环境监测第三章课件

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 空气和废气监测,第一节 空气污染基本知识,第二节 空气污染监测方案的制订,第三节 空气样品的采集方法和采样仪器,第四节 气态和蒸气态污染物质的测定,第五节 颗粒物的测定,第六节 降水监测,第七节 污染源监测,第八节 标准气体的配制,第一节 空气污染基本知识,一、大气、空气和空气污染,对人类有影响的：距地面10km,地球半径,大气厚度,氮78.06%,氧20.95%,氩0.93%,其他气体0.1%,有害物质,：,烟,尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等,二、空气污染的危害,图片来源：国家地理杂志,空气污染对人体的危害途径：呼吸道吸入；随食物和饮水摄入；体表接触侵入。,1. 大气颗粒物,4. 氮氧化物,5. 光化学氧化剂,3. 一氧化碳,2. 二氧化硫,空气污染对人体健康的危害,臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动时则吸入更严重。,所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。,NO,2,对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与SO,2,共存，则危害更重。,损害肝脏。且由于SO,2,通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。,颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。,（一）工业企业排放的废气,三、空气污染源,表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物,部门,企业类别,排 出 主 要 污 染 物,电力,火力发电厂,烟尘、SO,2,、NO,x,、CO、苯并芘等,冶金,钢铁厂,有色金属冶炼厂,焦化厂,烟尘、SO,2,、CO、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等,烟尘(Cu、Cd、Pb、Zn等重金属)、SO,2,等,烟尘、SO,2,、CO、H,2,S、酚、苯、萘、烃类等,化工,石油化工厂,氮肥厂,磷肥厂,氯碱厂,化学纤维厂,硫酸厂,合成橡胶厂,农药厂,冰晶石厂,SO,2,、H,2,S、NO,x,、氰化物、氯化物、烃类等,烟尘、NO,x,、CO、NH,3,、硫酸气溶胶等,烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等,氯气、氯化氢、汞蒸气等,烟尘、H,2,S、NH,3,、CS,2,、甲醇、丙酮等,SO,2,、NO,x,、砷化物等,烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等,砷化物、汞蒸气、氯气、农药等,氟化氢等,机械,机械加工厂,仪表厂,烟尘等,汞蒸气、氰化物等,轻工,灯泡厂,造纸厂,烟尘、汞蒸气等,烟尘、硫醇、H,2,S等,建材,水泥厂,水泥尘、烟尘等,（二）交通运输工具排放的废气,（三）室内空气污染源,四、空气中的污染物及其存在状态,（一）分子状态污染物,（二）粒子状态污染物,粒径大于l0m的颗粒物能较快地沉降到地面上，称为降尘。,粒径小于10m的颗粒物(PM,10,)可长期飘浮在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘（IP）。,五、空气中污染物的时空分布特点,与其他环境要素中的污染物质相比较，空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。,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。,六、空气中污染物浓度表示方法,（一）单位体积质量浓度,单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污,染物的质量数，常用mg/m,3,或g/m,3,表示。,（二）体积比浓度,体积比浓度是指100万体积空气中含污染气体或,蒸气的体积数，常用mL/m,3,和L/m,3,表示。,两种浓度表示方法之间的换算：,第二节 空气污染监测方案的制订,一、监测目的,通过对环境空气中主要污染物质进行定期或连续地监测，判断空气质量是否符合环境空气质量标准或环境规划目标的要求，为空气质量状况评价提供依据。,为研究空气质量的变化规律和发展趋势、开展空气污染的预测预报以及研究污染物迁移转化情况提供基础资料。,为政府环保部门执行环境保护法规、开展空气质量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。