于颗粒污染物 降尘(直径大于10微米,易于沉降)和飘尘(小于10微米,飘于空中,易随呼吸进入肺脏 在肺泡积累,并进入血液进入全身,危害很大,可吸入颗粒物IP) 按粒径大小及状态分为尘粒、粉尘、烟、雾。 ①尘粒:大于75微米 ②粉尘:小于75微米大于10微米 ③雾:指一般粒径小于10微米的小液体粒子的总称。水雾、酸雾、碱雾、油雾等都属之 ④烟:0.01-1微米气溶胶 烟雾:二氧化硫和煤烟十氧化剂、紫外线一一三氧化硫—一水蒸气—一硫酸烟雾 (2)气态污染物(分子态) 以气体形式进入大气的污染物为气态污染物,其种类繁多,但对大气环境危害较大的主要有 5种污染物 ①硫化物。主要指SO2、SO3和H2S等。 ②碳氧化物。如CO和CO2。 ③氮氧化物。主要的是NO、NO2、NH3等 ④碳氢化合物。主要指有机废气,如烃、醇等,尤其是多环芳烃化合物,如3,4-苯并芘。 ⑤卤素化合物。主要是含氯与含氟的化合物,如HCl、HF、SiF4等 (3)一次和二次污染物 直接从各种排放源进入大气的各种气体、蒸汽和颗粒物都属于一次污染物。 大气中的一次污染物如碳氢化合物和NOx等,在阳光作用下发生光化学反应,生成臭氧、 醛、酮、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等污染物,即为二次污染物,多为气溶胶,颗粒小,毒性较大 光化学烟雾:汽车污染源排放的氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物一一阳光光化学反应 臭氧、PAN、醛类等物质悬浮于大气中构成
第六章 大气污染监测 大气污染是指大气中污染物质的浓度达到了有害程度，以致破坏生态系统和人类正常生存和 发展的条件，对人和物造成危害的现象。目前世界上各地的大气污染主要是人为原因造成的。 迄今为止，世界上发生的 11 次重大污染事件中，有 7 件属于强烈的大气污染造成的，因而大气 污染尤为人们所关注。 一、大气污染物 据目前所知，对环境和人类产生危害的大气污染物不下 100 种。其中影响范围广、具有普遍 性的污染物主要有颗粒物、二氧化碳、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等。依照污染物的存 在形态，可分为颗粒污染物和气态污染物。依照与污染源的关系，可分为一次污染物与二次污 染物。 (1) 颗粒污染物 进入大气的固体粒子和液体粒子均属于颗粒污染物， 降尘（直径大于 10 微米，易于沉降）和飘尘（小于 10 微米，飘于空中，易随呼吸进入肺脏， 在肺泡积累，并进入血液进入全身，危害很大，可吸入颗粒物 IP） 按粒径大小及状态分为尘粒、粉尘、烟、雾。 ① 尘粒：大于 75 微米 ② 粉尘：小于 75 微米大于 10 微米 ③ 雾：指一般粒径小于 10 微米的小液体粒子的总称。水雾、酸雾、碱雾、油雾等都属之。 ④ 烟： 0.01-1 微米气溶胶 烟雾：二氧化硫和煤烟＋氧化剂、紫外线——三氧化硫——水蒸气——硫酸烟雾 (2) 气态污染物（分子态） 以气体形式进入大气的污染物为气态污染物，其种类繁多，但对大气环境危害较大的主要有 5 种污染物。 ① 硫化物。主要指 SO2、SO3 和 H2S 等。 ② 碳氧化物。如 CO 和 CO2。 ③ 氮氧化物。主要的是 NO、NO2、NH3 等。 ④ 碳氢化合物。主要指有机废气，如烃、醇等，尤其是多环芳烃化合物，如 3，4-苯并芘。 ⑤ 卤素化合物。主要是含氯与含氟的化合物，如 HCl、HF、SiF4 等。 (3) 一次和二次污染物 直接从各种排放源进入大气的各种气体、蒸汽和颗粒物都属于一次污染物。 大气中的一次污染物如碳氢化合物和 NOx 等，在阳光作用下发生光化学反应，生成臭氧、 醛、酮、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等污染物，即为二次污染物，多为气溶胶，颗粒小，毒性较大 光化学烟雾：汽车污染源排放的氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物——阳光光化学反应—— 臭氧、PAN、醛类等物质悬浮于大气中构成
