大气和废气监测1课件

1、第一节 概述本节内容：1）了解大气、空气和大气污染的基本概念； 2）掌握大气污染物的存在状态，大气污染物来源； 3）了解大气监测项目及监测目的 一、大气和大气污染大气：包围在地球周围的气体，其厚度达1000-1400km。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。 大气污染(atmosphere pollution)：指人类活动排放出的污染物扩散后，污染物质的性质、浓度和持续时间等因素综合引起某个地区的居民中大多数人的不适，并使健康和福利受到恶劣影响。这种情况称为大气污染。对人类有影响的：距地面10km地球半径大气厚度氮78.06%氧2

2、0.95%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 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3. 一氧化碳2. 二氧化硫空气污染对人体健康的危害 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。 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。4. 氮氧化物5. 光化学氧化剂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

3、动时则吸入更严重。 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。二、大气中的污染物及其存在形态 已发现有危害而被人注意的就有一百多种，其中大部分是有机物，这些污染物常常以气体、蒸气和气溶胶形式存在于大气中。 分子状态污染物 按存在状态分类 粒子状态污染物指常温常压下以气体或蒸汽形式分散在 大气中的污染物质。根据化学形态，可将其分为五类： 1) 含硫化合物： SO2 、 H2S ； SO3 、硫酸、硫酸盐； 2) 含氮化合物： NO 、 NO2 、 NH3 ； 硝酸、硝酸盐； 3) 碳氢化合物： C1-C5 化合物； 醛、酮、 PAN ； 4) 碳氧化

4、合物： CO 、 CO2 ； 5) 卤素化合物： HF 、 HCl 。 1、气态污染物（分子形式存在）是分散在大气中的液体和固体颗粒。粒径大小在0.01-100um之间，复杂的非均匀体系。TSP：总悬浮颗粒物 其中，直径10um，又称飘尘，易随呼吸进入人体，危害健 康，因此也称可吸入颗粒物，PM10，2、粒子状污染物课堂练习1、总悬浮颗粒物的粒径为_。A.大于30m B.(0.1-100)m C.75m以下 D.10m以下 2、降尘的粒径为_。A.大于10m B.(0.1-100)m C.75m以下 D.10m以下 三、空气污染来源 火山爆发自然源 森林火灾等 工业企业排放的废气人工源 室内空

5、气污染源 交通运输工具排放的废气工业企业排放的废气 工业企业排放量最大的是易煤和石油为燃料，在燃烧过程中排放的粉尘、SO2、NOX、CO、CO2等，其次是生产过程中排放的多种有机物和无机污染物质。表5-1（P152） 流动污染源-汽车排放的废气 汽车数量大，排放的污染多，集中在大城市。 美国大气污染80%来自汽车的尾气。造成光化学烟雾污染等。 洛杉机烟雾 美国洛杉矶光化学烟雾事件 40年代初期，全市200多万辆汽车，每天消耗汽油1600万升，向大气中排放C-H，N-O，CO等废气，经过光照，形成光化学烟雾。 刺激眼睛，造成红肿对人体的危害 上呼吸道粘膜，引起喉炎 全身的影响家庭炉灶与取暖设备排

6、放的废气 这类污染源数量大、分布广、排放高度低，排放的气体不易扩散，在气象条件不利的时候会造成严重的大气污染，是低空大气污染不可忽视的污染源，排放的主要污染物是烟尘、SO2、CO、CO2等。 室内空气污染吸烟房子不当装修通风不良煤气泄漏宠物携带寄生菌四、大气污染特点 大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。 同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差数倍至数十倍；同一时间不同地点也相差甚大。四、大气污染特点 1、时间性 一次污染物和二次污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响，它们在一天内的变化也不同。一次污染物因受逆温层、

7、气温、气压等的限制，在清晨和黄昏时浓度较高，中午即降低；而二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的，故在中午时浓度增加，清晨和夜晚时降低。 2、空间性 大气污染物的空间分布与污染源种类、分布情况和气象条件等因素有关。如：烟尘的排放市区比郊区多，郊区比农村多。因此除了注意选择适当时间外，还应选择合适的采样点，使结果更具代表性。五、大气污染监测项目存在于大气中的污染物质多种多样，但因人力、物力等条件的限制，在任何情况下都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（优先监测原则）。大气污染监测对象1.对大气环境质量的监测：如城市例行的空气质量日报2.对污染源的监