,二、调研及资料收集,（一）污染源分布及排放情况,（二）气象资料,（三）地形资料,（四）土地利用和功能分区情况,（五）人口分布及人群健康情况,三、监测项目,类别,必测项目,按地方情况增加的必测项目,选测项目,空气污染物监测,TSP、SO,2,、NO,x,、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量,CO、总氧化剂、总烃、PM,10,、F,2,、HF、B(,a,)P、Pb、H,2,S、光化学氧化剂,CS,2,、Cl,2,、氯化氢、硫酸雾、HCN、NH,3,、Hg、Be、铬酸雾、非甲烷烃、芳香烃、苯乙烯、酚、甲醛、甲基对硫磷、异氰酸甲酯等,空气降水监测,pH、电导率,K,+,、Na,+,、Ca,2+,、Mg,2+,、NH,4,+,、,SO,4,2,、NO,3,、Cl,表3.2 空气污染常规监测项目,四、监测站(点)的布设,（一）布设采样站(点)的原则和要求,1.覆盖全部监测区：采样点应设在整个监测区域的高中低三种不同污染物浓度的地方,2.在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照,3.工业集中地区多取点，农村可少些,4.人口密度大的地区多取点，少的地区可少些,5.超标地区多取点，未超标地区少些,布设采样点的原则和要求,污染物浓度,污染源,工业分布,人口密度,超标情况,监测类型,优化,布点,基本,原则,（二）采样站(点)数目的确定,(1) 采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。,(2) 在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照。,(3) 工业较密集的城区和工矿区，人口密度大及污染物超标地区，要适当增设采样点；城市郊区和农村，人口密度小及污染物浓度低的地区，可酌情少设采样点。,(4) 采样点的周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30。测点周围无局地污染源，并应避开树木及吸附能力较强的建筑物。交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远处。,(5) 各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。,(6) 采样高度根据监测目的而定。研究大气污染对人体的危害，采样口应在离地面1.52m处；研究大气污染对植物或器物的影响，采样口高度应与植物或器物高度相近。连续采样例行监测采样口高度应距地面315m；若置于屋顶采样，采样口应与基础面有1.5m以上的相对高度，以减小扬尘的影响。特殊地形地区可视实际情况选择采样高度。,表3.3 我国空气环境污染例行监测采样点设置数目,市区人口/万人,SO,2,、NO,x,、TSP,灰尘自然沉降量,硫酸盐化速率,400,7,20 30,30 40,表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目,市区人口/万人,可吸入颗粒物,SO,2,NO,x,氧化剂,CO,风向、风速,100,2,2,1,1,1,1,100 400,5,5,2,2,2,2,400 800,8,8,4,3,4,2,800,10,10,5,4,5,3,（三）采样站(点)布设方法,1. 功能区布点法,2. 网格布点法,3. 同心圆布点法,4.扇形布点法,图3.1 网格布点法,图3.2 同心圆布点法,图3.3 扇形布点法,表3.5 50m高烟囱排放污染物最大地面浓度出现位置与气象条件的关系,大气稳定度,最大浓度出现位置(相当于烟囱高度的倍数),不稳定,5,10,中性,20左右,稳定,40以上,五、采样频率和采样时间,采样频率系指在一个时段内的采样次数。,采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间。,二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度等因素确定。,表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间,监测项目,采样时间和频率,二氧化硫,隔日采样，每天连续采样240.5 h，,每月1416 d，每年12个月,二氧化氮,(或氮氧化物),同二氧化硫,总悬浮颗粒物,隔双日采样，每天连续采样240.5 h，,每月56 d，每年12个月,灰尘自然沉降量,每月采样302 d，每年12个月,硫酸盐化速率,每月采样302 d，每年12个月,表3.7 污染物监测数据统计有效性的规定,污染物,取值时间,数据有效性规定,SO,2,、NO,x,、NO,2,年平均,每年至少有分布均匀的144个日均值，每月至少有分布均匀的12个日均值,TSP、PM,10,、Pb,年平均,每年至少有分布均匀的60个日均值，每月至少有分布均匀的5个日均值,SO,2,、NO,x,、NO,2,、CO,日平均,每日至少有18 h的采样时间,TSP、PM,10,、B(,a,)P、Pb,日平均,每日至少有12 h的采样时间,SO,2,、NO,x,、NO,2,、CO、O,3,1小时平均,每小时至少有45 min的采样时间,Pb,季平均,每季至少有分布均匀的15个日均值，每月至少有分布均匀的5个日均值,F,月平均,每月至少采样15 d以上,植物生长季平均,每一个生长季至少有70%个月平均值,日平均,每日至少有12 h的采样时间,1小时平均,每小时至少有45 min的采样时间,六、采样方法、监测方法和质量保证,根据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监测方法选择采样方法和仪器。