Chapter3空气和废气监测 教学目的 ①理解大气、空气、空气污染的基本知识 ②掌握空气污染监测方案的制定、污染源监测方案的制定 ③掌握空气样品的采集方法和采样仪器的使用方法 ④掌握气态和蒸汽态物质的测定原理和方法 ⑤颗粒物的测定; ⑥大空气降水监测; ⑦污染源监测 ⑧空气污染生物监测方法 ⑨标准气的配置 教学重点 ①掌握空气污染监测方案的制定、污染源监测方案的制定 ②掌握空气样品的采集方法和采样仪器的使用方法 ③掌握SO2、NOx、CO气态物质的测定原理和方法; ④颗粒物的测定 ⑤污染源监测 ⑥标准气的配置方法 教学方法 课内安排6个学时,习题课与讨论1个学时 必读教材和参考书页码
1 Chapter3 空气和废气监测 教学目的 ①理解大气、空气、空气污染的基本知识； ②掌握空气污染监测方案的制定、污染源监测方案的制定； ③掌握空气样品的采集方法和采样仪器的使用方法； ④掌握气态和蒸汽态物质的测定原理和方法； ⑤颗粒物的测定； ⑥大空气降水监测； ⑦污染源监测； ⑧空气污染生物监测方法； ⑨标准气的配置； 教学重点 ①掌握空气污染监测方案的制定、污染源监测方案的制定； ②掌握空气样品的采集方法和采样仪器的使用方法； ③掌握 SO2、NOX、CO 气态物质的测定原理和方法； ④颗粒物的测定； ⑤污染源监测； ⑥标准气的配置方法； 教学方法 课内安排 6 个学时，习题课与讨论 1 个学时。 必读教材和参考书页码
教材:150-178;192-202:204-228:多媒体课件 讲授提纲 3.1空气污染基本知识 3.1.1大气、空气和空气污染 大气圈的结构 大气是由多种气体组成的混合物,其中除含有多种气体和化合物外,许多杂质。 干洁空气:大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。氮、氧、氩占大气总体积的99% 水汽:主要来自海洋、江河、湖泊以及其他潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。固体杂质: 悬浮于大气中的烟粒、尘埃、盐粒等。 3.1.2空气污染的危害 3.1.3空气污染源 3.1.4空气中的污染物及其存在状态 由于人类活动所产生的某些有害颗粒物和废气进入空(大)气层,给空(大)气增添了许 多种外来组分,这些物质称为空(大)气污染物 3.1.4.1根据污染物存在状态分 空气中的污染物质的存在状态是由其自身的理化性质及形成过程决定的,气象条件也 起一定的作用。一般将它们分为分子状态污染物、粒子状态污染物两 分子状态污染物指常温常压下以气体或蒸汽形式(苯、苯酚)分散在大气中的污染物质。 根据化学形态,可将其分为五类: 1)含硫化合物:S02、H2S;S03、硫酸、硫酸盐 2)含氮化合物:NO、NO2、NH3:硝酸、硝酸 3)碳氢化合物:C1-C5化合物:醛、酮、PAN 4)碳氧化合物: 5)卤素化合物:HF、HC1 粒子状态污染物
2 教材：150-178；192-202； 204-228； 多媒体课件： 讲授提纲 3.1 空气污染基本知识 3.1.1 大气、空气和空气污染 大气圈的结构 大气是由多种气体组成的混合物，其中除含有多种气体和化合物外，许多杂质。 干洁空气：大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。氮、氧、氩占大气总体积的 99 ％。 水汽：主要来自海洋、江河、湖泊以及其他潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。固体杂质： 悬浮于大气中的烟粒、尘埃、盐粒等。 3.1.2 空气污染的危害 3.1.3 空气污染源 3.1.4 空气中的污染物及其存在状态 由于人类活动所产生的某些有害颗粒物和废气进入空(大)气层，给空(大)气增添了许 多种外来组分，这些物质称为空(大)气污染物。 3.1.4 .1 根据污染物存在状态分 空气中的污染物质的存在状态是由其自身的理化性质及形成过程决定的，气象条件也 起一定的作用。 一般将它们分为分子状态污染物、粒子状态污染物两类。 分子状态污染物 指常温常压下以气体或蒸汽形式（苯、苯酚）分散在 大气中的污染物质。 根据化学形态，可将其分为五类： 1) 含硫化合物： SO2 、 H2S ； SO3 、硫酸、硫酸盐； 2) 含氮化合物： NO 、 NO2 、 NH3 ； 硝酸、硝酸盐； 3) 碳氢化合物： C1-C5 化合物； 醛、酮、 PAN ； 4) 碳氧化合物： CO 、 CO2 ； 5) 卤素化合物： HF 、 HCl 。 粒子状态污染物