8、测：烟囱、汽车排气、餐饮油烟排气、企业管道尾气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。第二节大气样品的采集本节内容：1）大气污染监测采样点的布设方法2）采样时间和频率的确定原则与要求。3）大气样品采集方法和采集效率评价(一) 污染源分布及排放情况 ： 点源、线源、面源(二）气象资料 ： 风向、风速、气压、气温、日照、 温度的垂直分布情况、大气稳定度等(三) 地形资料： 山区、河谷、平原、丘陵、海

9、边等一、收集资料，调查研究(四) 土地利用和功能分区情况 ： 农业、工业、商业、居住区、自然保护区等(五) 人口分布及人群健康情况 ： 人口规模、地区性疾病状况等二、 采样点的布设 1、采样点布设原则2、采样点布设方法和数目3、采样时间和采样频率1、布设采样点的原则（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）.采样点应选择在代表性区域。工业集中地区多取点，农村可少些；人口密度大的地区多取点，少的地区可少些（3）.采样的周围应开阔，应该在风向的下风口。布设采样点的原则和要求 4. 各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的基础数据具有可比性。 5.

10、采样高度根据监测目的而定 如研究对人体的危害，采样口离地面1.5-2m处；研究对植物、器物的影响，采样口高度与植物、器物高度相近（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 2、采样点布设方法和数目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功能区布点法网格布点法可用于调查面源，适用于污染源较为分散的情况。每个格中心设一个监测点，网格的大小视污染源强度、地区功能等因素而定。排放量大而源密集的城市，如中心区，网格可以小些，如每平

11、方千米设一个监测点；对排放量低的地区如城市郊区，可用大网格表示，如每四平方千米设一个监测点。同心圆布点方法：(1) 找出污染源中心，以此为圆心画同心圆 (2) 从圆心列出若干条放射线，射线与圆的交叉点为采样点位置 ( 射线至少五条 ) 。 (3) 同心圆的半径分别为 4 ， 10 ， 20 ， 40km ，每个圆上再分别设 4 ， 8 ， 8 ， 4 个采样点 ( 可视上风下风而灵活设定 ) 扇形布点方法： 这种布点法适用于调查点源。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，同时在

12、上风向设对照点。（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我国大气环境污染例行监测采样点设置数目市区人口(万人)SO2、NOX、TSP灰尘自然降尘量硫酸化速率4003456734-88-1112-2020-3066-1212-1818-3030-403、采样时间和频率 采样时间是指：每次采样从开始到结束所经历的时间。 可分为： 短期采样：如瞬时采样 长期采样：如连续一个月测定的降尘 间歇性采样：如二氧化硫、氮氧化物等 连续采样、自动监测：监测数据代表性好，但设备投资高 监测项目采样时间和采样频率二氧化硫

13、隔日采样，每天240.5小时，每年12个月氮氧化物同二氧化硫总悬浮颗粒物隔双日采样，每天连续240.5小时，每月56天，每年12个月灰尘自然降尘量每月采样302天，每年12个月硫酸盐化速率每月采样302天，每年12个月 采样频率：指一定时间范围内的采样次数课堂练习常规环境空气监测时，人口在五十万以上的城市至少应布设_。 A.二个点 B.三个点 C.四个点 D.五个点当监测大气污染物对人体危害时，监测采样点应距地面_米。 A.1.5-3 B.315 C.1025 针对高架污辱源，已知主导风向，要了解其对周边大气质量的影响，应采用以下哪种布点方式：A.网格布点 B.同心圆布点 C. 单个布点 D.

14、扇形布点三、采样方法和采样仪器本小节内容1）掌握大气样品的采集方法和采样仪器，方法包括直接采样法、富集浓缩采样法（其中富集浓缩采样法是重点和难点）；2）了解采样的效率及其评价方法；选择采样方法要考虑的因素1.污染物的存在状态2.污染物的浓度分布3.污染物的理化特性4.所用分析方法的灵敏性1.直接采样法被测组分浓度高分析方法灵敏度高2.浓缩采样法被测组分浓度低分析方法灵敏度不够高1、采样方法（1）直接采样法特点：快速迅捷，直接得到原气样1.注射器采样：喷漆车间苯系物测定2.塑料袋采样：烟道一氧化碳测定3.采样管采样 ：4. 真空瓶采样注射器塑料袋真空采气瓶示意图图3.6 真空采气瓶抽真空装置示意

