放射性污染监测课件第三章空气和废气监测.ppt

2019/6/26,1/114,第三章 空气和废气监测,2019/6/26,2/173,第一节 空气污染基本知识(1学时),第二节 空气污染监测方案的制订（1学时）,第三节 空气样品的采集方法和采样仪器（2学时）,第四节 气态和蒸气态污染物质的测定（3学时）,第五节 颗粒物的测定（1学时）,第六节 降水监测（1学时）,第七节 污染源监测（2学时）,第八节 标准气体的配制（1学时）,2019/6/26,3/173,第一节 空气污染基本知识,2019/6/26,4/173,一、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,2019/6/26,5/173,二、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。,2019/6/26,6/173,1. 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。,NO2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SO2共存，则危害更重。,损害肝脏。且由于SO2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。,2019/6/26,7/173,（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,2019/6/26,8/173,（二）交通运输工具排放的废气,（三）室内空气污染源,2019/6/26,9/173,四、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(PM10)可长期飘浮在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘。 粒径小于或等于2.5微米的颗粒物（PM2.5），可吸入肺的颗粒物-也称为细颗粒物 。 空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径。,2019/6/26,10/173,PM2.5图片,2019/6/26,11/173,五、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。,2019/6/26,12/173,六、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/m3或g/m3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/m3和L/m3表示。 两种浓度表示方法之间的换算：,2019/6/26,13/114,第二节 空气污染监测方案的制订,2019/6/26,14/173,一、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。,2019/6/26,15/173,二、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,2019/6/26,16/173,三、监测项目,表3.2 空气污染常规监测项目,2019/6/26,17/173,四、监测站(点)的布设,（一）布设采样站(点)的原则和要求 1、设在含有高中低污染物不同浓度的地方。 2、主导风向比较明显的地方上风向作为对照，下风向作为主要监测区域。 3、工业密集区、人口密集区、污染物超标地区增加采样点，反之减少。 4、采样点周围开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角小于30度，周围没有局地污染，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距人行道边缘1.5米。 5、各监测点的设置条件要尽可能一致或标准化。 6、采样高度应离地面1.5-2米,自动采样器高度3-15米。,2019/6/26,18/173,（二）采样站(点)数目的确定,表3.3 我国空气环境污染例行监测采样点设置数目,2019/6/26,19/173,（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,表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目,2019/6/26,20/173,图3.1 网格布点法,2019/6/26,21/173,图3.2 同心圆布点法,2019/6/26,22/173,图3.3 扇形布点法,2019/6/26,23/173,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,稳定度：大气在垂直方向上稳定的程度,2019/6/26,24/173,五、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。 