即颗粒物( particle),是分散在大气中的微小固体和液体颗粒,粒径多在0.01-100μm 之间,是一个复杂的非均匀体系。通常根据颗粒物在重力作用下的沉降特性将其分为降尘 和飘尘。 1、降尘:粒径大于10μm的颗粒,如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大,比重 也大,在重力作用下,易沉降,危害范围较小。 2、飘尘:粒径小于10μm的粒子,粒径小,比重也小,可长期漂浮在大气中,具有胶 体性质,又称气溶胶( aerosol)。易随呼吸进入人体,危害健康,因此也称可吸入颗粒物 IP或PM10)。通常所说的烟( Smoke)、雾(Fog)、灰尘(Dust)均是用来描述飘尘 存在形式的。 3.1.4.2根据污染物的形成过程分 3.1.3空气污染源 (1)按存在形式分 固定污染源流动污染源 (2)按空间分布分 点源线源面源 点源:燃烧化石燃料的发电厂和大城市的供暖锅炉; 线源:汽车、火车、飞机等在公路、铁路、跑道或航空线附近构成的大气污染: 面源:石油化工区或居民住宅区的众多小炉灶构成的大气污染 (3)按排放时间状况分 连续源间断源瞬时源 (4)按人类活动功能分 工业污染源能源污染源交通污染源生活污染源等 3.1.5空气污染物的时空分布特点 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。同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差 数倍至数十倍;同一时间不同地点也相差甚大。 3.1.5.1时间性次污染物和二次污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响,它们 在一天内的变化也不同。一次污染物因受逆温层、气温、气压等的限制,在清晨和黄昏时浓
3 即颗粒物 (particle) ，是分散在大气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在 0.01-100 μ m 之间，是一个复杂的非均匀体系。通常根 据颗粒物在重力作用下的沉降特性将其分为降尘 和飘尘。 1 、降尘：粒径大于 10 μ m 的颗粒，如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大，比重 也大，在重力作用下，易沉降，危害范围较小。 2 、飘尘：粒径小于 10 μ m 的粒子，粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中，具有胶 体性质，又称气溶胶 (aerosol) 。易随呼吸进入人体，危害健 康，因此也称可吸入颗粒物 （ IP 或 PM10 ）。通常所说的烟 (Smoke) 、雾 (Fog) 、灰尘 (Dust) 均是用来描述飘尘 存在形式的。 3.1.4 .2 根据污染物的形成过程分 3.1.3 空气污染源 （ 1 ）按存在形式分 固定污染源 流动污染源 （ 2 ）按空间分布分 点源 线源 面源 点源：燃烧化石燃料的发电厂和大城市的供暖锅炉； 线源：汽车、火车、飞机等在公路、铁路、跑道或航空线附近构成的大气污染； 面源：石油化工区或居民住宅区的众多小炉灶构成的大气污染。 （ 3 ）按排放时间状况分 连续源 间断源 瞬时源 （ 4 ）按人类活动功能分 工业污染源 能源污染源 交通污染源 生活污染源 等 3.1.5 空气污染物的时空分布特点 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。 同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差 数倍至数十倍；同一时间不同地点也相差甚大。 3.1.5 .1 时间性 一次污染物和二次污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响，它们 在一天内的变化也不同。一次污染物因受逆温层、气温、气压等的限制，在清晨和黄昏时浓
度较高,中午即降低;而二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的,故在中午时 浓度增加,清晨和夜晚时降低。 3.1.5.2空间性空气污染物的空间分布与污染源种类、分布情况和气象条件等因素有 关。如:烟尘的排放市区比郊区多,郊区比农村多。因此除了注意选择适当时间外,还应选 择合适的采样点,使结果更具代表性 3.1.6空气污染物和和浓度表示方法 3.2空气污染监测方案的制订 3.2.1监测目的 空气污染监测工作一般可分为三类(1)污染源的监测(2)环境污染监测 (3)特定目的的监测 3.2.2调查及资料收集 (1)污染源调查 (2)主导风向调查 (3)人群调查 (4)已有监测资料调查和收集 3.2.3监测项目 3.2.4监测站(点)的布设 3.2.2.1布设采样点的原则和要求 (1)采样点应选择不同污染物及其同种污染物高、中、低不同浓度的地方。 (2)按工业密集的程度,人口密集的程度,城市和郊区增设采样点或减少采样点 3)采样点要选择开阔地带,要选则风向的上风口 (4)采样点的高度由监测目的而定,一般为离地面1.5-2m,常规监测采样口高度应据 地面3-15m,或设置于屋顶 (5)采样点的设置条件要尽可能一致或标准化,使获得的监测数据具有可比性 3.2.2.2采样点的数目