,尽可能选择国家标准方法空气和废气监测分析方法（第四版）,第三节 空气样品的采集方法和采样仪器,一、直接采样法,（一）注射器采样,（二）塑料袋采样,（三）采气管采样,（四）真空瓶采样,图3.5 真空采气瓶示意图,图3.6 真空采气瓶抽真空装置示意图,图3.4 采气管示意图,二、富集(浓缩)采样法,（一）溶液吸收法,图3.7 气体吸收管（瓶）示意图,（二）填充柱阻留法,吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。,。,颗粒状填充剂,抽气泵, ,组分,空气,图3.8 填充柱阻留法示意图,（三）滤料阻留法,图3.9 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图,（四）低温冷凝法,图3.10 低温冷凝采样装置示意图,（五）静电沉降法,（六）扩散(或渗透)法,（七）自然积集法,（八）综合采样法,图3.11 标准集尘器示意图,图3.12 干法采样集尘器示意图,1. 降尘试样采集,2. 硫酸盐化速率试样的采集,三、采样仪器,（一）组成部分,收集器，流量计，采样动力。,图3.13 几种常用的流量计示意图,皂膜流量计,孔口流量计,1.隔板；2.液柱；3.支架,转子流量计,1.锥形玻璃管；2.转子,图3.14 携带式采样器工作原理示意图,（二）专用采样器,1. 空气采样器,收集器,流量计,采样泵,定时器,图3.15 大气采样器实物照片,2. 颗粒物采样器,（1）总悬浮颗粒物采样器,图3.16 大流量采样器结构示意图,KC-1000型大流量TSP采样器,（2）可吸入颗粒物采样器,图3.17 TSP采样器实物照片,图3.18 旋风分尘器原理示意图,图3.19 向心式分尘器原理示意图,图3.20 三级向心式分尘器原理示意图,（3）个体剂量器,图3.21 撞击式分尘器示意图,四、采样效率,（一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法,绝对比较法 相对比较法,（二）采集颗粒物效率的评价方法,K,应大于,90,，若,K,小于,90,，应串三个管使用,五、采样记录,被测污染物的名称及编号；,采样地点和采样时间；,采样流量和采样体积；,采样时的温度、大气压力和天气情况，采样仪器和所用吸收液；,采样者、审核者姓名。,第四节 气态和蒸气态污染物质的测定,4.1 SO,2,的测定,4.2 NO,X,的测定,4.3 CO的测定,4.4 总氧化剂（O,3,）的测定,4.5 总烃及非甲烷烃的测定,一、二氧化硫的测定,硫酸、,亚硫酸,H,2,SO,4、,H,2,SO,3,硝酸、亚硝酸,HNO,3、,HNO,2,氮氧化物,(,NO,和,NO,2,),二氧化硫,SO,2,酸雨,引起酸雨的化学物质,4.1,二氧化硫的测定,来源,4.1.2 性质及危害,4.1.3 测定方法,4.1.1 二氧化硫的来源,a.,天然源：火山爆发,b. 人工源：含S燃料的,燃烧,，,燃烧，矿石冶炼，,化,化工厂生产过程的产,物,全,物。,二氧化硫的,天然来源,-,火山爆发,工业,-,酸性气体的释放,(,例如冶炼厂和发电厂,),二氧化硫的性质和危害,性质：无色、易溶于水、有刺激性气味的气体,危害：1.对人体的影响,2.对建筑物的影响,3.对森林的影响,4.对水体的影响,酸雨使大量植物受损,湖泊,由于,水的流动量低，湖泊很易变酸,水体变酸,，大部份水生物种便不能生存，生物多样化会減少,气泡吸收管,冲击式吸收管,多孔筛板吸收管,二氧化硫的采集,二氧化硫采样及样品保存,1.短时间采样：根据空气中二氧化硫浓度的高低，采用内装10mL吸收液的U形多孔玻板吸收管，以O.5Lmin的流量采样。采样时吸收液温度的最佳范围在2329。,2.24h连续采样：用内装50mL吸收液的多孔玻板吸收瓶，以0.20.3Lmin的流量连续采样24h。吸收液温度须保持在2329范围。,3.放置在室(亭)内的24h连续采样器，进气口应连接符合要求的空气质量集中采样管路系统，以减少二氧化硫气样进入吸收器前的损失。,4.样品运输和储存过程中，应避光保存。,4.1.3,二氧化硫的测定方法,1.,四氯汞钾吸收-盐酸副玫瑰苯胺分,光度法,2.紫外荧光法,3.溶液电导法,4.钍试剂法,5.,恒电流库仑滴定法,1、四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法,空气中的SO,2,被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，该络合物与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色络合物，其颜色深浅与SO,2,含量成正比，可用分光光度法比色定量。,2、甲醛缓冲液吸收-盐酸副玫瑰苯胺 分光光度法,气样中的SO,2,被甲醛缓冲液吸收后，生成稳定的羟基甲基磺酸加成化合物，加入氢氧化钠溶液使加成化合物分解，释放出SO,2,与盐酸副玫瑰苯胺反应，生成紫红色络合物，其最大吸收波长为577nm，用分光光度法定量。