环境影响评价项目：一级项目夏季和冬季监测每次七天，每天六次（2、7、10、14、16、19点） 例行监测：连续监测。 事故性污染监测：快速监测，采样时间短。见P156表3-6、表3-7。 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。,2019/6/26,25/173,表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间,2019/6/26,26/173,表3.7 污染物监测数据统计有效性的规定,2019/6/26,27/114,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。 常见方法有分光光度法和气相色谱法、荧光光度法、液相色谱法、原子吸收法。 含量低、难分离、危害大的有机污染物采用气相色谱-质谱（GC-MS）液相色谱-质谱（GC-LS）气相色谱-傅立叶变换红外光谱（LC-FTIR）等。 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）,2019/6/26,28/173,上节课回顾9.17,1、TSP？PM10？降尘？ PM2.5？ 空气动力学当量直径小于100m的颗粒物 空气动力学当量直径小于小于10m颗粒物 空气动力学当量直径小于大于10m颗粒物 空气动力学当量直径小于小于2.5m颗粒物 2、空气污染常规监测项目有哪些？ 空气污染物监测（TSP、SO2、NOx、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量）。 空气降水监测（pH、电导率）。,2019/6/26,29/173,3、布设采样站(点)的原则和要求填空 1）设在含有 污染物不同浓度的地方。 高中低 2）主导风向比较明显的 地方作为对照， 作为主要监测区域。 上风向 下风向 3）工业密集区、人口密集区、 地区增加采样点，反之减少。 污染物超标,2019/6/26,30/173,4）采样点周围开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角不应大于 ，周围没有局地污染，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距人行道边缘 。 30度。1.5米。 5）各监测点的 条件要尽可能一致或标准化。 设置。 6）采样高度应离地面 米,自动采样器高度 。 1.5-2 3-15米。,2019/6/26,31/173,4、我国空气环境污染例行监测采样点设置数目 3 4 5 6 7,2019/6/26,32/173,5、采样站(点)布设方法有几种？ 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,2019/6/26,33/114,第三节 空气样品的采集方法和 采样仪器,2019/6/26,34/173,一、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,2019/6/26,35/173,二、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,1、吸收液的选择 对被采集物质溶解度要大 与被采集物质的化学反应速度要快 稳定时间长 有利于下一步分析,2019/6/26,36/173,1、气泡吸收管 适用于采集气态和蒸气态物质，对于气溶胶态物质不能像气态分子那样快速扩散到气液界面上，因此吸收率差。 2、冲击式吸收管 适用于采集气溶胶态物质。因为该吸收管的进气官喷嘴孔径小，距瓶底有很近，当被采集气体快速从喷嘴冲向管底时，气溶胶颗粒因惯性作用冲击到管底被分散，从而容易吸收。不适宜采集气态和蒸气态物质，因为气体分子的惯性小，在快速抽气状态下，容易随空气一起跑掉。,可吸入颗粒物具有胶体性质故称气溶胶。通常有硫酸烟雾、光化学烟雾等,2019/6/26,37/173,3、多孔筛板吸收管 气体通过筛板后被分散成很小的气泡，且阻留时间长，大大增加了气液的接触面积，从而提高了吸收效率。适宜采集气态和蒸气态物质，也能采集气溶胶态物质。,2019/6/26,38/173,（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。 填充剂：活性炭、硅胶、分子筛、高分子多孔微球等。 表面吸附作用：分子间引力引起的物理吸附，吸附力较弱;剩余价键力引起的化学吸附，吸附力较强。,。,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,2019/6/26,39/173,1、吸附型填充柱,填充剂：活性炭、硅胶、分子筛、高分子多孔微球等。 表面吸附作用：分子间引力引起的物理吸附，吸附力较弱;剩余价键力引起的化学吸附，吸附力较强。,2019/6/26,40/173,2、分配型填充柱,填充剂：表面涂高沸点有机溶剂的惰性多孔颗粒物，如硅藻土，类似于GC中的固定相。 当被采集气样通过填充柱时，在有机溶剂中分配系数大的组分保留在填充剂上而被富集。