二次污染事故中有伦敦型烟雾、洛杉矶型烟雾以及工业型光化学烟雾 随时间变化规律 次污染物:中午低,两头高。二次污染物:中午高,两头低 因此,锻炼时间最适宜:下午4点半后 二、大气污染问题 2.1全球大气污染问题 温室效应、酸雨、臭氧层破坏、对生物急慢性危害等方面 (1)温室效应 大气中某些微量气体含量增加而引起的地球平均气温上升的现象称为温室效应。这类微量气 体叫做温室气体,主要包括CO、CH4、O3、N2O、CFC(氯氟烃)等,尤以CO2的温室作用最明 显 由温室气体诱发的温室效应将导致全球气候的重大变化,包括全球气候变暖及生态环境的变 化。地球大气主要温室气体之二氧化碳浓度已达到创记录的水平。美国国家海洋和大气局NOAA 在夏威夷的 Maunaloa观象台所测定的2003年二氧化碳平均水平已达到376ppm。这比2002年 平均水平高出2.5pm,比几十年来所测定的全年平均增加了1.sppm。这主要是由于世界经济发 展后,燃料使用程度增加的原因,过去的二氧化碳浓度水平大体上在315pm左右。日本气象 厅的观测结果也表明2003年比2002年增加了27~28ppm 若大气中二氧化碳浓度到2100年达到650—970ppm,那么全球温度将升高6摄氏度 (2)酸雨 酸雨又称为酸沉降,指pH小于56的天然降水和酸性气体及颗粒物的沉降。人为排出的SO 和NOx是形成酸雨的两种主要物质 酸雨的危害主要是破坏生态系统,改变土壤性质和结构,腐蚀建筑物和损害人体的呼吸道系 统和皮肤。我国是酸雨危害严重的国家之一,广西正处在我国的酸雨带上 (3)臭氧层的破坏 臭氧是大气中的微量气体之一,主要浓集在20~25千米高空的平流层中,形成大气的臭氧 层。臭氧层吸收了99%的来自太阳的高强度紫外线,保护了人类和生物免遭伤害。但近年来 在平流层内运行的飞行器日益增多以及人类活动向大气中排入的某些化学物质与臭氧发生作 用,导致了臭氧的损耗。现已证实南极上空出现了“臭氧空洞”。 (4)急性和慢性危害 植物、动物、人类表现不同。 主要:动物和人类呼吸道疾病(如癌症)的增加和此种疾病死亡率的升高。 植物 2.2我国城市空气质量
二次污染事故中有伦敦型烟雾、洛杉矶型烟雾以及工业型光化学烟雾。 随时间变化规律： 一次污染物：中午低，两头高。二次污染物：中午高，两头低。 因此，锻炼时间最适宜：下午 4 点半后 二、大气污染问题 2.1 全球大气污染问题 温室效应、酸雨、臭氧层破坏、对生物急慢性危害等方面。 (1) 温室效应 大气中某些微量气体含量增加而引起的地球平均气温上升的现象称为温室效应。这类微量气 体叫做温室气体，主要包括 CO2、CH4、O3、N2O、CFC(氯氟烃)等，尤以 CO2 的温室作用最明 显。 由温室气体诱发的温室效应将导致全球气候的重大变化，包括全球气候变暖及生态环境的变 化。地球大气主要温室气体之二氧化碳浓度已达到创记录的水平。美国国家海洋和大气局 NOAA 在夏威夷的 MaunaLoa 观象台所测定的 2003 年二氧化碳平均水平已达到 376ppm。这比 2002 年 平均水平高出 2.5ppm，比几十年来所测定的全年平均增加了 1.5ppm。这主要是由于世界经济发 展后，燃料使用程度增加的原因，过去的二氧化碳浓度水平大体上在 315ppm 左右。日本气象 厅的观测结果也表明 2003 年比 2002 年增加了 2.7～2.8ppm。 若大气中二氧化碳浓度到 2100 年达到 650－970ppm，那么全球温度将升高 6 摄氏度。 (2) 酸雨 酸雨又称为酸沉降，指 pH 小于 5.6 的天然降水和酸性气体及颗粒物的沉降。人为排出的 SO2 和 NOx 是形成酸雨的两种主要物质。 酸雨的危害主要是破坏生态系统，改变土壤性质和结构，腐蚀建筑物和损害人体的呼吸道系 统和皮肤。我国是酸雨危害严重的国家之一，广西正处在我国的酸雨带上。 (3) 臭氧层的破坏 臭氧是大气中的微量气体之一，主要浓集在 20～25 千米高空的平流层中，形成大气的臭氧 层。臭氧层吸收了 99%的来自太阳的高强度紫外线，保护了人类和生物免遭伤害。但近年来， 在平流层内运行的飞行器日益增多以及人类活动向大气中排入的某些化学物质与臭氧发生作 用，导致了臭氧的损耗。现已证实南极上空出现了“臭氧空洞”。 （4）急性和慢性危害 植物、动物、人类表现不同。 主要：动物和人类呼吸道疾病（如癌症）的增加和此种疾病死亡率的升高。 植物 2.2 我国城市空气质量
在监测的340个城市中,达到国家环境空气质量二级标准(居住区标准)的城市有142 个,占41.7%,比上年增加7.9个百分点;空气质量为三级的城市有108个,占31.8%,比 上年减少3.2个百分点:劣于三级标准的城市有90个,占26.5%,比上年减少4.7个百分 点。全国城市空气质量总体上有所好转 影响城市空气质量的主要污染物仍是颗粒物,54.4%的城市颗粒物浓度超过二级标准 二氧化硫污染较重的城市主要分布在山西、河北、河南、湖南、内蒙古、陕西、甘肃、贵州 重庆和四川等地区 劣三级 365 达 4177 三级 318% 图1-1全国城市环境空气质量级别 2004-04-04 城市 染指数首要污染物空气质量级别空气质量状 郑州 可吸入颗粒物 武汉 可吸入颗粒物 长沙 IIⅡmm‖ 况良良良 可吸入颗粒物 广州 可吸入颗粒物 轻微污染 深圳 氧化氮 轻微污染 湛江 可吸入颗粒物 南宁 可吸入颗粒物 桂林 北海 良良优优优 海口 成都 可吸入颗粒物 Ⅲ2 轻度污染 重庆 可吸入颗粒物 Ⅲ2 轻度污染 贵阳 二氧化硫 可吸入颗粒物 拉萨 良良优良 西安 可吸入颗粒物 兰州 可吸入颗粒物 轻微污染 西宁 可吸入颗粒物 轻微污染 哈尔滨 可吸入颗粒物 上海 61 可吸入颗粒物 II 良
在监测的 340 个城市中，达到国家环境空气质量二级标准（居住区标准）的城市有 142 个，占 41.7%，比上年增加 7.9 个百分点；空气质量为三级的城市有 108 个，占 31.8%，比 上年减少 3.2 个百分点；劣于三级标准的城市有 90 个，占 26.5%，比上年减少 4.7 个百分 点。全国城市空气质量总体上有所好转。 影响城市空气质量的主要污染物仍是颗粒物，54.4%的城市颗粒物浓度超过二级标准； 二氧化硫污染较重的城市主要分布在山西、河北、河南、湖南、内蒙古、陕西、甘肃、贵州、 重庆和四川等地区。 图 1-1 全国城市环境空气质量级别 2004-04-04 城市 污染指数 首要污染物 空气质量级别 空气质量状 况 郑州 60 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 武汉 83 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 长沙 92 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 广州 121 可吸入颗粒物 Ⅲ1 轻微污染 深圳 114 二氧化氮 Ⅲ1 轻微污染 湛江 73 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 南宁 86 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 桂林 31 -- Ⅰ 优 北海 