,3、钍试剂分光光度法,空气中SO,2,用,过氧化氢,溶液吸收并氧化成硫酸。硫酸根离子与定量加入的过量高氯酸钡反应，生成硫酸钡沉淀，剩余钡离子与钍试剂作用生成紫红色的钍试剂-钡络合物，据其颜色深浅，间接进行定量测定。,4、定电位电解法,当气样中SO,2,的通过透气隔膜进入电解池后，在工作电极上迅速发生氧化反应，所产生的极限扩散电流与SO,2,浓度成正比。,二、氮氧化物的测定,空气中的氮氧化物以一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多种形态存在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形态，为通常所指的氮氧化物(NO,x,)。,NO为无色、无臭、微溶于水的气体，在空气中易被氧化成NO,2,。NO,2,为棕红色具有强刺激性臭味的气体，毒性比NO高4倍，是引起支气管炎、肺损害等疾病的有害物质。,测定方法：盐酸萘乙二胺分光光度法、原电池库仑法。,1、盐酸萘乙二胺分光光度法,用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成与吸收液采样，空气中NO,2,的被吸收转变成亚硝酸和硝酸。在冰乙酸存在条件下，亚硝酸与对胺基苯磺酸发生重氢化反应，然后再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，其颜色深浅与气样中NO,2,的浓度成正比，用分光光度法比色定量。,（1）酸性高锰酸钾溶液氧化法,空气中NO,2,被串联的第一支吸收瓶中吸收液吸收生成偶氮染料，空气中NO的不与吸收液反应，通过氧化管被氧化为NO,2,后，被串联的第二支吸收瓶中的吸收液吸收生成粉红色的偶氮染料，分别于波长540-545nm之间处测量其吸光度，用分光光度法比色定量。,（2）三氧化铬-石英砂氧化法,空气中氮氧化物经过三氧化铬-石英砂氧化管后，以二氧化氮的形式与吸收液中的对氨基磺酸进行重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成粉红色的偶氮染料，分别于波长540-545nm之间处测量其吸光度，用分光光度法比色定量。,图3.22 空气中NO,2,、NO、和NO,x,采样流程示意图,图3.23 原电池库仑法测定NO,x,原理示意图,2、原电池库仑法,气样中的NO,2,进入库仑池与电解液中的I,-,反应，将其氧化为I,2,，而生成的I,2,又立即在铂网阴极上还原为I,-,，便产生微小电流。如果电流效率达100%，则在一定条件下，微电流大小与气样中NO,2,浓度成正比，故可根据法拉第电解定律将产生的电流换算成NO,2,的浓度。,图3.24 原电池库仑法NO,x,监测仪气路示意图,三、一氧化碳的测定,一氧化碳(CO)是空气中主要污染物之一，它主要来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气。,CO是一种无色、无味的有毒气体，燃烧时呈淡蓝色火焰。它容易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，造成缺氧症。,测定方法：气相色谱法(GC)、汞置换法。,一氧化碳的测定,1、气相色谱法,空气中的CO、CO,2,和甲烷经TDX-01碳分子筛柱分离后，于氢气流中在镍催化剂作用下，CO、CO,2,皆能转化为CH,4,，然后用氢火焰离子化检测器分别测定上述三种物质，由其峰高确定其浓度。,（一）气相色谱法（GC）,图3.25 色谱法测定CO流程示意图,一氧化碳的测定,2、汞置换法,气样中的CO与活性氧化汞在180 200 发生反应,置换出汞蒸气,带入冷原子吸收测汞仪测定汞的含量,再换算成CO的浓度.,尘埃、水蒸气、二氧化硫、丙酮、甲醛、乙烯、乙炔等干扰物质通过灰尘过滤器、活性炭管、分子筛管及硫酸亚汞硅胶管等净化装置除去。,（二）汞置换法,图3.26 汞置换法CO测定仪工作流程示意图,四、光化学氧化剂的测定,总氧化剂是空气中除氧以外的那些显示有氧化性质的物质，一般指能氧化碘化钾析出碘的物质，主要有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、氮氧化物等。光化学氧化剂是指除氮氧化物以外的能氧化碘化钾的物质，二者的关系为：,光化学氧化剂总氧化剂0.269氮氧化物,测定空气中光化学氧化剂常用硼酸碘化钾分光光度法。,光化学氧化剂的测定,硼酸-碘化钾分光光度法,用硼酸-碘化钾吸收溶液吸收溶液吸收空气中的臭氧及其它氧化剂,碘离子被氧化析出碘分子的量与臭氧等氧化剂有定量关系,于352nm处测定游离碘的吸光度,与标准色列吸光度比较,可得总氧化剂浓度,扣除NOx参加反应的部分后,即为光化学氧化剂的浓度.,五、臭氧的测定,臭氧是最强的氧化剂之一，它是空气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。臭氧具有强烈的刺激性，在紫外线的作用下，参与烃类和NO,x,的光化学反应。,同时，臭氧又是高空大气的正常组分，能强烈吸收紫外线，保护人和生物免受太阳紫外线的辐射。