大气监测课件.ppt

大气监测,四、监测站(点)的布设,（一）布设采样点的原则和要求,1.采样的周围应开阔，无局地污染源。50米2.采样口与障碍物的水平夹角小于30度3.采样口距地面1.5-15米，交通污染检测点高度2-5米。4.多个采样口时，采样口之间间距最好大于2米。,5.一般情况下，监测点距道路稍远点。但针对交通监测点距道路不超过20米。6.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。7.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。8.人口密度大的地区多取点，少的地区可少些。,（二）采样站（点）数目的确定,应根据监测范围大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形及经济条件等因素综合考虑。,我国大气环境污染例行监测采样点设置数目,（三）、采样站（点）布设方法,1、功能区布点法（多用于区域性的常规监测）(1)先将监测区域划分成工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通不同功能区(2)再按功能区的地形、气象、人口密度、建筑密度等，在每个功能区设若干采样点,2、网格布点法,3、同心圆布点法和扇形布点法,（1）采用同心圆和扇形布点法时，应考虑高架点源排放污染物的扩散特点。（2）在实际工作中，常采用一种布点法为主，兼用其他方法的综合布点法。,五、空气污染指数计算,空气污染指数API(AirPollutionIndex)是一种向社会公布的反映和评价空气质量状况的指标。计算方法：根据各种污染物的浓度和其污染指数分级浓度限值计算各污染分指数Ii=(Ci-Ci,j)(Ii,j+1-Ii,j)/(Ci,j+1-Ci,j)+Ii,jCi,Ii分别为第i种污染物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；,空气污染指数对应的污染物浓度限值,全市API的计算步骤a求某污染物每一测点的日均值式中：Ci为测点逐时污染物浓度，n为测点的日测试次数b求某一污染物全市的日均值式中：l为全市监测点数c将各污染物的市日均值分别代入API基本计算式所得值，便是每项污染物的API分指数。d选取API分指数最大值为全市API。,一、固定污染源排气监测,（一）监测目的和要求（二）采样点的布设（三）基本状态参数的测定（四）含湿量的测定（五）烟尘浓度的测定（六）烟尘排放速率的测定（七）烟气黑度的测定（八）烟气组分的测定,监测目的:a.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；b.评价净化装置性能和运行情况及污染防治措施的效果；c.为大气质量管理与评价提供依据。要求：a.生产设备处于正常运转状态下；b.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。c.,（一）、监测目的和要求,（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）基本状态参数的测定,烟气的基本状态参数:烟气的体积、温度、压力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.温度的测量,对于直径小、温度不高的烟道，可使用长杆水银温度计。测量时，应将温度计球部放在靠近烟道中心位置，读数时不要将温度计抽出烟道外对于直径大、温度高的烟道，要用热电偶测温毫伏计测量。,烟气的压力分全压（Pt）、静压（Ps）和动压（Pv）静压是单位体积气体所具有的势能，表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力。动压是单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压力。全压是气体在管道中流动具有的总能量。三者的关系为：Pt=Ps+Pv,2.压力的测量,标准皮托管具有较高的测量精度，其校正系数近似等于1，但测口很小，如果烟气中烟尘浓度大，易被堵塞，因此只适用于含尘量少的烟气。S型皮托管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因开口较大，适用于测烟尘含量较高的烟气。,1、测量状况下烟气流速（Vs）的计算：,2、标准状况下干烟气流量计算式：,式中：Ms烟气的相对分子量，Kg/kmolKP皮托管校正系数；ts烟气温度，；Ba大气压力，Pa；Ps烟气静压，Pa；Qs烟气流量，m3/h；Xw烟气含湿量体积百分数，,3.