,2019/6/26,41/173,3、反应型填充柱,填充剂：由惰性多孔颗粒物(如石英沙、玻璃微球)或纤维状物(如滤纸、玻璃棉等)表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成。也可用纯金属丝毛或细粒作填充剂； 气样通过填充柱时，被测组分在填充剂表面因发生化学反应而被阻留； 采样量和采集速度大，富集物稳定，对气态、蒸汽态和气溶胶态物质有较高的富集效率。,2019/6/26,42/173,（三）滤料阻留法,该方法是将过滤材料放在采样夹上，用抽气装置抽气，则空气上的颗粒物被阻留在过滤材料上，秤量过滤材料上富集的颗粒物重量，根据采样体积可计算出空气中颗粒物的浓度。 滤料常用 纤维状虑料：滤纸、玻璃纤维虑膜，过氯乙烯滤膜等。 筛孔状虑料：微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜,2019/6/26,43/173,（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,2019/6/26,44/173,（四）低温冷凝法,（低温冷凝采样） 应用范围：常温下难于被固体吸附剂完全阻留的一些低沸点气态化合物，所以用制冷剂将其冷凝下来。如：苯乙烯，三氯乙醛等 冷冻剂 仪器： 冷阱、选择性过滤器、浓缩管、半导体制冷器,图3.10 低温冷凝采样装置示意图,2019/6/26,45/173,（五）静电沉降法 （六）扩散(或渗透)法 （七）自然积集法 1、降尘采集（干法和湿法） 2、硫酸盐化速率采集（二氧化铅和碱片法）,2019/6/26,46/173,（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,2019/6/26,47/173,三、采样仪器,（一）组成部分（ 收集器，流量计，采样动力） 1、收集器：如大气吸收管（瓶）、填充柱、滤料采样夹、低温冷凝采样管等。 2、流量计：是测量气体流量的仪器，流量是计算采集气样体积必知的参数。当用抽气泵作抽气动力时，通过流量计的读数和采样时间可以计算所采空气的体积。 常用的流量计有：孔口流量计、转子流量计和限流孔。均需定期校正。 3、采样动力：应根据所需采样流量、采样体积、所用收集器及采样点的条件进行选择。一般要求抽气动力的流量范围较大，抽气稳定，造价低，噪声小，便于携带和维修。,2019/6/26,48/173,三、采样仪器,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,2019/6/26,49/173,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,2019/6/26,50/173,2. 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,2019/6/26,51/173,（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,2019/6/26,52/173,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,2019/6/26,53/173,（3）个体剂量器,图3.21 撞击式分尘器示意图,2019/6/26,54/173,四、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 C1、C2、C3分别为第一第二第三串联采样管中污染物实测浓度，采样效率K应大于90 ， C1+C2+C3近似等于配制气体浓度。,（二）采集颗粒物效率的评价方法,2019/6/26,55/173,五、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。,2019/6/26,56/114,第四节 气态和蒸气态污染物质的测定,2019/6/26,57/173,一、二氧化硫的测定(年日均值0.02;0.06;0.1),SO2是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的气体，能通过呼吸进入气管，对局部组织产生刺激和腐蚀作用，是诱发支气管炎等疾病的原因之一，特别是当它与烟尘等气溶胶共存时，可加重对呼吸道黏膜的损害。 来源：煤和石油等燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产排放的废气。,2019/6/26,58/173,上节课回顾10.8,1、采集空气样品的方法分为几类？ 2类、直接采样法、富集（浓缩）采样法。 2、直接采样法的适用范围和采样容器有哪些？ 被测组分高的污染源，或监测方法灵敏度高。 注射器、塑料袋、采气管、真空瓶。 3、富集（浓缩）采样法有几种？ 七种。 溶液吸收法、填充柱阻留法、滤料阻留法、低温 冷凝法、静电沉降法、扩散法、自然积集法。,2019/6/26,59/173,4、溶液吸收法有哪些装置？ 气泡吸收管、冲击式吸收管、多孔筛板吸收管、玻璃筛板吸收管。 