Chapter3空气及废气监测课件.ppt
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- Chapter3 空气 废气 监测 课件
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1、第一节第一节 空气污染基本知识空气污染基本知识第二节第二节 空气污染监测方案的制订空气污染监测方案的制订第三节第三节 空气样品的采集方法和采样仪器空气样品的采集方法和采样仪器第四节第四节 气态和蒸气态污染物质的测定气态和蒸气态污染物质的测定第五节第五节 颗粒物的测定颗粒物的测定 第六节第六节 降水监测降水监测第七节第七节 污染源监测污染源监测 第八节第八节 标准气体的配制标准气体的配制一、大气、空气和空气污染一、大气、空气和空气污染对人类有影响的:对人类有影响的:距地面距地面10km地球地球半径半径大气大气厚度厚度氮氮78.06%氧氧20.95%氩氩0.93% 其他气体其他气体0.1%有害物质
2、有害物质:烟烟尘、二氧化硫、氮氧尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化物、一氧化碳、碳氢化合物等化合物等 图片来源:国家地理杂志图片来源:国家地理杂志 空气污染对人体的空气污染对人体的危害途径:呼吸道吸入;危害途径:呼吸道吸入;随食物和饮水摄入;体随食物和饮水摄入;体表接触侵入。表接触侵入。空气污染对人体健康的危害空气污染对人体健康的危害 5. 光化学氧化剂:光化学氧化剂: 臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用,运动时则吸入更严重。有刺激作用,运动时则吸入更严重。 3. 一氧化碳:所有大气污染物中散布最广的一种,严重一氧化碳:所有大气污染物中散布最广的一种,
3、严重阻碍血液输氧,引起缺氧中毒。羰基铁配位化合物阻碍血液输氧,引起缺氧中毒。羰基铁配位化合物 4. 氮氧化物:氮氧化物: NO2对呼吸器官有刺激性,可引起肺水对呼吸器官有刺激性,可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病,若与肿、慢性支气管炎等疾病,若与SO2共存,则危害更重。共存,则危害更重。 2. 二氧化硫:损害肝脏。且由于二氧化硫:损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染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。物共存,吸入之后产生的复合作用危害更大。 1. 大气颗粒物:颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中大气颗粒物: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的对组织的影响
4、。的位置;化学组成决定沉积位置上的对组织的影响。(一)工业企业排放的废气(一)工业企业排放的废气三、空气污染源三、空气污染源表表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物各类工业企业向空气排放的主要污染物部门部门企业类别企业类别排排 出出 主主 要要 污污 染染 物物电力电力火力发电厂火力发电厂烟尘、烟尘、SO2、NOx、CO、苯并芘等、苯并芘等冶金冶金钢铁厂钢铁厂有色金属冶炼厂有色金属冶炼厂焦化厂焦化厂烟尘、烟尘、SO2、CO、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等烟尘烟尘(Cu、Cd、Pb、Zn等重金属等重金属)、SO2等等烟尘、烟尘、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烃类
5、等、酚、苯、萘、烃类等化工化工石油化工厂石油化工厂氮肥厂氮肥厂磷肥厂磷肥厂氯碱厂氯碱厂化学纤维厂化学纤维厂硫酸厂硫酸厂合成橡胶厂合成橡胶厂农药厂农药厂冰晶石厂冰晶石厂SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烃类等、氰化物、氯化物、烃类等烟尘、烟尘、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶等、硫酸气溶胶等烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等氯气、氯化氢、汞蒸气等氯气、氯化氢、汞蒸气等烟尘、烟尘、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等、甲醇、丙酮等SO2、NOx、砷化物等、砷化物等烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等砷化
6、物、汞蒸气、氯气、农药等砷化物、汞蒸气、氯气、农药等氟化氢等氟化氢等机械机械机械加工厂机械加工厂仪表厂仪表厂烟尘等烟尘等汞蒸气、氰化物等汞蒸气、氰化物等轻工轻工灯泡厂灯泡厂造纸厂造纸厂烟尘、汞蒸气等烟尘、汞蒸气等烟尘、硫醇、烟尘、硫醇、H2S等等建材建材水泥厂水泥厂水泥尘、烟尘等水泥尘、烟尘等(二)交通运输工具排放的废气(二)交通运输工具排放的废气 (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(IP)。 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
7、、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。 (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:mVcMc4 .22 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
8、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。(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类别类别必测项目必测项目按地方情况增加的必按地方情况增加的必测项目测项目选测项目选测项目空气污染物监测空气污染物监测TSP、SO2、NOx、硫酸盐、硫酸盐化速率、灰尘化速率、灰尘自然沉降量自然沉降量CO、总氧化剂、总、总氧化剂、总烃、烃、PM10、F2、HF、B(a)P、Pb、H2S、光化学氧化剂光化学氧化剂CS2、Cl2、氯化氢、硫酸雾、氯化氢、硫酸雾、HCN、NH3、Hg、Be