但是，如O,3,超过一定浓度，对人体和某些植物生长会产生一定危害。,测定方法：硼酸碘化钾分光光度法、靛蓝二磺酸钠分光光度法。,六、氟化物的测定,空气中的气态氟化物主要是氟化氢，也可能有少量氟化硅(SiF,4,)和氟化碳(CF,4,)。含氟粉尘主要是冰晶石(Na,3,A1F,6,)、萤石(CaF,2,)、氟化铝(A1F,3,)、氟化钠(NaF)及磷灰石3Ca,3,(PO,4,),2,CaF,2,等。,氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引起黏膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器官的正常生理功能。对于植物的生长也会产生危害。,测定方法：滤膜采样-离子选择电极法、石灰滤纸采样-氟离子选择电极法。,氟化物的测定,滤膜采样-离子选择电极法,用在滤膜夹中装有磷酸氢二钾溶液浸渍的玻璃纤维滤膜或碳酸氢钠-甘油溶液浸渍的玻璃纤维滤膜的采样器采样,则空气中的氟化物被吸收固定,尘态氟化物同时被阻留在滤膜上.采样后的滤膜用水或酸浸取后,用氟离子选择电极法测定.,氟化物的测定,石灰滤纸采样-离子选择电极法,用浸渍氢氧化钙溶液的滤纸采样,则空气中氟化物与氢氧化钙反应被固定,用总离子强度调节剂浸取后,用氟离子选择电极法测定.,七、硫酸盐化速率的测定,污染源排放到空气中的SO,2,、H,2,S、H,2,SO,4,蒸气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，最终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾，这种演变过程的速度称为硫酸盐化速率。,测定方法：二氧化铅-重量法、碱片-重量法、碱片-离子色谱法。,硫酸盐化速率的测定rate determination of vitriolization,(一)二氧化铅-重量法lead dioxide method,原理:,结果以每日在lOOcm,2,二氧化铅面积上所含SO,3,的毫克数表示。最低检出浓度为0.05mgSO,3,/(100cm,2,PbO,2,d)。,测定方法,(1)Pb0,2,采样管制备。在素瓷管上涂一层黄蓍胶bassora gum乙醇溶液，将适当大小的湿纱布平整地绕贴在素瓷管上，再均匀地刷上一层黄蓍胶乙醇溶液，除去气泡，自然晾至近干后，将PbO,2,与黄蓍胶乙醇溶液研磨制成的糊状物均匀地涂在纱布上，涂布面积约100cm2，晾干，移入干燥器存放。,(2)采样：将P,b,O,2,采样管固定在百叶箱中，在采样点上放置302d。注意不要靠近烟囱等污染源；收样时，将P,b,O,2,采样管放入密闭容器中。,测定,准确测量P,b,O,2,涂层的面积，将采样管放入烧杯中，用碳酸钠溶液淋湿涂层，用镊子取下纱布，并用碳酸钠溶液冲净瓷管，取出。搅拌洗涤液、盖好、放置23h或过夜。将烧杯在沸水浴上加热至近沸，保持30min，稍冷，用倾斜法过滤并洗涤，获得样品滤液。在滤液中加甲基橙指示剂，滴加盐酸至呈红色并稍过量。在沸水浴上加热，驱尽CO,2,，滴加BaCl,2,溶液至沉淀完全，再加热30min，冷却、放置2h后，用恒重的G4玻璃砂芯坩埚抽气过滤，洗涤至滤液中无氯离子为止。将坩埚于105110烘箱中烘至恒重。同时，将两支保存在干燥器内的空白采样管按同法操作，测其空白值，按下式计算测定结果：,式中：Ws样品管测得BaSO,4,的重量(mg)；Wo-空白管测得BaSO,4,的重量(mg)； S采样管上P,b,O,2,涂层面积(cm2)；n采样天数，准确至0.1d；,表示 SO,3,与BaSO,4,分子量之比值(0.343)。,(二)碱片-重量法,将用碳酸钾溶液浸渍的玻璃纤维滤膜暴露于空气中,碳酸钾与空气中的SO,2,等反应生成硫酸盐,加入BaCL,2,溶液转化为BaSO,4,沉淀,用重量法测定.,(三)碱片-离子色谱法,用碱片法采样,采样碱片经碳酸钠-碳酸氢钠稀溶液浸取后,获得样品溶液,注入离子色谱仪测定.,八、汞的测定,汞属极度危害毒物，具有易蒸发特性，被人体吸入后可引起中毒，危害神经系统。空气中的汞来源于汞矿开采和冶炼、某些仪表制造、有机合成、染料等工业生产过程排放和逸散的废气和粉尘。,测定方法：金膜富集-冷原子吸收法、巯基棉富集-冷原子荧光法。,图3.27 金膜富集-冷原子吸收法测汞流程示意图,（一）金膜富集-冷原子吸收法,（二）巯基棉富集-冷原子荧光法,九、总烃及非甲烷烃的测定,污染环境空气的烃类一般指具有挥发性的碳氢化合物(C,1,C,8,)，常用两种方法表示：一种是包括甲烷在内的碳氢化合物，称为总烃(THC)，另一种是除甲烷以外的碳氢化合物，称为非甲烷烃(NMHC)。,空气中的碳氢化合物主要来自石油炼制、焦化、化工等生产过程中逸散和排放的废气及汽车尾气，局部地区也来自天然气、油田气的逸散。,测定方法：气相色谱法、光电离检测法。,图3.28 色谱法测定总烃流程示意图,（一）气相色谱法,图3.29 除烃净化装置示意图,图3.30 用除烃净化空气作载气色谱流程示意图,（二）光电离检测法,十、挥发性有机物(VOCs)和甲醛的测定,VOCs是指室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的有机物，如苯、卤代烃、氧烃等。