5、区别？ 气泡吸收管适用于采集气态和蒸气态物质。冲击式吸收管适用于采集气溶胶态物质。多孔多孔筛板吸收管、玻璃筛板吸收管适用于采集气态、蒸气态物质和气溶胶态物质。 6、填充柱阻留法根据阻留剂阻留作用的原理分为几种类型？ 吸附型、分配型、反应型。,2019/6/26,60/173,7、降尘的采样方法有几种？ 干法和湿法。 8、降尘的湿法采样高度是多少？为防止冰冻和拟制微生物及藻类的生长，需加入什么物质？ 5-12米。 乙二醇。 9、硫酸盐化速率采集方法有几种？ （二氧化铅和碱片法）,2019/6/26,61/173,二氧化硫测定方法 （年平均浓度限值一级、二级20、60g/m）,1、甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法A 2、四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法A 3、紫外荧光法B 4、定电位电解法C,2019/6/26,62/173,（一）甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺（PRA俗称品红）分光光度法A 1、原理：二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解，释放出二氧化硫与盐酸副玫瑰苯胺、甲醛作用生成紫红色化合物，根据颜色深浅，在波长577nm处测量。,2019/6/26,63/173,2、干扰与消除 氮氧化物的干扰加氨磺酸钠去除。 臭氧的干扰采样后放置一段时间自行分解。 重金属干扰加入磷酸及环己二胺四乙酸二钠盐。 3、检出限：0.003-1.07mg/m3 最低检出限：当用10ml吸收液采样体积10L时 0.02mg/m3；当用50ml吸收液采样体积300L取10ml样品测定时最低检出浓度0.003mg/m3 。 4、仪器：空气采样器（短时流量0-1L/min，连续流量0.2-0.3 L/min）；分光光度计；多孔玻板吸收管；具塞比色管；恒温水浴器。,2019/6/26,64/173,5、计算：SO2（mg/m3） =(A-A0) Vt/ Va VSb A、A0：样品及空白吸光度 b :标准曲线斜率 Vt :样品溶液总体积（毫升） Va :测定溶液体积（毫升） VS :采样标准体积（升）,2019/6/26,65/173,采样,短时间采样，根据环境空气中二氧化硫浓度的高低，采用内装10ml吸收液的U型玻板吸收管，以0.5L/min的流量采样，采样时吸收液温度应保持在23-29范围内。 24小时连续采样：内装50ml吸收液多孔玻板吸收瓶，以0.2-0.3L/min的流量采样，采样时吸收液温度应保持在23-29范围内。,2019/6/26,66/173,注意事项,1、吸收液温度应保持在23-29，此时吸收效率为100%，10-15 吸收效率为95%，高于33 低于9 吸收效率为90%。 2、进气口与吸收瓶间的导管不能超过6cm，因为空气容易冷凝，从而吸收二氧化硫使结果偏低。 3、用过比色皿和试管及时用酸洗涤，否则红色难于洗涤。,2019/6/26,67/173,（二）四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法A,1、原理：二氧化硫被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物。与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺作用生成紫红色化合物，在波长575nm处测量。 2、干扰与消除（与甲醛缓冲溶液吸收相同） 氮氧化物的干扰加氨磺酸钠去除。 臭氧的干扰采样后放置一段时间自行分解 重金属干扰加入磷酸及环己二胺四乙酸二钠盐。,2019/6/26,68/173,3、检出限0.15g/5ml，当采样体积为10L时，最低检出限0.015mg/m3 。 4、四氯汞钾溶液剧毒，使用后要回收。 在每升废液中加10克碳酸钠至中性； 再加入10克锌粒； 在黑布罩下搅拌24小时后； 将清液倒入玻璃缸，滴加饱和硫化钠溶液，至不在产生沉淀为止； 弃取溶液，将沉淀物转入一适当的容器内，此法可除去废液中99%的汞。,2019/6/26,69/173,二、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(NOx)。 来源 天然源：闪电，豆类植物的根瘤菌有固氮作用，森林火灾，火山爆发 人工源：燃料燃烧，汽车尾气,2019/6/26,70/173,毒性：NO2棕红色强刺激性气体毒性比NO大四倍。 1）呼吸器官：在肺泡表面的水份中成HNO3，HNO2 2）对肺组织强烈刺激和腐蚀：肺水肿 3）NO，NO2进入血液中，与血红蛋白结合成高铁血红蛋白，引起组织缺氧 4）对中枢神经系统损坏，心、肾、肝，造血组织的损坏 5）二次污染物的生成：光化学烟雾 6）其他：氮氧化物在环境中被氧化成硝酸，与硫酸一起造成酸雨危害；还是温室气体。