大气环境监测课件-污染源监测

空气污染源可分为固定污染源和流动污染源。

固定污染源又分为有组织排放源和无组织排放源。有组织排放源：烟道、烟囱、排气筒等排放设施。无组织排放源：生产装置在生产过程中产生的废气不通过排气筒等设施，而是直接无规律向外排放的污染源。

流动污染源系指汽车、火车、轮船、飞机等燃油交通运输工具。排放的废气中既包含固态的烟尘和粉尘，也包含气态、蒸汽态和气溶胶态的多种有害物质。第一节固定污染源监测一、监测目的与要求1.监测目的检查是否符合国家或地方排放标准和总量控制要求；评价环境保护设施的性能和运行情况，以及污染防治措施的效果；为污染源的管理提供技术依据。2.监测内容废气排放量(m3/h)、废气中有害物质的排放浓度（mg/m3）、有害物质的排放量（kg/h）、烟尘排放浓度和排放量。3.监测要求日常监督性监测，正常运行工况相同，生产负荷达到设计生产能力的75％及以上，根据生产过程变化特点和周期进行系统监测。对无组织排放污染源：在监控点采集空气样品，捕捉最高浓度。在计算废气排放量和污染物质排放浓度时，要使用标准状况下的干气体体积。二、采样点的布设1.采样断面位置将采样断面设在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径处，或距上述部件上游方向不小于3倍直径处。采样断面的气流速度最好在5m/s以上。2.采样孔尽可能地少开采样孔，一般开两个互成90°的孔。采样孔内径一般应不小于80mm。采样孔管长不大于50mm。当采样孔仅用于采集气态污染物时，其内径应不小于40mm。不使用时应该用盖板、管堵或管帽封闭。

3.采样点数目及位置圆形烟道：矩形烟道：三、基本状态参数的测量在计算有害物质排放浓度和废气排放量时，需要采用气体状态方程式将待测气体体积换算为标准状态下（0℃、101.3kPa）的干气体积完成换算需要测定以下基本参数：烟气的温度、烟气的压力、烟气的平均流速、烟气的体积、烟气的含湿量。1.温度：温度测量仪器主要是长杆玻璃水银温度计和热电偶温度计，实测温度应在温度计全量程10％～90％的范围内。2.压力：测压管：常用的测压管有两种，即标准皮托管和S型皮托管；压力计：常用的压力计有U形压力计、斜管式微压计和大气压力计3.流速和流量的计算

标准状况下的烟气密度（ρnd）测量状态下的烟气密度（ρs）当干烟气成分与空气近似，烟气露点温度在35～55℃之间，烟气绝对压力在97～103kPa之间时，vs可按下列简化式计算平均流速：湿烟气流量：标准状况下干烟气流量按下式计算四、含湿量的测定含湿量的测定方法有重量法、冷凝法、干湿球法等五、烟尘浓度的测定1.原理烟气中的烟尘被阻留在滤尘装置的滤料上，根据滤尘装置采样前后的质量差和采样体积，求出单位体积烟气中的含尘量。2.采样装置烟尘采样系统通常由采样管、颗粒物捕集器、干燥器、流量计量和控制装置、抽气泵等组成

3.采样类型移动采样是用一个滤筒在已确定的采样点上移动采样，各点的采样时间相同，计算出采样断面的平均浓度。这是目前普遍使用的方法。定点采样是为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟尘的平均浓度，在每个测点上采一个样，求出采样断面的平均浓度，并可了解烟道断面上颗粒物浓度的变化情况。间断采样对有周期性变化的排放源，根据工况变化及其延续时间，分段采样，然后求出其时间加权平均浓度。4.等速采样方法普通采样管法（预测流速法）、皮托管平行测速采样法、动压平衡型采样管法和静压平衡型采样管法等

六、烟气黑度的测定烟气黑度是以人的视觉检测烟气中烟尘相对浓度的指标，简单易行、成本低廉、检测迅速，适合反映燃煤类烟气中烟尘的排放情况1.林格曼黑度图法用目视观察来比较林格曼烟气黑度图与烟气的黑度，从而确定固定污染源排放烟气的黑度。适用于对固定污染源排放的灰色或黑色烟气在排放口黑度的监测，不适合其他颜色烟气的监测。2.烟气望远镜法测烟望远镜是在望远镜内安装了一个圆形光屏板，光屏板的一半是透明玻璃，一半是0～5级林格曼黑度标准图（见图8-26）。观测时，在同一天空背景下，根据观测烟囱出口烟气的颜色与光屏另一半的标准黑度图对比，确定烟气黑度的级别。3.光电测烟仪法该方法使用测烟仪内的光学系统收集烟气的图像，把烟气的透光率与仪器内安装的标准黑度板透光率（黑度板透光率是根据林格曼分级定义确定的）比较，经光学系统处理后，用光电检测系统把光信号转换成电信号，自动显示和打印烟气的林格曼黑度级数。利用该仪器测定烟气黑度，可以排除人视力因素的影响。七、石棉尘的测定石棉尘是指温石棉、青石棉、铁石棉、透石棉等石棉尘中能够被吸入并沉着于肺泡中的呼吸性石棉，具体指宽度小于3μm，长度大于5μm，长宽比大于3:1的石棉纤维。石棉尘的测定方法为镜检法。方法原理是，抽取烟道中一定量的含石棉尘气体，使之通过采样滤膜。阻留在滤膜上的石棉尘经过透明固定后，在显微镜下计数。根据采样体积计算出单位体积排气中石棉尘的根数。八、烟气组分的测定烟道排气组分包括主要气体组分和微量有害气体组分主要气体组分为氮、氧、二氧化碳和水蒸汽等，测定这些组分的目的是考察燃料燃烧情况，并为烟尘测定提供计算烟气密度、分子量等参数的数据。有害组分为一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和硫化氢等。一）样品采集不需要多点采样，不需要等速采样，采样管入口可与气体方向垂直，或背向气流1.化学采样法：通过采样管将样品抽到装有吸收液的吸收瓶或装有固体吸收剂的吸收管、真空瓶、注射器或气袋中。

