第三章空气和废气监测--环境监测-教学课件

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,的制定,第三节 空气样品的采集方,法和采样仪器,第四节 气态和蒸汽态污染,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,第三章 空气和废气监测第一节 空气污染基本知识,1,一、大气、空气和空气污染,大气：,包围在地球周围的气体，其厚度达,1000-1400km,。在地球形成的漫长的曲折的演化过程中大气的结构和成分也发生了很大的变化。,空气：,对人类及生物生存起重要作用的是近地面约,10km,内的气体层（对流层），占大气总质量的,95%,左右。一般来说，其范围比大气范围要小得多，且多指供人类呼吸用的室内的空气质量。在环境污染领域，二者一般不予区分。清洁干燥的空气主要组分是氮,78.6%,，氧,20.95%,，氩,0.93%,。这三种气体的体积和约占总体积的,99.94%,。,一、大气、空气和空气污染大气：包围在地球周围的气体，其厚度达,2,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,18,）和低风速时，最容易发生。,光化学烟雾的形成 ：,NO,向,NO,2,转化是关键；,HC,化合物是其主要成份，它促使,NO,快速向,NO,2,转化；,NO,2,光解致使,O,3,大量积累，再加上光解反应的其它产物，在适当的气象条件下，最终形成光化学烟雾，即光化学烟雾主要是：,O,3,+,反应产物的混合物。,四、光化学氧化剂和臭氧的测定光化学氧化剂是总氧化剂的主要组成,71,总氧化剂是指大气中能氧化碘化钾析出碘的物质，主要包括臭氧、过氧乙酰硝酸酯和氮氧化物等。,光化学氧化剂是指除去,NOx,以外的能氧化碘化钾的氧化剂，二者的关系为：,光化学氧化剂,=,总氧化剂,- 0.269,氮氧化物,臭氧是最强的氧化剂之一，它是大气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。高空的臭氧层直接照射地球表面。,总氧化剂是指大气中能氧化碘化钾析出碘的物质，主要包括臭氧、过,72,1,、光化学氧化剂的测定,先用硼酸碘化钾分光光度法测定气样中的总氧化剂浓度，再扣除,NOx,参加反应的浓度。方法灵敏、简便可行，检出限为,0.019mg/L,（按与,0.01,吸光度相对应的,O,3,浓度计）；当采样体积,30L,时，最低检出浓度为,0.006mg/m3,。,2,、臭氧的测定,臭氧的测定的方法有吸光光度法、化学发光法、紫外线吸收法等。,国家标准中测定臭氧含量有两个标准：一是,GB/T 15437,的靛蓝二磺酸钠分光光度法，另一是,GB/T15438-1995,的紫外光度法。,1、光化学氧化剂的测定,73,第三章空气和废气监测-环境监测-教学课件,74,五、氟化物的测定,大气中的气态氟化物主要是,HF,，也可能有少量的,SiF4,和,CF4,，含氟的粉尘主要是冰晶石（,Na3AlF6),、萤石（,CaF2),、氟化铝,(AlF3),、氟化钠（,NaF),及磷灰石等。,氟化物污染主要来源于铝厂、冰晶石和磷肥厂，以及用硫酸处理萤石及制造和使用氟化物、氟氢酸等部门排放或逸散的气体和粉尘。,氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引起粘膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器官的正常生理功能，对植物的生长、发育产生危害。,测定大气中氟化物的方法有,吸光光度法、滤膜（或滤纸）采样,-,氟离子选择电极法等。目前广泛采用后一种方法。,五、氟化物的测定大气中的气态氟化物主要是HF，也可能有少量的,75,滤膜采样,-,氟离子选择电极法原理：,用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,滤膜采样,，则大气中的气态氟化物被吸收固定，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。