,2019/6/26,71/173,测定方法,1、氮氧化物测定方法 1）盐酸萘乙二胺分光光度法A 2）化学发光法B 2、二氧化氮测定方法 1）盐酸萘乙二胺分光光度法A 2）化学发光法B 3）定电位电解法C,2019/6/26,72/173,测定方法：盐酸萘乙二胺分光光度法A 原理：空气中的二氧化氮与串联的第一支吸收液（用冰醋酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺组成）反应生成粉红色偶氮染料。空气中的一氧化氮不与吸收液反应，通过酸性高锰酸钾氧化管氧化成二氧化氮后，与串联的第二支吸收管中的吸收液反应生成粉红色偶氮染料。于波长540nm处，测定吸光度，同时以试剂空白作参比。 由于二氧化氮与吸收液作用后没有100%生成亚硝酸，还有一部分生产硝酸因此计算结果需用Saltzman实验系数f进行换算。,2019/6/26,73/173,空气中臭氧浓度超过0.250mg/m3时对氮氧化物测定产生负干扰。可在吸收瓶入口端串联一段15-20cm长的硅橡胶管，排除干扰。 检出限：0.12 g/10ml，当吸收液体积为10ml，采样体积为24L时，氮氧化物（以二氧化氮计）最低检出限0.005mg/m3 。,2019/6/26,74/173,（A1-A0-a）V D 计算： NO2 （mg/m3） = b f V0 （A2-A0-a）V D NO（mg/m3） = b f k V0 NOX= NO2+ NO A1、A2：第一支第二支吸收瓶中吸收液采样后的吸光度 b、a：回归方程的斜率和截距 V、V0：采样吸收液体积（ml）和标准状态下采样体积(l) k：NO氧化为NO2的氧化系数（0.68） D：样品稀释倍数 f： Saltzman实验系数（0.88）当NO2浓度大于0.72 mg/m3时为0.77,2019/6/26,75/173,图3.22 空气中NO2、NO、和NOx采样流程示意图,2019/6/26,76/173,二氧化氮 （ 年平均浓度限值一级、二级40g/m）,原理：空气中的二氧化氮与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应，再与N-（1-萘基）乙二胺盐酸盐作用，生成粉红色的偶氮染料，在波长540nm处，测定吸光度。 检出限与氮氧化物相同：0.12 g/10ml，当吸收液体积为10ml，采样体积为24L时，氮氧化物（以二氧化氮计）最低检出限0.005mg/m3 。,2019/6/26,77/173,三、一氧化碳的测定（4.00、4.00、6.00 ）,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： 1、非分散红外吸收法A 2、气体滤波相关红外吸收法 B 3、定电位电解法 4、汞置换法,2019/6/26,78/173,原理：CO对以4.5为中心波段的红外辐射具有选择性吸收，在一定浓度范围内，其吸收程度与CO浓度呈线性关系，根据吸收值确定样品中一氧化碳浓度。 仪器：铝箔采气袋、聚乙烯塑料采气袋或衬铝塑料采气袋；双联球或小型采气泵；非分散红外一氧化碳分析仪。,2019/6/26,79/173,四、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NOx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O3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：紫外分光光度法A、靛蓝二磺酸钠分光光度法A。,2019/6/26,80/173,1、靛蓝二磺酸钠分光光度法A,原理：空气中的臭氧，在磷酸盐缓冲溶液存在下，与吸收液中兰色的靛蓝二磺酸钠等摩尔反应，褪色生成靛红二磺酸钠，在610 nm 处测定吸光度，根据兰色减褪的程度定量空气中臭氧的浓度。 2、紫外分光法A 原理：当空气样品以恒定流速进入仪器气路系统，样气和零空气交换进入吸收池，由于臭氧对254nm波长紫外光有特征吸收，当零空气与样气交换进入吸收池时，由光检测器分别测出气体流过之后的透光强度，由朗伯比耳定律将测的光强转换为臭氧浓度显示在仪器上。,2019/6/26,81/173,五、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(SiF4)和氟化碳(CF4)。含氟粉尘主要是冰晶石(Na3A1F6)、萤石(CaF2)、氟化铝(A1F3)、氟化钠(NaF)及磷灰石3Ca3(PO4)2CaF2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A、石灰滤纸采样-氟离子选择电极法A。,2019/6/26,82/173,六、硫酸盐化速率的测定,污染源排放到空气中的SO2、H2S、H2SO4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：碱片-铬酸钡分光光度法B、碱片-重量法B、碱片-离子色谱法B。 碱片重量法B,2019/6/26,83/173,原理：碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜暴露于空气中，与空气中的二氧化硫、硫酸雾、硫化氢等发生反应，生成硫酸盐。