第三章大气和废气监测.doc

大气、空气和空气污染有害物质：烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等空气污染对人体的危害途径:1、呼吸道吸入2、随食物和饮水摄入3、体表接触侵入空气污染对人体健康的危害：1、大气颗粒物(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)2、二氧化硫（损害肝脏；与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大）3、一氧化碳(散布最广的一种；严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒)4、氮氧化物（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；氮硫氧化物共存时，随烟尘一起排入空气中，成为光化学反应的重要链节，加剧了大气污染）光化学烟雾：光化学氧化剂(主要是臭氧)及其他多种复杂的化合物的统称形成： NOx和(HC)n在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物特点：主要发生在阳光强烈的夏、秋季节，可随气流飘移数百公里空气中的污染物及存在状态分子状态污染物：许多物质如CO、SO2、NO2、HCN等粒子状态污染物1、降尘：粒径大于l0m的颗粒物能较快地沉降到地面上；2、可吸入颗粒物或飘尘（IP）：粒径小于10m的颗粒物(PM10)可长期飘浮在空气中空气污染物分类按其形成过程的不同，可分为一次污染物和二次污染物一次污染物：指直接从污染源排放到空气中的有害物质（常见：SO2、CO、NOx及颗粒物；颗粒物中包含有毒重金属、强致癌物3，4苯并吡(BaP)，其它碳氢化合物）二次污染物：指进入空气的一次污染物间的相互作用或它们与空气正常组分发生反应所产生的新的污染物（常见:臭氧、醛类(乙醛和丙烯醛等)、过氧乙酰硝酸酯(PAN)以及硫酸雾和硝酸雾等；二次污染物常出现在下列两种烟雾中：伦敦型烟雾和光化学烟雾（洛杉矶烟雾）空气污染监测方案的制订空气污染监测方案的制订的几个步骤：1、监测目的分析2、调研及资料收集3、监测项目确定4、监测点的布设原则与方法5、采样点数目6、采样频率和时间的确定监测目的：1、为空气质量状况评价提供依据2、为开展空气污染的预测预报提供依据3、研究污染物迁移转化提供基础资料4、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基础资料调研及资料收集：1、污染源分布及排放情况2、列出城市排放的污染物清单3、城市中空气污染的来源的数量、类型（工业、机动车辆、火力发电厂、焚烧炉和加热设备）、大小和位置等资料，同时还应了解所用原料、燃料的类型、组成以及消耗量4、地形资料5、土地利用和功能分区的考虑6、气象资料（风向、风速、气温和气压的逐日与逐年变化，降水量、日照时间、相对湿度、温度的垂直梯度和逆温层底部高度等）7、人口分布及人群健康情况8、以往的大气监测资料监测项目优先监测原则：存在于大气中的污染物质多种多样，不可能也没有必要将其一一测定，只能选择那些危害程度较大而且有标准可比的项目常规监测项目：SO2、NOx、CO、硫酸盐化速率、灰尘自然降尘量和TSP。此外，还可根据不同的情况，在一些城市和工业区对降尘、总烃、飘尘(IP)、铅等监测点布设：布点原则： 浓度差异：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 风向：在污染源比较集中，主导风向比较明显 功能分区：工业密集的城区和工矿区，人口密度及污染物超标地区，适当增设； 城市郊区和农村，人口密度小及污染物浓度低的地区，酌情少设 可比性：各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使监测数据具有可比性 除干扰：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 采样高度根据监测目的而定：研究对人体的危害，采样口离地面1.52m；研究对植物或器物的影响，则与其高度相近；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，以减小扬尘的影响采样点数目见图采样点数目在实际应用中，还应根据以下因素进行校正：1、在工业密集区，飘尘和SO2的监测点要增加2、在大量重油和煤燃烧的地区，SO2测点数要增加 （煤烟型污染与健康）3、在地形不规则的地区，监测站数往往要增加4、在交通运输极为繁忙的城市，NOx、O2和CO的点数要增加采样点布设方法大气监测点的设置决定于监测的目的。通常采用的布点方法包括： 网格布点法 同心圆布点法 扇形布点法 线形布点法 网格布点法：1、可用于调查面源2、适用于污染源较为分散的情况3、网格的大小视污染源强度、地区功能等因素而定4、排放量大、源密集的城市，每平方千米设一个。对排放量低的地区，如每4km2设一个 同心圆布点法：1、适用于调查没有主导风向的点源2、在污染源较为集中的情况下，以污染源或污染源群为中心，沿放射线方向向外扩散，采样点布在同心圆上 扇形布点法：1、适用于调查有主导风向的点源2、在污染源较为集中的情况下，以污染源或污染源群为中心，沿放射线方向向外扩散，采样点布在同心圆上。采样时要注意主导风向，主轴与主导风向要一致，应该布点于下风向 线形布点法：1、可调查线源2、将交通干线（包括交通路口）附近划成若干网格，在每个网格内布点采样采样频率和采样时间采样频率：在一个时段内的采样次数采样时间：每次采样从开始到结束所经历的时间空气样品的采集方法和采样仪器空气样品的采样方法概述选择采样方法的根据：1、污染物在大气中的存在状态2、污染物浓度的高低3、污染物的物理、化学性质4、分析方法的灵敏度5、采样方法的合理选择，是获得正确监测结果的重要因素之一采样方法：直接采样方法：注射器采样；塑料袋采样（用于采集气样的塑料袋，不能与被测组分发生化学反应，也不能有渗透性。