,石灰滤纸采样,氟离子选择电极法：,用浸渍氢氧化钙溶液的滤纸采样，则空气中的氟化物与氢氧化钙反应而被固定，用总离子强度调节剂浸取后，以离子选择电极法测定。该方法将浸渍吸收液的滤纸自然暴露于空气中采样，对比前一种方法，不需要抽气动力，并且由于采样时间长（七天到一个月），测定结果能较好地反映空气中氟化物的平均污染水平。,滤膜采样-氟离子选择电极法原理：用磷酸氢二钾溶液浸渍的玻璃,76,六、硫酸盐化速率的测定,污染源排放到空气中的,SO2,、,H2S,、,H2SO4,蒸汽等含硫污染物，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成为硫酸盐化速率。,硫酸盐化速率,是指大气中含硫污染物演变为硫酸雾和硫酸盐雾的速度。,其测定方法有,二氧化铅,-,重量法,、碱片,-,重量法、碱片,-,铬酸钡分光光度法、碱片,-,离子色谱法等。,六、硫酸盐化速率的测定污染源排放到空气中的SO2、H2S、,77,1,、原理：大气中的,SO2,、硫酸雾、硫化氢等与二氧化铅反应生成硫酸铅，用碳酸钠溶液处理，使硫酸铅转化为碳酸铅，释放出硫酸根离子，再加入氯化钡溶液，生成硫酸钡沉淀，用重量法测定，结果以每日在,100cm2,二氧化铅面积上所含,SO3,的毫克数表示。最低检出浓度为,0.05mgSO3/(100cm2 pbO2d),。,2,、影响测定结果的因素,1,）,PbO2,的粒度、纯度和表面活性度；,2,）,PbO2,涂层厚度和表面湿度；,3,）含硫污染物的浓度及种类；,4,）采样期间的风速、风向及空气温度、湿度等,1、原理：大气中的SO2、硫酸雾、硫化氢等与二氧化铅反应生成,78,七、汞的测定,汞具有较大的挥发性，属极度危害毒物，人吸入后会引起中毒、危害神经系统等症状。它来源于汞矿开采和冶炼，某些仪表制造，有机合成化工等生产过程排放和逸散的废气和粉尘。,汞的测定方法有吸光光度法、冷原子吸收分光光度法、冷原子荧光分光光度法、中子活化法等。其中冷原子吸收法和冷原子荧光法应用比较广泛。,七、汞的测定汞具有较大的挥发性，属极度危害毒物，人吸入后会引,79,（一）金膜富集,-,冷原子吸收法：用金膜微粒富集管在常温下富集空气中的微量汞蒸汽，生成金汞齐，将其加热（,500,以上）释放出汞，被载气带入冷原子吸收测汞仪，利用汞蒸气对,253.7nm,光吸收大小，用标准曲线法进行定量。,（二）巯基棉富集,-,冷原子荧光分光光度法原理：在微酸性介质中，用巯基棉富集大气中的汞及其化合物，采样后，用,4mol/L,盐酸,-,氯化钠饱和溶液解吸汞及其化合物，经氯化亚锡,(SnCl2),还原为金属汞，用冷原子荧光测汞仪测定总汞的浓度。,特点：灵敏度高，操作较复杂，对试剂纯度要求严格，可用于测定无机汞、有机汞及总汞。,（一）金膜富集-冷原子吸收法：用金膜微粒富集管在常温下富集空,80,八、总烃及非甲烷烃的测定,总碳氢化合物常以两种方法表示，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,）。大气中的碳氢化合物主要是甲烷，其浓度范围为,1.5-6mg/m3,。但当大气严重污染时，会大量增加甲烷以外的碳氢化合物，甲烷不参予光化学反应。所以，测定不包括甲烷的碳氢化合物对判断和评价大气污染具有实际意义。,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。,八、总烃及非甲烷烃的测定总碳氢化合物常以两种方法表示，一种是,81,九、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，主要来自燃料的燃烧、烹调油烟和装饰材料、家具、日用生活化学品释放的蒸汽，以及室外污染空气的扩散。这些有机物浓度低，但释放时间长，对人体健康潜在性威胁大。,（一）挥发性有机物,VOCs,的测定,测定,VOCs,的方法是：用富集采样法采样，溶剂洗脱或热解吸出被测组分，用气相色谱法测定。,（二）甲醛的测定,测定空气中的甲醛常用的方法有酚试剂分光光度法、乙酰丙酮分光光度法、气相色谱法、离子色谱法等。,九、挥发性有机物（VOCs）和甲醛的测定VOCs是指室温下,82,十、其他污染物的测定,十、其他污染物的测定,83,第三章空气和废气监测-环境监测-教学课件,84,例题,某监测点的环境温度为,18,，气压为,101.1kPa,以,0.50L/min,流量采集空气中,SO2,样品,30min,。