测定生成的硫酸盐的含量，用氯化钡滴定生成硫酸钡沉淀，称重。计算硫酸盐化速率。其结果以每日在100cm2碱片上所含三氧化硫毫克数表示。反应式：2K2CO3+2SO2+O22K2SO4+2CO2 （ WS-Wb ）MSO3 100 计算公式： 硫酸盐化速率 = （ 100cm2碱片日 ） Sn MBaSO4 S：样品碱片有效采样面积cm2 WS、Wb：样品和空白碱片中测得的硫酸钡重量mg n：碱片放置天数,2019/6/26,84/173,八、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B、巯基棉富集-冷原子荧光法B。,2019/6/26,85/173,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,2019/6/26,86/173,九、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(C1C8)，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B,2019/6/26,87/173,图3.28 色谱法测定总烃流程示意图,（一）气相色谱法,2019/6/26,88/173,图3.29 除烃净化装置示意图,2019/6/26,89/173,图3.30 用除烃净化空气作载气色谱流程示意图,2019/6/26,90/173,十、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。,2019/6/26,91/173,（二）甲醛的测定 酚试剂分光光度法B，乙酰丙酮分光光度法A，离子色谱法B。,（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C。,图3.31 热解析进样色谱分析流程示意图,2019/6/26,92/173,十一、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B测定。 （二）挥发酚的测定 常用气相色谱法B或4-氨基安替比林分光光度法B 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B和 盐酸萘乙二胺分光光度法B。,2019/6/26,93/173,十二、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SO2、NO2和PM10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。,2019/6/26,94/173,某种污染物的污染分指数(Ii)按下式计算： 式中： Ci，Ii分别为第i种污染物的浓度值和污染分指数值； ci,j，Ii,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 )； ci,j+1，Ii,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,2019/6/26,95/173,表3.8 空气污染指数分级浓度限值,2019/6/26,96/173,表3.9 空气污染指数范围及相应的空气质量级别,2019/6/26,97/173,空气污染计算方法:根据各种污染物的实测浓度和其污染指数分级浓度限值计算各污染分指数。 当某种污染物Ci处于Cij Ci Cij+1时，其污染分指数I按下式计算： (Ci-Cij)(Iij+1-Iij) I= +Iij (Cij+1-Cij) 例：SO2浓度为0.052mg/m3，其污染分指数为 (0.052-0.050)(100-50) I= +50 =51 (0.15-0.05) 分别计算不同污染物的污染分指数，取最大的作为该城市的API。,2019/6/26,98/173,上节课回顾10.11,1、二氧化硫测定国家标准分析方法有哪些？ 1）甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法A 2）四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法A 2、甲醛吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法的测试原理？ 二氧化硫被 吸收后，生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物。在样品溶液中加入 使加成化合物分解，释放出 与盐酸副玫瑰苯胺、甲醛作用生成 化合物，根据颜色深浅，在波长 nm处测量。 甲醛缓冲溶液 氢氧化钠 二氧化硫 紫红色 577,2019/6/26,99/173,3、影响二氧化硫测定的干扰物质有哪些？如何去除干扰？ 1）氮氧化物、臭氧、重金属。 2）氮氧化物的干扰加氨磺酸钠去除。 臭氧的干扰采样后放置一段时间自行分解。 