15、图（2）富集采样法(1)溶液吸收法：二氧化硫、氮氧化物测定(2)低温冷凝法： 醛和烯烃测定(3) 固体阻留法 滤料阻留法：TSP 测定 填充柱阻留法：利用活性炭吸附芳香烃类的测定(4) 自然积集法对被采集物质溶解度要大或与被采集物质的化学反应速度快稳定时间长有利于下一步分析毒性小，价格低，易购买，可回收溶液吸收法1.吸收液的选择溶液吸收法2、使用的仪器A.气泡吸收管B.冲击式吸收管C.多孔筛板吸收管（瓶）注意：比较它们所能够盛装的吸收液量、允许的采样流量、气液接触状况、采样中的污染物吸收效率A 气泡吸收管尖嘴口宜小，采气速度慢，主要用于吸收气态或蒸汽态物质，管内可装510ml吸收液。吸收效率高

16、B 冲击式吸收管采气流量较大主要采集气溶胶，不适合气态或蒸汽态物质C ：U型多孔筛板吸收管气样在通过多孔板时被分散成级细的小气泡进入吸收液，从而提高吸收效率；规格大和小均可；适用于气态和蒸汽态污染物，也适合雾态气溶胶。A.吸附阻留法B.分配阻留法C.反应阻留法填充柱阻留法A 吸附阻留法1.填充剂 活性炭、硅胶、分子筛、高分子多孔微球等。2.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B 分配阻留法1.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2.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

17、集C 反应阻留法1.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2.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3.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滤料阻留采样法 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。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。eg：苯乙烯，三氯乙醛等

18、冷冻剂 冰盐水(10) 干冰乙醇(72) 液氨(183) 液态空气(190) 半导体制冷器仪器 冷阱，选择性过滤器，浓缩管低温冷凝法自然积集法1、降尘试样采集湿法（应用广泛）干法2、硫酸盐化速率试样的采集二氧化铅法碱片法气样流量计吸收管(缓冲瓶) 抽气泵（1）气态污染物采样器 （2）总悬浮物采样器（3） 可吸入颗粒物采样器 要明确：采样过程中流量控制的重要性2、 配套的采样仪器四、采样效率评价 采样效率：指在规定的采样条件下所采集到的污染物量占其总量的百分数1、气态和蒸汽态污染物采集效率评价 绝对比较法 评价方法 相对比较法（1）绝对比较法用标准气测定采样效率，采样效率K为：C1实测浓度C0配

19、制浓度（2）相对比较法 配制一定浓度范围的待测气体，串联23个采样管采集所配制的样品，采样效率K为： K应大于90，若K小于90，应串三个管使用2、采集颗粒物的效率评价（1） 颗粒数比较法（2） 质量比较法5、采样记录内容有：所采集样品被测污染物的名称及编号；采样地点和采样时间；采样流量、采样体积；采样时的温度、大气压力和天气状况；采样仪器，吸收液及采样时周围情况；采样者、审核者姓名等。6、空气中污染物浓度表示方法 (一）污染物浓度表示方法（1）单位体积空气中污染物的质量浓度（mg/m3或g/m3）；对 任何状态的污染物都适用。（2）体积比浓度（mL/m3或L/m3；ppm或ppb），仅适于气

20、态或蒸汽态物质。(二）气体体积换算 把现场状态下的体积Vt换算成标准状态下的体积Vo : Vo = Vt273 /(273+t)P/101.325练习题已知体积比，换算成质量浓度已知采样体积，以及所采样中的污染物质量，求污染物的质量浓度和体积比课堂练习气体浓度可用ppm和mg/m3表示，两者的关系是_（Cp以ppm表示的气体浓度；M表示分子量；C表示以mg/m3表示的气体浓度）。A.Cp(ppm)(22.4/M)C B.C(22.4/M)Cp(ppm) C.Cp(ppm)(22.4/C)M D.C(22.4/Cp)M 第三节 标准气体的配制 本节内容： 熟练掌握标准气体的制取和标准气体的配制方法，主要包括：静态配气法、动态配气法的具体配气方法以及相应的计算过程。 由于复杂的自然因素影响，污染源的多样性以及气体保存上的困难，标准气体在自然条件下很难取得，必须人工配制。制取方法因物质的性质不同而异。对挥发性较强的液态物质，可利用其挥发作用制取；不能用挥发法制取的可使用