已知测定样品溶液得吸光度为,0.354,，试剂空白吸光度为,0.034,，,SO2,校准曲线回归方程斜率为,0.0766,，截矩为,0.045,。计算该监测点标准状态（,0,，,101.3kPa,）下,SO2,的浓度（,g/L,）。,例题某监测点的环境温度为18，气压为101.1kPa以0.,85,十一、空气污染指数计算,空气污染指数,(AIR POLLUTION INDEX,，简称,API),是一种反映和评价空气质量的方法，就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。,空气质量周报的主要内容为：空气污染指数、空气质量级别和首要污染物。污染指数的分级标准是：,1,、污染指数在,50,以下对应的空气质量级别为一级，即优；,2,、污染指数在,50,以上、,100,以下对应的空气质量级别为,2,级，即良；,3,、污染指数在,100,以上、,200,以下对应的空气质量级别为,3,级，即轻度污染；,4,、污染指数在,200,以上、,300,以下对应的空气质量级别为,4,级，即中度污染,；,5,、污染指数在,300,以上对应的空气质量级别为,5,级，即重度污染。,根据我国空气污染的特点，目前计入空气污染指数的项目暂定为：,二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物,TSP,。,十一、空气污染指数计算空气污染指数(AIR POLLUTIO,86,空气污染指数及对应的空气质量级别,(,仅供参考,),空气污染指数,(API),空气质量级别,空气质量状况,对健康的影响,对应空气质量的适用范围,0,50,优,可正常活动,自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区,51,100,良,可正常活动,城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区,101,200,普通,(,轻度污染,),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,201,300,不佳,(,中度污染,),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，健康人群中普遍出现症状,300,差,(,重度污染,),健康人除出现较强烈症状，降低运动耐受力外，长期接触会提前出现某些疾病,空气污染指数及对应的空气质量级别(仅供参考) 空气污染指,87,污染指数,API,分级限值,污染指数,污染物浓度,I,n,TSP,SO,2,NO,x,500,1.000,2.620,0.940,400,0.875,2.100,0.750,300,0.625,1.600,0.565,200,0.500,0.250,0.150,100,0.300,0.150,0.100,50,0.120,0.050,0.050,污染指数API分级限值 污染指数 污染物浓度 In TSP,88,空气污染指数的计算方法, 基本计算式：,设,I,为某污染物的污染指数，,C,为该污染物的浓度。则：,式中：,C,大,与,C,小,：在,API,分级限值表（表,1,）中最贴近,C,值的两个值，,C,大,为大于,C,的限值，,C,小,为小于,C,的限值。,I,大,与,I,小,：在,API,分级限值表中最贴近,I,值的两个值，,I,大,为大于,I,的值，,I,小,为小于,I,的值。,各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数,API,，则该项污染物即为该区域或城市空气中的,首要污染物。