2．仪器直接测试法：通过采样管、颗粒物过滤器、除湿器，用抽气泵将样气送入分析仪器中，直接测定气态污染物的含量。烟气采样装置与大气采样装置基本相同，所不同之处是由于烟道气温度高、湿度大、烟尘及有害气体浓度大并具有腐蚀性，故在采样管头部要安装烟尘过滤器（滤料），采样管需要加热或保温并且要耐腐蚀，以防止水蒸气冷凝而引起被测组分损失。采样管多采用不锈钢材料制作。二）主要组分的测定烟气中的氮、氧、二氧化碳、一氧化碳等主要组分，可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器分析法测定。1.奥氏气体分析器吸收法用不同的吸收液分别对烟气中各组分逐一进行吸收，根据吸收前后烟气体积的变化，计算各组分在烟气中所占体积百分数。

二氧化碳：用氢氧化钠和氢氧化钾溶液吸收。通过测量吸收前后气体体积的差值。预先消除H2S和SO2的影响。 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+2KOH=K2CO3+H2O氧气：焦性没食子酸(邻苯三酚)的碱性溶液可吸收氧气，生成六氧基联苯钾，据此测定气体中的O2含量。首先焦性没食子酸在碱性溶液中生成焦性没食子酸钾：C6H3(OH)3+3KOH＝C6H3(OK)3+3H2O焦性没食子酸钾再与氧气发生反应，吸收氧气。其反应式如下：一氧化碳：一氧化碳采用氯化亚铜的氨性溶液吸收。但该吸收剂还能吸收O2、乙烯等气体，故在吸收测定CO之前应先将O2除去。另外，吸收后的混合气中含有大量NH3，影响剩余气体体积测定。应让气体通过H2SO4溶液除去氨气，才能准确测定剩余气体体积。当烟气中的CO2、O2、CO被吸收后，剩余的气体主要是N2。用奥氏气体分析仪测定烟气成分时，由于氧的吸收液既能吸收氧也能吸收二氧化碳，故应按CO2、O2、CO的顺序进行测定，不得反向操作，并及时记录操作程序。2.仪器分析法氧气含量可用膜电极式氧分析仪法、热磁式氧分析仪法、氧化锆氧分析仪法等方法测定。一氧化碳可用定电位电解仪法和非分散红外分析仪法测定。三）有害组分的测定烟气中有害组分测定方法的选择根据组分的含量而定。当含量较高时，一般选用化学容量分析方法，例如，烟气中SO2的测定多选用碘量法，烟气中NOx的测定多选用中和滴定法。当含量较低时，可选用各种仪器分析方法，如分光光度法、电化学分析法、气相色谱法等，其方法原理大多与空气中气态有害组分的相同。烟气中部分有害组分的测定方法列于表8-7中。九、烟尘组分的测定测定烟尘（包括气溶胶）中的有害组分时，先用烟尘采样装置将烟尘捕集在滤筒上，再采用适当的方法对滤尘装置阻留下来的烟尘进行预处理，将被测组分提取出来，制成溶液，再根据不同组分的测定方法分别进行测定。如果要测定烟尘和气体中某种有害组分的总量，应在烟尘采样系统中串接捕集气态组分的吸收瓶，然后将二者合并，经处理制备成样品溶液后测定。例如，测定烟气中氟化物代总量时，应将烟尘和吸收液于酸溶液中加热蒸馏分离后测定；用玻璃纤维滤筒和冲击式吸收瓶串联采集气溶胶态和蒸气态的沥青烟，用有机溶剂提取后测定。第二节流动污染源监测一、污染物的来源汽车排放污染物的来源有三个方面。一是排气，即由排气管排出的废气，其中含有CO、烃类（HC）、NOx、硫化物等污染物；二是窜缸混合气，它是从活塞环与气缸的间隙漏入曲轴箱，再由曲轴箱通风管排出的未燃烧的燃料混合物，其主要成分是HC；三是燃油蒸发，从油箱、浮子室、油管接头等处挥发的燃油进入大气，其主要成分也是HC。排气污染约占汽车总排放污染物的55％，窜缸混合气占25％，剩余20％为蒸发掉的燃料。二、机动车运行状态及排气特点汽车排气中污染物含量与汽车行驶状态（运行工况）有关。当汽车处于怠速、匀速、加速、减速等不同运行工况时，污染物的排放量变化很大。怠速：是指汽车发动机无负荷状态下，以最低供油量进行运转的工况。