(环境监测)第四章--大气和废气监测课件.ppt
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- 环境监测 第四 大气 废气 监测 课件
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1、LOGO第四章第四章 大气和废气监测大气和废气监测 中国矿业大学环测学院LOGO本章内容 大气污染概述大气污染概述 1 空气污染监测方案的制定空气污染监测方案的制定2空气污染的采集方法和采样仪器空气污染的采集方法和采样仪器4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5颗粒物的测定颗粒物的测定6降水监测降水监测7污染源监测污染源监测8大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样3LOGO第一节第一节 大气污染概述大气污染概述LOGOLOGOLOGO第一节第一节 大气污染概述大气污染概述分子状态污染物分子状态污染物沸点低,气体分子形式存在,并以分子状态进入大气,或者常温下液体,但挥发
2、性强,受热时易以蒸汽进入大气中。粒子状态污染物粒子状态污染物是分散在大气中的液体和固体颗粒。粒径大小在0.01-100 m之间,复杂的非均匀体系。LOGO第一节第一节 大气污染概述大气污染概述降尘降尘直径10 m 飘尘飘尘(IP)直径10 m烟烟 雾雾尘尘总悬浮颗粒物(TSP)是粒径小于100 m颗粒物的总称LOGO第一节第一节 大气污染概述大气污染概述大气污染物的时空分布特点大气污染物的时空分布特点 其产生原因首先是与污染源随时间的变化有关,其次是与大气环境条件随时间的变化有关,因素较为复杂,第三是与污染物在大气环境中的性质有关.LOGO第一节第一节 大气污染概述大气污染概述2006年1月全
3、国NO2总量空间分布 LOGO第一节第一节 大气污染概述大气污染概述全国已有180个地级以上城市(109个大气污染防治重点城市)实现了环境空气质量日报,其中90个地级城市(83个大气污染防治重点城市)还实现了环境空气质量预报,并通过地方电视台、电台、报纸或英特网站等媒体向社会发布。LOGO第一节第一节 大气污染概述大气污染概述v污染物浓度表示方法污染物浓度表示方法v(1)单位体积质量浓度()单位体积质量浓度(mg/m3或或g/m3)对对 任何状态的污染物都适用。任何状态的污染物都适用。v(2)体积比浓度()体积比浓度(mL/m3或或L/m3;ppm或或ppb),仅适于气态或蒸汽态物质。),仅适
4、于气态或蒸汽态物质。v气体体积换算气体体积换算v把现场状态下的体积换算成标准状态下的把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积体积:v Vo=Vt273P/(273+t)101.325v两种单位换算关系:两种单位换算关系:CV=22.4C m/MLOGO第二节第二节 大气环境监测方案的制订大气环境监测方案的制订v一、监测目的一、监测目的v二、调研及资料收集二、调研及资料收集v三、监测项目三、监测项目v四、监测站(点)的布设四、监测站(点)的布设v五、采样频率和时间五、采样频率和时间LOGO第二节第二节 大气环境监测方案的制订大气环境监测方案的制订v根据监测目的进行调查研究,收集必要的基础资料,然
5、后经过综合分析,确定监测项目,设计布点网络,选定采样频率、采样方法和监测技术,建立质量保证程序和措施,提出监测结果报告要求及进度计划等。LOGO第二节第二节 大气环境监测方案的制订大气环境监测方案的制订判断大气质量是否符合国家制定的大气质量标准 评价治理设施的效果 为大气质量标准的制定或修改提供资料 判断污染源造成的污染影响,为确定控制和防治对策提供依据 为研究大气扩散模式和污染浓度的预测预报提供数据 为保护全球的大气环境和地球气候及生态系统不被破坏及合理使用自然资源提出建议 LOGO第二节第二节 大气环境监测方案的制订大气环境监测方案的制订大气污染背景调查大气污染背景调查(一一)污染源分布及
6、排放情况污染源分布及排放情况(二)气象资料二)气象资料(三三)地形资料地形资料(四四)土地利用和功能分区情况土地利用和功能分区情况(五五)人口分布及人群健康情况人口分布及人群健康情况LOGO第二节第二节 大气环境监测方案的制订大气环境监测方案的制订v监测项目监测项目 LOGO第二节第二节 大气环境监测方案的制订大气环境监测方案的制订v采样时间和采样频率采样时间和采样频率 检 测 项 目采 样 时 间 和 频 率二氧化硫隔日采样,每天连续采(240.5)h,每月1416d,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,每天连续采(240.5)h,每月56d,每年12个月灰尘自然降尘量每月
7、采样(302)d,每年12个月硫酸盐化速率每月采样(302)d,每年12个月(1)应在采样点受污染最严重时期采样测定;(2)最高日平均浓度全年至少监测20d;最大一次浓度样品不得少于25个;(3)每日监测次数不少于3次。LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v布设采样点的原则和要求(1)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)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。(3)工业较密集的城区和工矿区,人口密度及污染物超标地区,要适当增设采样点;城市郊区和农村