42 -- Ⅰ 优 海口 29 -- Ⅰ 优 成都 159 可吸入颗粒物 Ⅲ2 轻度污染 重庆 179 可吸入颗粒物 Ⅲ2 轻度污染 贵阳 91 二氧化硫 Ⅱ 良 昆明 57 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 拉萨 36 -- Ⅰ 优 西安 82 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 兰州 115 可吸入颗粒物 Ⅲ1 轻微污染 西宁 129 可吸入颗粒物 Ⅲ1 轻微污染 哈尔滨 87 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 上海 61 可吸入颗粒物 Ⅱ 良
可吸入颗粒物 连云港 71 可吸入颗粒物 杭州 可吸入颗粒物 良良良 三、大气污染防治技术 大气污染防治是环境保护的根本任务之 大气污染防治,一是运用法律的手段限制和禁止污染物排放的数量和扩散影响的范围;二是 运用技术手段减少或防止污染物的排放,实行“总量控制”,合理利用环境的自净作用(包括加 强规划合理布局工业,选择有利的排放方式,发展绿色植物),加大对排放污染物的治理力度, 从而达到保护环境的目的。 大气污染物治理技术包括颗粒污染物的治理技术和气态污染物的治理技术两大类。前者常称 为除尘技术,根据除尘原理及设备的不同,它又分机械除尘、湿式除尘、过滤除尘和电除尘 后者又称为除气技术,包括物理方法、化学方法和生物方法 四、大气污染监测 1.污染物来源:自然(火山爆发、自然森林火灾),人为 ◇废气:燃料(煤、石油)燃烧过程排放的粉尘、化学物质等;生产过程排放的污染物。 点源污染,难以治理,小尺度空间污染或局部污染 ◆家庭炉灶与取暖设备排放的废气一一量大、分布广、高度低,低空大气污染主要来源 面源污染,均匀,随气象变化规律,中尺度空间污染或区域污染 ◇汽车(线污染源)——城市大气环境最主要污染物来源 2.监测方案确定 ◆确定监测目的 ◆收集有关资料: 污染源分布及排放 气象资料(风速、风向、气温、气压、降水量、日照时间、相对湿度、垂直梯度和 逆温层底部高度等) 地形资料(山区山谷风、河谷逆温、丘陵浓度梯度大、海边海陆风),地形越复杂, 监测点布设越多 土地利用和功能分区(功能不同:工业区、商业区、居民区、混合区)或建筑物密 度等) 人口分布及人群健康情况 以往监测资料 ◆监测项目 优先监测原则:危害大,涉及范围广,已有成熟监测方法,有标准可比项目。 连续采样实验室分析项目
南京 69 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 连云港 71 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 杭州 59 可吸入颗粒物 Ⅱ 良 合肥 34 -- Ⅰ 优 三、大气污染防治技术 大气污染防治是环境保护的根本任务之一。 大气污染防治，一是运用法律的手段限制和禁止污染物排放的数量和扩散影响的范围；二是 运用技术手段减少或防止污染物的排放，实行“总量控制”，合理利用环境的自净作用(包括加 强规划合理布局工业，选择有利的排放方式，发展绿色植物)，加大对排放污染物的治理力度， 从而达到保护环境的目的。 大气污染物治理技术包括颗粒污染物的治理技术和气态污染物的治理技术两大类。前者常称 为除尘技术，根据除尘原理及设备的不同，它又分机械除尘、湿式除尘、过滤除尘和电除尘； 后者又称为除气技术，包括物理方法、化学方法和生物方法。 四、大气污染监测 1. 污染物来源：自然（火山爆发、自然森林火灾），人为 废气：燃料（煤、石油）燃烧过程排放的粉尘、化学物质等；生产过程排放的污染物。 