VOCs和甲醛是人们关注的室内空气污染的主要有机物，具有毒性和刺激性，有的还有致癌作用。,（二）甲醛的测定,酚试剂分光光度法，4-氨基-3-联氨-5-巯基三氮,杂茂(AHMT)分光光度法，气相色谱法。,（一）挥发性有机化合物(VOCs)的测定,冷冻吸附采样，热解析进样，毛细管色谱法。,图3.31 热解析进样色谱分析流程示意图,十一、其他污染物质的测定,（一）苯系物的测定,苯系物包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对,二甲苯、间二甲苯等，可经富集采样，解吸，用,气相色谱法测定。,（二）挥发酚的测定,常用气相色谱法或4-氨基安替比林分光光度法,测定空气中的挥发酚(苯酚、甲酚、二甲酚等)。,（三）甲基对硫磷和敌百虫的测定,甲基对硫磷(甲基1605)是国内广泛应用的杀虫,剂，属高毒物质。常用的测定方法有气相色谱法和,盐酸萘乙二胺分光光度法。,十二、空气污染指数计算,空气污染指数(API)是一种向社会公众公布的反映和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。,根据我国城市空气污染的特点，以SO,2,、NO,x,和TSP作为计算API的暂定项目，并确定API为50、100、200时，分别对应于我国空气质量标准中日均值的一、二、三级标准的污染浓度限值，500则对应于对人体健康产生明显危害的污染水平。,某种污染物的污染分指数(,I,i,)按下式计算：,式中：,C,i,，,I,i,分别为第,i,种污染物的浓度值和污染分指数值；,c,i,j,，,I,i,j,分别为第,i,种污染物在,j,转折点的极限浓度值和污染分指数值(查表3.8 )；,c,i,j+,1,，,I,i,j+,1,分别为第,i,种污染物在,j,+1转折点的浓度极限值和 污染分指数值。,空气污染指数的计算,表3.8 空气污染指数分级浓度限值,污染指数,污染物浓度/（mgm,-3,）,API,SO,2,(日均值),NO,2,(日均值),PM,10,(日均值）,TSP,(日均值）,SO,2,(小时均值）,NO,2,(小时均值),CO,(小时均值),O,3,(小时均值),50,0.050,0.080,0.050,0.120,0.25,0.12,5,0.120,100,0.150,0.120,0.150,0.300,0.50,0.24,10,0.200,200,0.800,0.280,0.250,0.500,1.60,1.13,60,0.400,300,1.600,0.565,0.420,0.625,2.40,2.26,90,0.800,400,2.100,0.750,0.500,0.875,3.20,3.00,120,1.000,500,2.620,0.940,0.600,1.000,4.00,3.75,150,1.200,表3.9 空气污染指数范围及相应的空气质量级别,污染指数,质量级别,质量描述,对健康的影响,对应空气质量的适用范围,050,优,可正常活动,自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区,51100,良,可正常活动,为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村,101200,轻污染,长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状,特定工业区,201300,中污染,一定时间接触后，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状,300,重污染,健康人明显强烈症状，降低运动耐受力，提前出现某些疾病,第五节 颗粒物的测定,TSP采样器,一、总悬浮颗粒物(TSP)的测定,滤膜捕集重量法,用抽气动力抽取一定体积的空气通过已恒重,的滤膜，则空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，,根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，即可计,算TSP的浓度。,根据采样流量不同分为大流量、中流量和小流,量采样法。,大流量采样器TSP High Volume Air Sampler,大流量采样,3,/min)使用大流量采样器连续采样24h。,按下式计算TSP浓度：,式中：W阻留在滤膜上的TSP重量(mg)；Q,n,标准状态下的采样流量(m3/min)；t采样时间(min)。,中流量采样器TSP middle Volume Air Sampler,中流量采样法使用中流量采样器（50-150L/min），所用滤膜直径较大流量的小，采样和测定方法同大流量法。,二、可吸入颗粒物(PM,10,)的测定,可吸入颗粒物主要是指通过人的咽喉进入肺部的气管、支气管区和肺泡的那部分颗粒物，具有,D,50,(质量中值直径)=10m到上截止点30m的粒径范围，常用PM,10,表示。,测定方法：重量法、压电晶体差频法、光散射法。