当汽车处于怠速工况时，汽车发动机在运转而汽车是静止不动的。2.匀速发动机低速运转时CO排放量较高，当转速增加时很快降低，至中速后变化不大。这是因为化油器供给发动机的空燃比随流量的增加接近于理论空燃比。随着发动机转速的提高，由于气缸中气体的扰动加强，加大了火焰传播速度，同时也减少了热损失，使NOx的排放量有所增加。3.加速进行加速时，在整个工况过程中应尽可能使加速度恒定。当踩下油门加速时，由于要求发动机输出较大的功率，需提高气缸内燃气的温度，因此会产生大量的NOx。而且由于加速装置工作，混合气很浓，引起不完全燃烧，导致CO、HC的排放量也增加。4.减速突然松开油门时，节气门急速关闭，在进气管内产生瞬时的强真空，吸入过量的燃料，结果一方面造成节气门关小，进气量减少，另一方面燃料迅速增多，形成过浓混合气。此外，气缸内压缩压力降低，燃烧温度也降低，燃料燃烧不完全，CO生成量增加，而且冷熄区加大，HC生成量亦增加，但几乎无NOx排放。三、排气样品采集1.机动车运行状态调节怠速：离合器处于接合位置，变速器置空档（对于配置自动变速箱的汽车，应处于停车或P档位）。采用化油器的供油系统，其阻风门处于全开位置。油门踏板与手油门处于松开位置。加速：在发动机怠速下，迅速但不猛烈地踏下油门踏板，并保持此位置。在整个工况过程中，应尽可能使加速度恒定。减速：在所有减速工况时间内，应使油门踏板完全松开，离合器结合；当车速降至10km/h时，使离合器脱开，但不操作变速杆。等速：应保持油门踏板位置不变，避免关闭节气门。2.采样位置汽油车污染物测定要求采样管插入排气管深度不小于300mm，。取样探头与排气管的横截面之比不应小于0.05。柴油机车烟度测量采样时，要求排气管的连接管有一段直管，采样头前方的直管长度不小于连接管内径的6倍，后方直管长度不小于连接管内径的3倍。取样探头插入排气管后，应保证取样探头基本居于排气管中间位置，且与汽车排气管基本保持平行。3.样品采集排气采样采用定容取样系统（CVS）稀释空气由鼓风机8抽进混合室2。稀释的废气和吸进的空气量由测量器7测定。大部分废气与空气的混合物被排出取样器，并由测量器7测量排出气体的体积。仅有一小部分混合物被收集在6（袋）中。四、排气中气态污染物的测定根据CO和碳氢化合物对红外光有特征吸收的原理测定排气中的这两种污染物。一般使用非色散红外吸收监测仪，可直接显示CO和碳氢化合物的测定结果（体积比）。氮氧化物用化学发光法或非扩散紫外线谐振吸收法测定。五、机动车排气烟度的测定碳烟是机动车燃料不完全燃烧的产物。其组分复杂，但主要由直径0.1～10μm的多孔炭聚合体(占85％以上)组成，它往往吸附有SO2、多环芳径等有害物质。由于燃烧机理不同，柴油机在扩散燃烧阶段容易产生碳烟，而汽油机产生的碳烟比柴油机少得多。排气烟度是描述由汽车发动机燃烧产生，并经排气管排出的气体和固体混合物颜色黑暗程度的物理量。排气烟度的测量分为不透光烟度法和滤纸烟度法。1.滤纸式烟度法在规定的时间内，用一只活塞式抽气泵从柴油机排气管中抽取一定体积的排气，使之通过一定面积的白色滤纸。排气中的炭粒被阻留在滤纸上，将滤纸染黑，其烟度与滤纸被染黑的强度相关。用光电测量装置测量洁白滤纸和染黑滤纸对同强度入射光的反射光强度，依据下式确定排气的烟度值(以波许烟度单位表示)。规定洁白滤纸的烟度为零，全黑滤纸的烟度为10。2.不透光烟度计法被测气体封闭在一个内表面不反光的容器内，发射光通过一定长度（有效长度应为430mm）的烟，用入射光通过并到达接收器的比例来判定介质的遮光性能。不透光烟度计和取样系统的主要组成部件至少应包括取样探头、取样软管、光发射器、光接收器、电磁阀、测量气室及其温度调节装置、校准室、样气入口通道、环境空气入口通道、发动机转速传感器端口（可选件）等。六、机动车燃油蒸发污染物的测定燃油蒸发污染物是指从车辆的燃料（