点源污染，难以治理，小尺度空间污染或局部污染 家庭炉灶与取暖设备排放的废气——量大、分布广、高度低，低空大气污染主要来源 面源污染，均匀，随气象变化规律，中尺度空间污染或区域污染。 汽车（线污染源）——城市大气环境最主要污染物来源 2. 监测方案确定 确定监测目的 收集有关资料： 污染源分布及排放 气象资料（风速、风向、气温、气压、降水量、日照时间、相对湿度、垂直梯度和 逆温层底部高度等） 地形资料（山区山谷风、河谷逆温、丘陵浓度梯度大、海边海陆风），地形越复杂， 监测点布设越多 土地利用和功能分区（功能不同：工业区、商业区、居民区、混合区）或建筑物密 度等） 人口分布及人群健康情况 以往监测资料 监测项目 优先监测原则：危害大，涉及范围广，已有成熟监测方法，有标准可比项目。 连续采样实验室分析项目：
必测项目:二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量 选测项目:一氧化碳、飘尘、光化学氧化剂、氟化物、铅、汞、苯(a)并芘、总烃及非 甲烷烃。 ◆布设网点: 功能区布点法:污染较集中的工业区和人口较密集的居住区 网格布点法:多个污染源且污染源分布较均匀地区。均匀网状方格,交点和方格中心。 同心圆布点法:多个污染源构成污染群且大污染源较集中的地区。以污染群中心为圆心 画同心圆,作放射线与圆周交点为采样点。同心圆半径4.10.2040km,从里向外4884点 扇形布点法:孤立的高架点源,且主导风向明显的地区。点源位置为定点,下风向为轴 线画扇形区。扇形夹角45-90间,相邻夹角10-20 ◇采样时间和频率——定时间隔采样,取平均值为代表值;自动采样仪器(监测)连续采 不同项目不同 日平均浓度和最大一次浓度有明确规定。 五、室内空气监测 指标:温度、湿度、空气洁净度、新风量 污染物:有毒有害有异味气体:悬浮颗粒物:细菌、病毒、尘螨等生物性污染物:发射性气 中国第一部《室内空气质量标准》2003.3.1正式实施 新风量:在门窗关闭的状态下,单位时间内由空调系统通道、房间的缝隙进入室内的空气总 量m3/h,可以用示踪气体浓度衰减法测定。 空气交换率:单位时间内由室外进入到室内空气总量与该室室内空气总量之比,h1 示踪气体:能与空气混合,本身不改变,且很低浓度就能测出的气体总称
必测项目：二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量 选测项目：一氧化碳、飘尘、光化学氧化剂、氟化物、铅、汞、苯(a)并芘、总烃及非 甲烷烃。 布设网点： 功能区布点法：污染较集中的工业区和人口较密集的居住区 网格布点法：多个污染源且污染源分布较均匀地区。均匀网状方格，交点和方格中心。 同心圆布点法：多个污染源构成污染群且大污染源较集中的地区。以污染群中心为圆心 画同心圆，作放射线与圆周交点为采样点。同心圆半径 4.10.20.40km，从里向外 4.8.8.4 点。 扇形布点法：孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。点源位置为定点，下风向为轴 线画扇形区。扇形夹角 45-90 间，相邻夹角 10-20。 采样时间和频率——定时间隔采样，取平均值为代表值；自动采样仪器（监测）连续采 样。 不同项目不同 日平均浓度和最大一次浓度有明确规定。 五、室内空气监测 指标：温度、湿度、空气洁净度、新风量 污染物：有毒有害有异味气体；悬浮颗粒物；细菌、病毒、尘螨等生物性污染物；发射性气 氡。 中国第一部《室内空气质量标准》2003.3.1 正式实施 新风量：在门窗关闭的状态下，单位时间内由空调系统通道、房间的缝隙进入室内的空气总 量 m3 /h，可以用示踪气体浓度衰减法测定。 空气交换率：单位时间内由室外进入到室内空气总量与该室室内空气总量之比，h -1 示踪气体：能与空气混合，本身不改变，且很低浓度就能测出的气体总称