,（二）压电晶体差频法,（三）光散射法,图3.33 石英晶体PM,10,测定仪工作原理示意图,（一）重量法,三、灰尘自然沉降量及其组分的测定,该指标系指在空气环境条件下，单位时间靠重力自然沉降落在单位面积上的颗粒物量(简称降尘)。,灰尘自然沉降量用重量法测定。有时还需要测定降尘中的可燃性物质、可溶性和非水溶性物质、灰分以及某些化学组分。,（一）灰尘自然沉降量的测定,（二）降尘中可燃物的测定,图3.34 光散射法PM,10,监测仪工作原理示意图,（三）降尘中其他组分的测定,图3.35 降尘组分分析过程示意图,四、总悬浮颗粒物中主要组分的测定,某些金属元素和非金属化合物的测定,颗粒物中常需测定的金属元素和非金属化合物有铍、铬、铅、铁、铜、锌、镉、镍、钴、锑、锰、砷硒、硫酸根、硝酸根、氯化物等。它们之中多数含量很低，需选择灵敏度高的方法测定。,某些金属元素和非金属化合物的测定,1样品预处理方法,预处理方法因组分不同而异，常用的方法有：,(1)湿式分解法：即用酸溶解样品，或将二者共热消解样品。常用的酸有盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸等。消解试样常用混合酸。,(2)干式灰化法：将样品放在坩埚中，置于马福炉内，在400一800下分解样品，然后用酸溶解灰分测定金属或非金属元素。为防止高温灰化法导致某些元素的损失，可使用低温灰化法，如高频感应激发氧灰化法等。,(3)水浸取法：用于硫酸盐、硝酸盐、氯化物、六价铬等水溶性物质的测定。,2. 测定方法：,铍、六价铬、铁、砷、铅、铜、锌、镉、铬、锰、镍均可采用原子吸收分光光度法测定。,有机化合物的测定,颗粒物中的有机组分很复杂，但受到普遍重视的是多环芳烃，如蒽、菲、芘等，其中不少物质具有致癌作用。例如，3，4苯并芘(简称苯并(a)芘或BaP)就是环境中普遍存在的一种强致癌质，为目前颗粒物中主要测定的有机化合物。,BaP主要来自含碳燃料及有机物热解过程。煤炭、石油等在无氧加热裂解过程中，产生的烷烃、烯烃等经过脱氢、聚合，可产生一定数量的苯并(a)芘，并吸附在烟气飘尘上散布于大气中；香烟烟雾中也含3，4苯并芘。,2. 多环芳烃的分离,1. 多环芳烃的提取,图3.36 真空升华法提取装置示意图,图3.37 纸层析示意图,3. 苯并(,a,)芘的测定,图3.38 高效液相色谱分析流程示意图,第六节 降 水 监 测,一、采样点的布设,根据我国大气降水样品的采集与保存(GB13580.292)标准中规定：,（1）采样点数目，根据研究的目的和需要来确定。一般常规监测，人口在五十万以上的城市布三个点，人口在五十万以下的城市布设二个点，采样点的布设应兼顾城区、农村和清洁对照点。要尽可能照顾到气象地形、地貌。,（2）采样点位应尽可能的远离局部污染源，四周无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。,二、样品的采集,（一）采样器,图3.40 降水采样器实物照片,图3.39 雨水自动采样器示意图,（二）采样方法,（三）水样的保存,（1）从每次降雨(雪)开始，要采集全过程(开始,到结束)雨(雪)样。如遇连续几天降雨(雪)，每天上午,8,:,00开始，连续采集24 h为一次样。,（2）采样器应高于基础面1.2m以上。,（3）样品采集后，应贴上标签，编好号，记录,采样地点、日期、采样起止时间、雨量等。,采样后应尽快测定；如需要保存，一般不主张添加保存剂，水样密封后放于冰箱中。,（一）测定项目和测定频次,I级测点为：pH、电导率、K,+,、Na,+,、Ca,2+,、Mg,2+,、NH,4,+,、SO,4,2,、NO,2,、NO,3,、F,、Cl,。每月测定不少于一次，每月选一个或几个随机降水样品分析上述项目。,省、市监测网络中的、级测点视实际需要和可能决定测定项目。,三、降水组分的测定,（二）测定方法,1. pH的测定,2. 电导率的测定,3. 硫酸根的测定,4. 亚硝酸根和硝酸根的测定,5. 氟离子的测定,6. 氯离子的测定,7. 铵根离子的测定,8. 钾、钠、钙、镁离子的测定,第七节 污染源监测,（一）监测目的和要求,监测目的：检查排放的废气中有害物质含量是否符合国家或地方的排放标准和总量控制标准；评价净化装置及污染防治设施的性能和运行情况，为空气质量评价和管理提供依据。,进行监测时，要求生产设备处于正常运转状态下，对因生产过程而引起排放情况变化的污染源，应根据其变化特点和周期进行系统监测。,监测内容包括,废气排放量、污染物质排放浓度及排放速率(kg/h),。,在计算废气排放量和污染物质排放浓度时，都使用标准状态下的干气体体积。,一、固定污染源排气监测,（二）采样点的布设,采样位置,采样位置应选在气流分布均匀稳定的平直管,段上，避开弯头、变径管、三通管及阀门等易产,生涡流的阻力构件。,采样点数目,根据烟道的形状、尺寸和流速分布确定。,圆形烟道,矩形(或方形)烟道,动画3.1 圆形烟道采样点布设,动画3.2 矩形(或方形)烟道采样点布设,（三）基本状态参数的测量,温度的测量：热电偶测温毫伏计,压力的测量：测压管、压力计,全压,Pt,静压,Ps,动压,Pv,）,标准皮托管：只适用于含尘量少的烟气。,特点：具有较高的测量精度，其校正系数近似等于1，如果烟气中烟尘浓度大，易被堵塞。