8、,人口密度小及污染物浓度低的地区,可酌情少设采样点。(4)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。(5)各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化,使获得的监测数据具有可比性。(6)采样高度根据监测目的而定。LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v采样点数目LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v布点方法布点方法 1、功能区布点法、功能区布点法 2、网格布点法、网格布点法 3、同心圆布点法、同心
9、圆布点法 4、扇形布点法、扇形布点法 LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样上海世博会大气环境监测 LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v采样方法采样方法 LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样直接采样法直接采样法 LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v富集(浓缩)采样法富集(浓缩)采样法(1)(1)溶液吸收法溶液吸收法(2)(2)填充柱阻留法填充柱阻留法(3)(3)滤料阻留法滤料阻留法(4)(4)低温冷凝法低温冷凝法(5)(5)静电沉降法静电沉降法(6)(6)扩
10、散(或渗透)法扩散(或渗透)法 (7)(7)自然积集法自然积集法(8)(8)综合采样法综合采样法LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v溶液吸收法原理:当大气通过吸收液时,在气泡和溶液的界面上,有害物质分子由于溶解或化学反应,很快进入吸收液中,同时气泡中间的气体分子因本身的快速运动而扩散到气液界面上,迅速完成了有害物质的吸收过程。应用:吸收气态和蒸气状物质影响:物理因素(溶解性)、化学因素(反应)吸收液:水、水溶液、有机溶剂等。LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样吸收速度吸收速度:吸收速度是决定采样效率的关键。在气泡和吸吸收速度
11、是决定采样效率的关键。在气泡和吸收液的界面上由于溶解及化学反应而进入吸收液收液的界面上由于溶解及化学反应而进入吸收液LLCCAKw当伴有化学反应时,扩散到气液界面上的气体当伴有化学反应时,扩散到气液界面上的气体分子立即与溶液反应,转变为反应产物扩散到分子立即与溶液反应,转变为反应产物扩散到溶液中,因此吸收速度可以不考虑气体在液相溶液中,因此吸收速度可以不考虑气体在液相中的扩散,而只受膜内气相扩散所支配,吸收中的扩散,而只受膜内气相扩散所支配,吸收速率为:速率为:ggPAKw LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v选择吸收液的原则选择吸收液的原则:v与被测物质发
12、生化学反应快而且彻底,或者溶解度大以保证良好的采样效率;v被测物质被溶液吸收后稳定性要高,时间要长,能满足测定的时间需要;v污染物质被吸收后,应有利于下一步分析测定,最好能直接用于测定;v吸收液毒性要小,吸收剂要价格便宜,易得或者易回收。LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样 适用于采集气体和蒸气态物质,适用于采集气体和蒸气态物质,对气溶胶吸收不完全对气溶胶吸收不完全 原因:气溶胶微粒表面附有一层蒸汽,气泡通过溶液时,微原因:气溶胶微粒表面附有一层蒸汽,气泡通过溶液时,微粒不易倍完全吸收,扩散道气液界面上的速度慢。粒不易倍完全吸收,扩散道气液界面上的速度慢。LO
13、GO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v 空气以很高的速度冲击到装有吸收收液的瓶底。空气以很高的速度冲击到装有吸收收液的瓶底。v 对气溶胶吸收完全。对气溶胶吸收完全。v 对气态或蒸汽态物质,则因抽气速度过快,分子惯性小,对气态或蒸汽态物质,则因抽气速度过快,分子惯性小,吸收不够完全。吸收不够完全。LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样孔筛板吸收瓶(管)v 气泡被分散成小气泡,气泡被分散成小气泡,增大气液接触面和增大气液接触面和停留时间,降低气泡停留时间,降低气泡运动速度运动速度v 采样效率高采样效率高v 适合任何气样适合任何气样LOG
14、O第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v 当大气样品以一定流速通过内装有固体填充剂的采样管(长610cm,内径510mm玻璃管或塑料管)时,其中有害物质因吸附、溶解、化学反应和物理阻留等作用被阻留在填充剂上,达到浓缩的目的。v 1.吸附型填充柱v 2.分配型填充柱v 3.反应型填充柱LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样滤料阻留法滤料阻留法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。滤料常用纤维状滤料:滤纸、玻璃纤维滤膜,过氯乙烯滤膜
15、等。筛孔状滤料:微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v低温冷凝法低温冷凝法应用范围: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LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v自然积聚法 利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集大气中的被测物质 自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物标准集尘器干法采样集尘缸LOGO第三节第三节 大气环境监测