重金属干扰加入磷酸及环己二胺四乙酸二钠盐。 4、二氧化硫采样时吸收液温度应保持在 。为什么？ 23-29。 在此温度下，二氧化硫不易发生凝结，吸收效率可达100%。,2019/6/26,100/173,5、甲醛缓冲溶液吸收和四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法的区别？ 四氯汞钾溶液吸收溶液剧毒。 6、 四氯汞钾溶液剧毒，使用后如何回收？ 在每升废液中加10克碳酸钠至中性； 再加入10克锌粒； 在黑布罩下搅拌24小时后； 将清液倒入玻璃缸，滴加饱和硫化钠溶液，至不在产生沉淀为止； 弃取溶液，将沉淀物转入一适当的容器内，此法可除去废液中99%的汞。,2019/6/26,101/173,7、空气中的一氧化氮可以氧化成二氧化氮后进行测试， 通常用那两种氧化方法？ 酸性高锰酸钾、三氧化铬-石英砂 8、二氧化氮的测试原理？ 空气中的二氧化氮与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应，再与N-（1-萘基）乙二胺盐酸盐作用，生成粉红色的偶氮染料，在波长540nm处，测定吸光度。,2019/6/26,102/173,上节课回顾10.11,9、硫酸盐化速率？ 污染源排放到空气中的SO2、H2S、H2SO4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。 10、已知某采样点的温度为25，大气压力为100kPa。现用溶液吸收法采样测定SO2的日平均浓度，每隔3h 采样一次，共采集8次，每次采30min，采样流量0.5L/min。将8次气样的吸收液定容至50.00毫升，取10.00 毫升用分光光度法测知含SO23.5ug，求该采样点大气在标准状态下SO2的日平均浓度（以mg/m3 ）。,2019/6/26,103/173,（1）求采样体积Vt和标准状况下V0 Vt=0.5308=120L （2）求SO2的含量 用mg/m3表示时,2019/6/26,104/173,11、已知某污染源采样点的温度为5，大气压力为100kPa。现用溶液吸收法采样测定其排放NO2浓度，采样时间1h ，采样流量0.5L/min。吸收液定容至5.00毫升，稀释至30.00ml后用分光光度法测定，吸光度为0.255，已知回归方程的斜率和截距分别为0.4吸光度ml/ug,0;，求该采样点大气在标准状态下NO2的日平均浓度（以mg/m3 ）。,2019/6/26,105/173,（A1-A0-a）V D 计算： NO2 （mg/m3） = b f V0 A1 ：吸收瓶中吸收液采样后的吸光度0.255 b、a：回归方程的斜率和截距0.4 V、V0：采样吸收液体积（ml）和标准状态下采样体积(l)5.00ml D：样品稀释倍数6 f： Saltzman实验系数（0.88）当NO2浓度大于0.72 mg/m3时为0.77,2019/6/26,106/173,（A1-A0-a）V D 计算： NO2 （mg/m3） = b f V0 V0=(0.5 60 273 100)/(278 101.3) =29.0L NO2=(0.255 56)/(0.40.88 29.0) =7.65/10.2 =0.750.72 当NO2浓度大于0.72 mg/m3时f为0.77 NO2=(0.255 56)/(0.40.77 29.0) =7.65/8.9 =0.86,2019/6/26,107/114,第五节 颗粒物的测定,TSP采样器,2019/6/26,108/173,一、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。,2019/6/26,109/173,图3.32 采样器流量校准示意图,2019/6/26,110/173,二、可吸入颗粒物(PM10)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D50(质量中值直径)=10m到上截止点30m的粒径范围，常用PM10表示。 测定方法：重量法B、TEOM微量震荡天平法B、Beta射线衰减法B。,2019/6/26,111/173,三、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。,2019/6/26,112/173,（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PM10监测仪工作原理示意图,2019/6/26,113/173,（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,2019/6/26,114/173,四、总悬浮颗粒物(TSP)中污染组分的测定,（一）某些金属元素和非金属化合物的测定 1. 样品预处理方法 2. 测定方法简介 （二）有机化合物的测定,2019/6/26,115/173,2. 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,2019/6/26,116/173,3. 