9、、铬酸、铬酸雾、非甲烷烃、芳香烃、苯雾、非甲烷烃、芳香烃、苯乙烯、酚、甲醛、甲基对硫乙烯、酚、甲醛、甲基对硫磷、异氰酸甲酯等磷、异氰酸甲酯等 空气降水监测空气降水监测pH、电导率、电导率K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42、NO3、Cl表表3.2 3.2 空气污染常规监测项目空气污染常规监测项目(一)布设采样站(点)的原则和要求(二)采样站(点)数目的确定表表3.3 我国空气环境污染例行监测采样点设置数目我国空气环境污染例行监测采样点设置数目市区人口市区人口/万人万人SO2、NOx、TSP灰尘自然沉降量灰尘自然沉降量硫酸盐化速率硫酸盐化速率400720 3030 40(三)采样
10、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.扇形布点法表表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站推荐的城市空气自动监测站(点点)数目数目市区人口市区人口/万人万人可吸入颗粒物可吸入颗粒物SO2NOx氧化剂氧化剂CO风向、风速风向、风速100221111100 400552222400 80088434280010105453图图3.1 3.1 网格布点法网格布点法图图3.2 同心圆布点法同心圆布点法图图3.3 扇形布点法扇形布点法表表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大气稳定
11、度最大浓度出现位置(相当于烟囱高度的倍数)不稳定5 10中性20左右稳定40以上 采样频率系指在一个时段内的采样次数。 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。表表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间监测项目采样时间和频率二氧化硫隔日采样,每天连续采样240.5 h,每月1416 d,每年12个月二氧化氮(或氮氧化物)同二氧化硫总悬浮颗粒物隔双日采样,每天连续采样240.5 h,每月56 d,每年12个月灰尘自然沉降量每月采样302 d,每年12个月硫酸盐化速率每月采样3
12、02 d,每年12个月表表3.7 3.7 污染物监测数据统计有效性的规定污染物监测数据统计有效性的规定污染物污染物取值时间取值时间数据有效性规定数据有效性规定SO2、NOx、NO2年平均年平均每年至少有分布均匀的每年至少有分布均匀的144个日均值个日均值,每月至少有分布均匀的,每月至少有分布均匀的12个日均值个日均值TSP、PM10、Pb年平均年平均每年至少有分布均匀的每年至少有分布均匀的60个日均值,个日均值,每月至少有分布均匀的每月至少有分布均匀的5个日均值个日均值SO2、NOx、NO2、CO日平均日平均每日至少有每日至少有18 h的采样时间的采样时间TSP、PM10、B(a)P、Pb日平
13、均日平均每日至少有每日至少有12 h的采样时间的采样时间SO2、NOx、NO2、CO、O31小时平均小时平均每小时至少有每小时至少有45 min的采样时间的采样时间Pb季平均季平均每季至少有分布均匀的每季至少有分布均匀的15个日均值,个日均值,每月至少有分布均匀的每月至少有分布均匀的5个日均值个日均值F月平均月平均每月至少采样每月至少采样15 d以上以上植物生长季植物生长季平均平均每一个生长季至少有每一个生长季至少有70%个月平均值个月平均值日平均日平均每日至少有每日至少有12 h的采样时间的采样时间1小时平均小时平均每小时至少有每小时至少有45 min的采样时间的采样时间 根据污染物的存在状
14、态、浓度、理化性质及监测方法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。选择采样方法和仪器。 尽可能选择国家标准方法尽可能选择国家标准方法空气和废气监测分析方空气和废气监测分析方法法(第四版)(第四版)(一)注射器采样(一)注射器采样(二)塑料袋采样(二)塑料袋采样(三)采气管采样(三)采气管采样(四)真空瓶采样(四)真空瓶采样图图3.5 真空采气瓶示意图真空采气瓶示意图图图3.6 真空采气瓶抽真空装置示意图真空采气瓶抽真空装置示意图图图3.4 采气管示意图采气管示意图(一)溶液吸收法(一)溶液吸收法图图3.7 气体吸收管(瓶)示意图气体吸收管(瓶)示意图(二)填充柱阻留
15、法 吸附型填充柱,分配型填充柱,反应型填充柱。颗粒状填充剂颗粒状填充剂抽气泵抽气泵 空气空气图图3.9 3.9 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图(四)低温冷凝法(五)静电沉降法(六)扩散(或渗透)法(七)自然积集法(八)综合采样法(八)综合采样法图图3.11 3.11 标准集尘器示意图标准集尘器示意图图图3.12 3.12 干法采样集尘器示意图干法采样集尘器示意图1. 降尘试样采集2. 2. 硫酸盐化速率试样的采集硫酸盐化速率试样的采集(七)自然积集法(一)组成部分 收集器,流量计,采样动力。图图3.13 几种常用的流量计示意图几种常用的流量计示意图孔口流量计孔
16、口流量计1.隔板;隔板;2.液柱;液柱;3.支架支架转子流量计转子流量计1.锥形玻璃管;锥形玻璃管;2.转子转子(二)专用采样器(二)专用采样器 1. 空气采样器空气采样器收集器收集器流量计流量计采样泵采样泵定时器定时器NOX氧化管氧化管2. 颗粒物采样器颗粒物采样器(1)总悬浮颗粒物采样器)总悬浮颗粒物采样器(2)可吸入颗粒物采样器)可吸入颗粒物采样器图图3.17 TSP3.17 TSP采样器实物照片采样器实物照片 (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%ccK10001 %1003211ccccK(二)采集颗粒物效率的评价方法 被测污染物的名称及编号; 采样地
17、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。 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。 来源于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。 测定方法:分光光度法、恒电流库仑滴定法。 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)。 NO为无色、无
18、臭、微溶于水的气体,在空气中易被氧化成NO2。NO2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。 测定方法:盐酸萘乙二胺分光光度法、原电池库仑法。图图3.23 原电池库仑法测定原电池库仑法测定NOx原理示意图原理示意图 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:气相色谱法(GC)、汞置换法。 总氧化剂是空气中除氧以外的那些显示有氧化性质的物质,一般指能
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