流速和流量的计算,（四）含湿量的测定,与大气相比，烟气中的水蒸气含量较高，变化范围较大，为便于比较，监测方法规以除去水蒸气后标准状态下的干烟气为基准表示烟气中有害物质的测定结果含湿量的测定方法有重量法、冷凝法、干湿球法等,土壤监测方法,四、采样点的布设(一)布设原则(1)合理地划分采样单元。(2)对于土壤污染监测，哪里有污染就在哪里布点。(3)采样点不能设在田边、沟边、路边、肥堆边及水土流失严重或表层土被破坏处。,(二)采样点数量根据监测目的、区域范围大小及其环境状况等因素确定。一般每个采样单元最少设3个采样点。单个采样单元内采样点数可按下式估算：式中：n每个采样单元布设的最少采样点数；s样本相对标准偏差，即变异系数；t置信因子，当置信水平为95%时，t值为1.96；d允许偏差，当规定抽样精度不低于80%时，d取0.2。,(三)采样点布设方法1.对角线布点法适用于面积较小、地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块。2.梅花形布点法适用于面积较小、地势平坦、土壤物质和污染程度较均匀的地块。3.棋盘式布点法适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔的地块，一般设10个以上分点。该法也适用于受固体废物污染的土壤，应设20个以上分点。,对角线布点法,梅花形布点法,棋盘式布点法,4.蛇形布点法适用于面积较大、地势不很平坦、土壤不够均匀的田块。5.放射状布点法适用于大气污染型土壤。6.网格布点法适用于地形平缓的地块。农用化学物质污染型土壤、土壤背景值调查常用这种方法。对于综合污染型土壤，还可以采用两种以上布点方法相结合的方法。,蛇形布点法,放射状布点法,网格布点法,五、监测方法,包括土壤样品预处理方法和分析测定方法。分析测定常用原子吸收分光光度法、分光光度法、原子荧光法、气相色谱法、电化学分析法及化学分析法等。选择分析方法的原则：第一，标准方法；第二，权威部门规定或推荐的方法;第三，自选等效方法。,表5.6农田土壤质量监测分析方法（必测元素部分）,(一)土壤样品的类型、采样深度及采样量1.混合样品一般了解土壤污染状况时采集混合样品：将一个采样单元内各采样分点采集的土样混合均匀制成。对种植一般农作物的耕地，只需采集020cm耕作层土壤；对于种植果林类农作物的耕地，采集060cm耕作层土壤。,一、土壤样品的采集,2.剖面样品了解土壤污染深度时采集剖面样品：按土壤剖面层次分层采样。,A层(耕作层),B层(亚层、淀积层),C层(风化母岩层、母质层),底岩层,图5.5土壤剖面土层示意图,图5.6土壤剖面挖掘示意图,剖面规格一般为长1.5m、宽0.8m、深1.0m，每个剖面采集A、B、C三层土样。过渡层（AB、BC）一般不采样。当地下水位较高时，挖至地下水出露时止。现场记录实际采样深度，如020、5065、80100cm。在各层次典型中心部位自下而上采样，切忌混淆层次、混合采样。,图5.7土壤剖面A、B、C层示意图,在山地土壤土层薄的地区，B层发育不完整时，只采A、C层样。干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层（020cm）、中土层（50cm）和底土层（100cm）附近的样品。（二）采样时间和频率一般土壤在农作物收获期采样测定，必测项目一年测定一次，其他项目35年测定一次。（三）采样量及注意事项（1）填写土壤样品标签、采样记录、样品登记表。1份放入样品袋内，1份扎在袋口。（2）测定重金属的样品，尽量用竹铲、竹片直接采集样品。,二、样品加工与管理,(一)样品加工处理制成满足分析要求的土壤样品；测定不稳定的项目用新鲜土样（如游离挥发酚、NH3-N、NO3-N、Fe2+）;测定多数稳定项目用风干土样。程序是：风干磨细过筛混合分装,图5.9盘式研磨筛分器,图5.8土壤样品四分法示意图,第四节土壤样品的预处理,(一)酸分解法称消解法，是测定土壤中重金属常选用的方法。常用混合酸消解体系，必要时加入氧化剂或还原剂加速消解反应。(二)碱熔分解法将土壤样品与碱混合，在高温下熔融，使样品分解。,根据测定项目不同，选择不同的预处理方法。,一、土壤样品分解破坏土壤的矿物晶格和有机质，使待测元素进入试样溶液中。,(三)高压釜密闭分解法将用水润湿、加入混合酸并摇匀的土样放入密封的聚四氟乙烯坩埚内，置于耐压的不锈钢套筒中，放在烘箱内加热（一般不超过180）分解。(四)微波炉加热分解法将土壤样品和混合酸放入聚四氟乙烯容器中，置于微波炉内加热使试样分解的方法。