苯并(a)芘的测定,图3.38 高效液相色谱分析流程示意图,2019/6/26,117/114,第六节 降 水 监 测,2019/6/26,118/114,一、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。,2019/6/26,119/173,二、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,2019/6/26,120/173,（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。,2019/6/26,121/173,（一）测定项目和测定频次,I级测点为：pH、电导率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42、NO2、NO3、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,2019/6/26,122/173,（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,2019/6/26,123/114,第七节 污染源监测,2019/6/26,124/173,一、固定污染源排气监测 （一）监测目的和要求 目的：检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要求；评价净化装置的性能和运行情况及污染防治措施的效果；为大气质量管理与评价提供依据。 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，应根据其变化的特点和周期进行系统监测； 当测定工业锅炉烟尘浓度时，锅炉应在稳定的负荷下运转，不能低于额定负荷的85%。 对于手烧炉，测定时间不得少于两个加煤周期。,2019/6/26,125/173,污染源监测的内容包括： 排放废气中有害物质的浓度（mg/m3）； 有害物质的排放量（kg/h）； 废气排放量(m3/h)； 烟尘排放浓度和排放量。 在有害物质排放浓度和废气排放量的计算中，都采用现行监测方法中推荐的标准状态（温度为0，大气压力为101.3Kpa或760mmHg柱）下的干气体表示。,2019/6/26,126/173,（二）采样点的布设,采样位置：选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,2019/6/26,127/173,动画3.1 圆形烟道采样点布设,2019/6/26,128/173,动画3.2 矩形(或方形)烟道采样点布设,2019/6/26,129/173,（三）基本状态参数的测量,温度的测量 压力的测量,2019/6/26,130/173,通过这几个基本状态参数，可计算出烟气流速、烟尘及有害物质浓度。 其中： 烟气体积V = 采样流量Q 采样时间t 采样流量Q = 测点烟道断面S烟气流速v 而烟气流速又由烟气温度和压力决定。所以，只要计算出烟气温度和压力，即可计算出其他参数。 1、温度测定：热电偶测温毫伏计 800用镍铬-康铜热电偶； 1300 用镍铬-镍铝热电偶; 1600 用铂-铂铑热电偶。,2019/6/26,131/173,2、压力测定： 烟气压力分全压Pt、静压Ps和动压Pv。 Pt=Ps+Pv 静压：气体作用于器壁的压力。 动压：气体流动的压力。 全压：气体在管道中流动具有的总能量。 测量烟气压力常用测压管和压力计。,2019/6/26,132/173,1）测压管：标准皮托管和S形皮托管。 标准皮托管：由双层同心圆管组成，内管前方一开孔直管测全压Pt ，侧管一圈开孔（直径1mm）测静压Ps 。 缺点：容易堵塞，适用测较清洁的排气。 S型皮托管：其测量端有两个大小相等、方向相反的开口。面向气流测全压Pt ，背向气流测静压Ps ，实际静压测量结果偏低，因此在使用前必须用标准皮托管进行校正。 优点：适宜测颗粒物含量较高的烟气。 2）压力计：U型压力计和斜管式微压计。,2019/6/26,133/173,采样头,采样管,S形皮托管,热电偶,以下是采样管、测压管实物照片及剖面图。,2019/6/26,134/173,滤筒,玻璃纤维滤筒采样管,刚玉滤筒采样管,2019/6/26,135/173,2019/6/26,136/173,2019/6/26,137/173,-烟气流速，m/s,-皮托管校正系数,-烟气动压，Pa,-测量状态下烟气密度，kg/m3书上标错了,3、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。（Vs）,N标准状况下烟气密度 Ba：大气压力Pa Ps：烟气静压Pa ts：烟气温度 Ms：烟气相对分子量,2019/6/26,138/173,当干烟气组分与空气近似烟气露点温度在35-55 之间， 烟气绝对压力在97-103KPa之间Vs可按下式简化计算,烟道断面上各测点烟气平均流速按下式计算,或者：,2019/6/26,139/173,标准状况下干烟气流量按下式计算,烟气流量m3/h按下式计算,S：测定断