4 度较高，中午即降低；而二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的，故在中午时 浓度增加，清晨和夜晚时降低。 3.1.5 .2 空间性 空气污染物的空间分布与污染源种类、分布情况和气象条件等因素有 关。如：烟尘的排放市区比郊区多，郊区比农村多。因此除了注意选择适当时间外，还应选 择合适的采样点，使结果更具代表性。 3.1.6 空气污染物和和浓度表示方法。 3.2 空气污染监测方案的制订 3.2.1 监测目的 空气污染监测工作一般可分为三类 （ 1 ）污染源的监测 （ 2 ）环境污染监测 （ 3 ）特定目的的监测 3.2.2 调查及资料收集 （ 1 ）污染源调查 （ 2 ）主导风向调查 （ 3 ）人群调查 （ 4 ）已有监测资料调查和收集 3.2.3 监测项目 3.2.4 监测站（点）的布设 3.2.2 .1 布设采样点的原则和要求 （ 1 ）采样点应选择不同污染物及其同种污染物高、中、低不同浓度的地方。 （ 2 ）按工业密集的程度，人口密集的程度，城市和郊区增设采样点或减少采样点。 （ 3 ）采样点要选择开阔地带，要选则风向的上风口。 （ 4 ）采样点的高度由监测目的而定，一般为离地面 1.5 -2m ，常规监测采样口高度应据 地面 3 － 15m ，或设置于屋顶。 （ 5 ）采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的监测数据具有可比性。 3.2.2 .2 采样点的数目
3.2.2.3采样点布点方法 (1)功能区布点法 多用于区域性常规监测。先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混 合区、交通稠密区、清洁区等,再根据具体污染情况和人力、物力条件,在各功能区分别设 置相应数量的采样点。 主要用于多个污染源构成污染群,且大污染源比较集中的地区。 布点方法: (1)找出污染源中心,以此为圆心画同心圆 (2)从圆心列出若干条放射线,射线与圆的交叉点为采样点位置(射线至少五条)。 (3)同心圆的半径分别为4,10,20,40km,每个圆上再分别设4,8,8,4 个采样点(可视上风下风而灵活设定) 3.2.5采样时间和采样频率 采样时间:每次采样从开始到结束所经历的时间。 采样频率:在一定时间内的采样次数 人工采样监测应做到:在采样点受污染最严重时采样:每日监测次数不少于3次:最 高日平均浓度全年至少监测20天,最大一次浓度样品不得少于25个 3.2.6采样方法、监测方法和质量 3.3空气样品的采集方法和采样仪器 3.3.1直接采样法 适用于空气中被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高的情况,这时不必浓缩,只需用 仪器直接采集少量样品进行分析测定即可。此法测得的结果为瞬时浓度或短时间内的平均浓 度。常用容器有注射器、塑料袋、采气管、真空瓶等。 (1)玻璃注射器采样常用100mL注射器采集有机蒸汽样品。采样时,先用现场气体抽 洗2-3次,然后抽取100mL,密封进气口,带回实验室分析。样品存放时间不宜长,一般 当天分析完。气相色谱分析法常采用此法取样。取样后,应将注射器进气口朝下,垂直放置, 以使注射器内压略大于外压 2)塑料袋采样应选不吸附、不渗漏,也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋, 如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等,还有用金属薄膜作衬里(如衬银、衬
5 3.2.2 .3 采样点布点方法 （ 1 ）功能区布点法 多用于区域性常规监测。先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混 合区、交通稠密区、清洁区等，再根据具体污染情况和人力、物力条件，在各功能区分别设 置相应数量的采样点。 主要用于多个污染源构成污染群，且大污染源比较集中的地区。 布点方法： (1) 找出污染源中心，以此为圆心画同心圆 (2) 从圆心列出若干条放射线，射线与圆的交叉点为采样点位置 ( 射线至少五条 ) 。 (3) 同心圆的半径分别为 4 ， 10 ， 20 ， 40km ，每个圆上再分别设 4 ， 8 ， 8 ， 4 个采样点 ( 可视上风下风而灵活设定 ) 3.2.5 采样时间和采样频率 采样时间 ：每次采样从开始到结束所经历的时间。 采样频率 ：在一定时间内的采样次数。 人工采样监测应做到：在采样点受污染最严重时采样；每日监测次数不少于 3 次；最 高日平均浓度全年至少监测 20 天，最大一次浓度样品不得少于 25 个。 3.2.6 采样方法、监测方法和质量 3.3 空气样品的采集方法和采样仪器 3.3.1 直接采样法 适用于空气中被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高的情况，这时不必浓缩，只需用 仪器直接采集少量样品进行分析测定即可。此法测得的结果为瞬时浓度或短时间内的平均浓 度。 常用容器有注射器、塑料袋、采气管、真空瓶等。 （ 1 ）玻璃注射器采样 常用 100mL 注射器采集有机蒸汽样品。采样时，先用现场气体抽 洗 2-3 次，然后抽取 100mL ，密封进气口，带回实验室分析。样品存放时间不宜长，一般 当天分析完。气相色谱分析法常采用此法取样。取样后，应将注射器进气口朝下，垂直放置， 以使注射器内压略大于外压。 （ 2 ）塑料袋采样 应选不吸附、不渗漏，也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋， 如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，还有用金属薄膜作衬里（如衬银、衬