,API = max(I1,I2IiIn),空气污染指数的计算方法 基本计算式：,89,假定某地区的,PM10,日均值为,0.215,毫克,/,立方米，,SO2,日均值为,0.105,毫克,/,立方米，,NO2,日均值为,0.040,毫克,/,立方米，则其污染指数的计算如下：,按照表,3-8,，,PM10,实测浓度,0.215,毫克,/,立方米介于,0.150,毫克,/,立方米和,0.250,毫克,/,立方米之间，按照此浓度范围内污染指数与污染物的线性关系进行计算，即此处浓度限值,C2 =0.150,毫克,/,立方米，,C3 =0.250,毫克,/,立方米，而相应的分指数值,I2 =100,，,I3 =200,，则,PM10,的污染分指数为：,I,（,200,100,）,/,（,0.250,0.150,）,(0.215,0.150) +100,165,这样，,PM10,的分指数,I =165,；其它污染物的分指数分别为,I =76,（,SO2,），,I =50,（,NO2,）。,取污染指数最大者报告该地区的空气污染指数：,API =max,（,165,76,50,）,=165,首要污染物为可吸入颗粒物（,PM10,）。,假定某地区的PM10日均值为0.215毫克/立方米，SO2日,90,大气中悬浮颗粒物有固体和液体两种状态,.,当它们以细小颗粒形式分散在气流或大气中时都可以叫做气溶胶,(aerosol),其直径范围从几十纳米到几百微米,如烟、煤烟、尘粒、雾、烟气、粉尘、降尘等就是代表。,大气中悬浮颗粒物有固体和液体两种状态.当它们以细小颗粒形式分,91,颗粒物污染的危害,1,、导致癌症、畸形和基因突变、死亡,2,、城市大气能见度降低 （沙尘暴）,3,、全球气候变化,4,、大气光化学烟雾事件,5,、酸沉降,6,、臭氧层破坏,7,、在大气中可以停留,7,天到,30,天，能长距离传输造成大范围污染,颗粒物污染的危害,92,大气中颗粒物质的测定项目有：,总悬浮颗粒物,的测定、,可吸入颗粒物（飘尘）,浓度及粒度分布的测定、,自然降尘量,的测定、,颗粒物中化学组分的测定,。,在大气监测中，粒状污染物主要包括：总悬浮微粒（,TSP,）、可吸入颗微粒（,IP,）、降尘。这些都属必测项目，其中,TSP,与,IP,选择一项即可，如果设备条件具备则,首选,IP,项目。,大气中颗粒物质的测定项目有：总悬浮颗粒物的测定、可吸入颗粒物,93,一、总悬浮颗粒物的测定,总悬浮微粒，又叫“总悬浮颗粒物”，简称：,TSP,，即：,total suspended particulate matter,。指空气动力学直径,Dr,100m,的固态和液态微粒物质，目前多用重量法测定,TSP,。我国规定，大气环境质量标准（,-,级）,TSP,日均浓度为,0.15-0.3mg/Nm,3,(,N=normal condition),。,1,、测定方法：,GB/T 15432-1995,中测定总悬浮颗粒物的方法，适合于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器进行空气中总悬浮颗粒物的测定。（滤膜捕集,-,重量法）,一、总悬浮颗粒物的测定总悬浮微粒，又叫“总悬浮颗粒物”，简称,94,2,、测定原理：通过具有一定切割特性的采样器以恒速抽取一定体积的空气，则空气中粒径小于,100m,的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算,TSP,的质量浓度。滤膜经处理后，可进行化学组分测定。,3,、计算公式,:,式中,:,2、测定原理：通过具有一定切割特性的采样器以恒速抽取一定体积,95,二、可吸入颗粒物,(IP,、,PM,10,),的测定,1,、可吸入微粒，,可吸入微粒物,飘尘,英文缩写,:IP,即,inhalable particulate matter,指,Dr10m,的颗粒物,.,可一直漂浮在大气中,.,随波逐流,漂移到很远的地方,并随呼吸进入生物呼吸系统,危害健康,.,我国规定大气环境质量标准（,-,级）,:IP,日均浓度为：,0.05-0.15mg/Nm3,2,、测定方法原理：一般多用重量法，原理同,TSP,。不同的是在采样时要在收集器（采样夹）的前面，安装分离（切割）器（,如,：旋风分离器，多层薄板分离器）。,3,、计算公式：同,TSP,。,二、可吸入颗粒物(IP、PM10)的测定1、可吸入微粒，可,96,三、灰尘自然降尘量及其组分的测定,1,、概述：降尘又叫“自然降尘量”。英文缩写为：,NDQ,。即,naturally dustfall quantity,指大气污染物中因受重力和雨水