,二、土壤样品提取方法测定土壤中的有机污染物、受热后不稳定的组分以及进行组分形态分析时，需要采用提取方法。提取溶剂常用有机溶剂、水和酸。,(一)有机污染物的提取测定土壤中的有机污染物，一般用新鲜土样。称取适量土样放入锥形瓶中，放在振荡器上，用振荡提取法提取。对于农药、苯并（a）芘等含量低的污染物，常用索氏提取器提取法。(二)无机污染物的提取土壤中易溶无机物组分、有效态组分可用酸或水浸取。,实验,三、溶解氧（DO）,溶解氧：溶解于水中的分子态氧称为溶解氧。大气压力下降、水温升高、含盐量增加，都会导致溶解氧含量降低。一般规定水体中溶解氧至少在4mg/L以上。测定溶解氧的原因：通过测定DO判断水体是否受到污染是活性污泥处理系统的重要监控指标为测定BOD5打基础,测定水中溶解氧的方法碘量法:用于清洁水修正的碘量法：叠氮化钠修正法，高锰酸钾修正法等氧电极法：聚四氟乙烯薄膜电极，极谱型和原电池型,(白色沉淀),碘量法,原理,(棕色沉淀),步骤,1、取样水样常采集到溶解氧瓶中，注意不要在瓶中留有气泡。2、固定将吸管插入液面下，加入1ml硫酸锰溶液、2ml碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。待棕色沉淀物降至瓶内一半时，再颠倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。一般在取样现场固定。3、析出碘轻轻打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0ml硫酸。小心盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解为止，放置暗处5min。4、滴定吸取100.0ml上述溶液于250ml锥形瓶中用硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1ml淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录硫代硫酸钠溶液用量。5、计算式中：M硫代硫酸钠溶液浓度（mol/L）；V滴定时消耗硫代硫酸钠溶液体积（ml）。,修正的碘量法1.叠氮化钠修正法除去亚硝酸盐的影响,分解反应只需要23分钟。2NaN3+H2SO4=2HN3+Na2SO4HNO2+HN3N2O+N2+H2O叠氮化钠是剧毒、易爆试剂，不能将碱性碘化钾-叠氮化钠溶液直接酸化，以免产生有毒的叠氮酸雾。2.高锰酸钾修正法适用于含大量亚铁离子(Fe2+1mg/L)不含其他还原剂及有机物的水样。Fe2+Fe3+FeF63-3.明矾絮凝法:用明矾硫酸铝钾AlK(SO4)212H2O絮凝去除水中颜色或藻类等细微悬浊物。适用于有颜色或浑浊的水样。4.硫酸铜氨基磺酸絮凝修正法：用硫酸铜和氨基磺酸（NH2SO2OH)絮凝去除水中悬浊物。适用于含有活性污泥等悬浊物的水样。,第八节有机污染物的测定,一、综合指标和类别指标化学需氧量(COD)高锰酸盐指数生化需氧量（BOD）总需氧量（TOD）总有机碳（TOC）挥发酚硝基苯类石油类,（一）化学需氧量(COD)化学需氧量是指在一定条件下，氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示，反映了水中还原性物质的污染程度。,水中的还原性物质有：有机物、和亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等无机物。其中主要是有机物。主要测定方法：重铬酸钾法：我国的标准分析方法库仑滴定法快速密闭消解滴定法或光度法氯气校正法,2Cr2O72-+16H+3C4Cr38H2O+3CO2Cr2O72-+14H+6Fe26Fe32Cr37H2O6Fe2试亚铁灵红褐色测定结果按下式计算：CDD(O2,mg/L)=(V0-V1)M81000/V详见GB1191489水质化学需氧量的测定重铬酸钾法。,图2.47氧化回流装置示意图,1.重铬酸钾法,滴定前,接近终点,终点,COD测定实验的结果：,2.库仑滴定法,式中：W电极反应物的质量；I电解电流；t电解时间；96500法拉第常数；M电极反应物的摩尔质量；n每摩尔电极反应物的电子转移数。,法拉第电解定律：,3.快速密闭消解滴定法或光度法在经典重铬酸钾硫酸消解体系中加入助催化剂硫酸铝和钼酸铵，于具密封塞的加热管中，165快速消解。之后步骤同重铬酸钾法。4.氯气校正法在经典重铬酸钾硫酸消解体系中加入硫酸汞，并测定未被络合而被氧化的氯离子的浓度，用表观CODCr扣除测定的氯的校正浓度。适用