,标准皮托管,S型皮托管,S型皮托管：适用于测烟尘含量较高的烟气。,特点：由两根相同的金属管并联组成，其测量端有两个大小相等、方向相反开口，测量烟气压力时，一个开口面向气流，接受气流的全压，另一个开口背向气流，接受气流静压。由于气体绕流的影响，测得的静压比实际值小，因此，在使用前必须用标准皮托管进行校正。,采样头,采样管,S形皮托管,热电偶,图3.41 倾斜式微压计示意图,图3.42 动压和静压测量方法示意图,下图为S型皮托管和标准皮托管与倾斜式微压计测量烟气压力的连接方法。,标准皮托管与U形皮托管连接方法,下图为标准皮托管和与U形压力计测量烟气压力的连接方法。,。,流速和,流量,的计算,在测出烟气的温度、压力等参数后，按下式计算各测点的烟气流速(,v,s,)：,式中：,v,s,烟气流速，m/s；,K,p,皮托管校正系数；,p,v,烟气动压，Pa；,烟气密度，kg/m,3,。,烟道断面上各测点烟气平均流速按下式计算：,烟气流量按下式计算：,式中：,Q,s,烟气流量，m,3,/h；,S,测定断面面积，m,2,。,式中：,Q,nd,标准状态下烟气流量，m,3,/h；,p,s,烟气静压，Pa；,p,a,大气压力，Pa；,x,w,烟气含湿量体积分数，%。,标准状态下干烟气流量按下式计算：,（四）含湿量的测定,重量法,冷凝法,干湿球温度计法,图3.43 重量法测定烟气含湿量装置示意图,（五）烟尘浓度的测定,原理,图3.44 不同采样速度时颗粒物运动状况示意图,等速采样法方法之一：预测流速法,原理：在采样前先测出采样点的烟气温度压力、含湿量，计算出烟气流速，再结合采样嘴直径计算出等速采样条件下各采样点的采样流量。采样时，通过调节流量调节阀按照计算出的流量采样,适用对象：适用烟气流速比较稳定的污染源。由于预测流量法测定烟气流速与采样不是同时进行。,图3.46 动压平衡型等速管法采样装置示意图,等速采样法方法之二：压力平衡法,烟尘浓度计算,在采样装置的流量计前装有冷凝器和干燥器的情况下，干烟气的采样体积按下式计算：,式中：,V,nd,标准状态下干烟气体积，L；,Q, 采样流量，L/min；,M,sd,干烟气气体相对分子质量，/kmol；,t,r,转子流量计前气体温度，；,t,采样时间，min。,烟尘浓度计算：根据采样类型不同，用不同的公式计算。,移动采样时：,式中：,烟气中烟尘浓度，mg/m,3,；,G,测得烟尘质量，g；,V,nd,标准状态下干烟气体积，L。,式中： 烟气中烟尘平均浓度，mg/m,3,；,v,1,v,2、,v,n,各采样点烟气流速，m/s；,1,2, ,n,各采样点烟气中烟尘浓度，mg/m,3,；,S,1,S,2, ,S,n,各采样点所代表的截面积，m,2,。,定点采样时：,（六）烟尘(或气态污染物)排放速率的计算,排放速率（/h）=,式中：,烟尘（或气态污染物）的浓度，mg/m,3,；,Q,sn,标准状态下干烟气流量，m,3,/h。,（七）,烟气黑度的测定,林格曼黑度图法,图3.47 用林格曼烟气黑度计观测烟气示意图,图3.48 林格曼烟气黑度图,测烟望远镜法,光电测烟仪法,（八） 烟气组分的测定,样品的采集,2.主要组分的测定,主要组分可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器,分析法测定。,图3.49 吸收法采样装置示意图,图3.50 注射器采样装置示意图,二、流动污染源监测,(一) 汽油车怠速排气中一氧化碳、碳氢化合物的测定,图3.51 汽车尾气测试照片,污染物,CO(体积分数)/ %,HC（体积分数）,/10,-6,车别,轻型车,重型车,四冲程,二冲程,轻型车,重型车,轻型车,重型车,1995年7月1日前的定型汽车,3.5,4.0,900,1200,6500,7000,1995年7月1日前的新生产汽车,4.0,4.5,1000,1500,7000,7800,1995年7月1日前生产的在用汽车,4.5,5.0,1200,2000,8000,9000,1995年7月1日起的定型汽车,3.0,3.5,600,900,6000,6500,1995年7月1日起的新生产汽车,3.5,4.0,700,1000,6500,7000,1995年7月1日起生产的在用汽车,4.5,4.5,900,1200,7500,8000,HC,（,碳氢化合物）体积浓度值以正己烷计。,表3.10 汽油车怠速污染物排放限量,（摘自GB14761.593）,（二）汽油车排气中氮氧化物的测定,（三）柴油车排气烟度的测定,图3.52 滤纸式烟度计整体工作原理示意图,第八节 标准气体的配制,一、静态配气法,（一）注射器配气法,（二）配气瓶配气法,1. 常压配气,图3.54 配气瓶配气装置示意图,正压配气,（三）高压钢瓶配气法,图3.55 正压配气装置示意图,（一）连续稀释法,二、动态配气法,图3.56 钢瓶气源连续稀释配气装置示意图,图3.57 气体混合器示意图,（二）负压喷射法,（三）,渗透管法,图3.58 负压喷射法配气原理示意图,图3.59 SO,2,渗透管示意图,图3.60 渗透管法配气装置示意图,（四）,气体扩散法,图3.61 甲醛扩散管示意图,图3.62 甲醛标准气体配气装置示意图,（五）电解法,滤筒,玻璃纤维滤筒采样管,刚玉滤筒采样管,本 章 结 束谢 谢！,