一般用聚四氟已烯或聚乙烯制成。采样后，保存时间要短，最好是尽快分析）直接采样方法：采气管采样; 真空瓶采样采样方法：富集采样法：大气中的污染物质浓度一般都比较低(10-610-9数量级)，需要用富集采样法对大气中的污染物进行浓缩： 溶液吸收法 气泡吸收管法 冲击式吸收管法 多孔筛板吸收瓶法 固体阻留法 低温冷凝法 自然沉降法富集采样法：溶液吸收法适用：气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质吸收原理:1、物理作用：如用水吸收大气中的氯化氢、甲醛；用5的甲醇吸收有机农药2、化学反应：如用氢氧化钠溶液吸收大气中的硫化氢基于中和反应；用四氯汞钾溶液吸收SO2基于络合反应等吸收液的选择原则：1、与被采集的物质发生化学反应快或对其溶解度大2、污染物质被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满足分析测定所需时间的要求3、污染物质被吸收后最好能直接用于测定4、吸收液毒性小、价格低、易于购买，且尽可能回收利用富集采样法：气泡吸收管法适用：采集气态和蒸气态物质不适用：气溶胶态物质，因不能像气态分子那样快速扩散到气液界面上，故吸收效率差富集采样法：冲击式吸收管法适用：采集气溶胶态物质（原因：被采气样快速从喷嘴喷出冲向管底时，气溶胶颗粒因惯性作用冲击到管底被分散）不适用：采集气态和蒸气态（原因：气体分子的惯性小，在快速抽气情况下，容易随空气一起跑掉）富集采样法：多孔筛板吸收瓶法适合于：采集气态和蒸气态物质，气溶胶态物质（原理：气样通过吸收管(瓶)的筛板后，被分散成很小的气泡，且阻留时间长，大大增加了气液接触面积从而提高了吸收效果）富集采样法：滤料阻留法原理：将滤纸、滤膜等过滤材料放在采样夹上，抽气装置抽气，空气中的颗粒物被阻留计算方法：称量过滤材料上富集的颗粒物质量，根据采样体积，即可计算滤料：纤维状滤料如滤纸、玻璃纤维滤膜筛孔状滤料如微孔滤膜、核孔滤膜富集采样法：低温冷凝法适用于：大气中烯烃类、醛类等沸点较低的污染物质进气端装置选择性过滤器（内装过氯酸镁、碱石棉、氯化钙等），以除去空气中的水蒸气和二氧化碳等富集采样法：自然集积法适于：自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物原理：自然重力、空气动力和浓度差扩散作用采集优点：不需要动力设备，简单易行，且采样时间长，测定结果能较好地反映大气污染情况采样记录：1、被测污染物的名称及编号2、采样地点和采样时间3、采样流量和采样体积4、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5、采样者、审核者姓名气态和蒸气态污染物质的测定：二氧化硫的测定SO2是主要大气污染物之一，为大气环境污染例行监测的必测项目SO2的味阈值是0.310-6，达3010-64010-6时，人呼吸感到困难二氧化硫的来源与危害来源：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危害：形成硫酸雾遇水蒸气可生成具有腐蚀性的亚硫酸，进而被氧化成硫酸雾在阳光或空气中氧化剂的作用与催化下，氧化成吸湿性强的三氧化硫而形成硫酸雾二氧化硫采集原理二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解，释放出二氧化硫与副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫红色化合物，用分光光度计在577nm处进行测定二氧化硫采样及样品保存短时间采样：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0.5L/min的流量采样24h连续采样：用内装50mL吸收液的多孔玻板吸收瓶，以0.20.3L/min的流量连续采样24h样品运输和储存过程中，应避光保存氮氧化物的测定空气中的NOx以NO、NO2、N2O3、N2O4、 N2O5等多种形态存在，其中NO、NO2是主要存在形态，为通常所指的氮氧化物(NOx)来源:石化燃料高温燃烧和硝酸、化肥等生产排放的废气，以及汽车排气主要存在形态:NO、NO2NO为无色、无臭、微溶于水的气体，在空气中易被氧化成NO2NO2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氮氧化物测定原理烟气中氮氧化物被吸收液(硫酸过氧化氢)吸收后，生成NO3-，在无水条件下与二磺酸酚反应，在氢氧化铵存在的条件下偶合形成黄色化合物，根据颜色深浅，在420nm波长处，进行分光光度测定颗粒物的测定颗粒物的测定:总悬浮颗粒物（TSP）概念：指漂浮于空气中的粒径小于100m的微小固体颗粒和液粒来源：1、燃料燃烧时产生的烟尘2、生产加工过程中产生的粉尘3、建筑和交通扬尘、风沙扬尘4、气态污染物经过复杂理化反应而生成的相应的盐类颗粒颗粒物的测定: TSP测定测定原理：根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，即可计算TSP的质量浓度。滤膜经处理后，可进行化学组分分析污染源监测固定污染源指烟道、烟囱及排气筒等排放的废气中既包含固态的烟尘和粉尘，也包含气态和气溶胶态的多种有害物质污染源监测目的：1、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2、评价净化装置性能和运行情况及污染防治措施的效果3、为大气质量管理与评价提供依据污染源监测要求：1、生产设备处于正常运转状态下；对因生产过程而引起排