16、的布点和采样大气环境监测的布点和采样v采样仪器采样仪器 v一般组成:收集器收集器:捕集大气中欲测物质的装置,如气体:捕集大气中欲测物质的装置,如气体吸收管、填充柱、滤料采样夹、低温冷凝采样吸收管、填充柱、滤料采样夹、低温冷凝采样管。管。流量计流量计:测量气体流量,如孔口流量计、转子:测量气体流量,如孔口流量计、转子流量计流量计 采样动力采样动力:常用电动抽气泵:常用电动抽气泵LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样孔口流量计孔口流量计1.隔板;2.液柱;3.支架转子流量计转子流量计1.锥形玻璃管;2.转子LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的
17、布点和采样LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样2.颗粒物采样器(1)总悬浮颗粒物采样器LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样连续自动监测中,采用静电捕集法、连续自动监测中,采用静电捕集法、射线吸收法或光散射法射线吸收法或光散射法LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样采样效率采样效率v 指在规定的采样条件下所采集到的污染物量占其指在规定的采样条件下所采集到的污染
18、物量占其总量的总量的百分数。百分数。v v (一)采集气态和蒸汽态污染物效率评价方法(一)采集气态和蒸汽态污染物效率评价方法v 1.1.绝对比较法绝对比较法v 2.2.相对比较法相对比较法LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样v绝对比较法绝对比较法用标准气测定采样效率,采样效率用标准气测定采样效率,采样效率K为:为:K=C1/C0*100%C1实测浓度实测浓度 C0配制浓度配制浓度LOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样相对比较法相对比较法v 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:v K应大于9
19、0,若K小于90,应串三个管使用1003211CCCCKLOGO第三节第三节 大气环境监测的布点和采样大气环境监测的布点和采样采集颗粒物效率评价方法采集颗粒物效率评价方法v 采集颗粒数效率表示采集颗粒数效率表示 (所采集颗粒物粒数占总颗(所采集颗粒物粒数占总颗粒物粒数的百分数)。粒物粒数的百分数)。v 质量采集效率质量采集效率 (所采集颗粒物质量占颗粒物总质(所采集颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数)。量的百分数)。LOGO环境评价中的大气环境质量监测环境评价中的大气环境质量监测 v要进行大气环境质量现状监测,首先必须确定监测因子。监测因子筛选应与评价因子相同,选择等标排放量大的、属于行业有毒有
20、害特征污染物的、区域污染物浓度已达或接近环境空气质量标准限值的污染物。v在评价区内按以环境功能区为主兼顾均匀分布性的原则布点。一级评价项目,监测点不应少于10个;二级评价项目监测点数不应少于6个;三级评价项目,如果评价区内已有例行监测点可不再按排,否则,可布置13个点进行监测。LOGO环境评价中的大气环境质量监测环境评价中的大气环境质量监测监测目的布点方法布设要点模式验证,测定扩散参数,测定下风向下的浓度分布 扇形布点以污染源为中心,沿烟羽走向呈4590扇形内布设监测点为弄清多而分散污染源所引起的大气污染网络布点在监测范围内分成若干等面积方形网格,在网格内布设监测点为弄清某些特定区域污染影响功
21、能布点将监测范围按工业区、生活区等分成若干功能区,在各功能区内布设监测点为弄清某地区各风向方位的污染状况同心圆布点以污染源为中心画若干同心圆,在从圆心向各方位以22.5的角度画出射线,射线与圆周交点可选为监测点LOGO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v自学LOGO室内空气测定室内空气测定 我们所处的室内空间,小到车舱、卧室、书房等日常生活空间,大到图书馆、电影院、商场、超市、候车室、地下铁、工厂等人们日常起居、娱乐和工作公共场所。LOGO室内空气测定室内空气测定办公开车上下班睡觉LOGO室内空气测定室内空气测定人类活动燃料燃烧及加热建筑材料及装饰材料室外来源家
22、用电器LOGO室内空气测定室内空气测定 根据美国供暖制冷空调工程师学会首次提出了可接受的室内空气质量定义:LOGO室内空气污染物控制范围及污染判定表LOGO室内空气测定室内空气测定指由于室内引入能释放有害物质的污染源或室内空气通风不佳而导致室内空气中有害物质无论是从数量上还是种类上不断增加,并引起人的一系列不适症状的现象。LOGO室内空气测定室内空气测定 1.采样点的数量 2.采样点的位置 采样点室内通风率最低地方 采样点离墙壁应大于0.5m(避免墙壁的吸附作用或逸出干扰)3.采样点的高度:0.75-1.5m 4.室外对照采样点的设置 同一区域室外设1-2对照点;原来室外大气监测点做对比。注意
23、:室内采样点的分布应在固定监测点的 500m半径范围内。采样点布置采样点布置LOGO室内空气测定室内空气测定v 采样时间和频率采样时间和频率v (1)评价室内空气质量对人体健康影响时,至少监测1日,早、晚各采样1次。v (2)对建筑物的室内空气质量,在无人活动进行,至少监测1日,早、晚各采样1次。v 采样条件采样条件v (1)采样密封条件下;v (2)采样期间空气调节系统应停止v (3)早晨采样,前1天关闭门窗户,直至采样结束;v (4)采样前12h或采样期间出现大风停止。v 采样方法和采样仪器采样方法和采样仪器v 各个污染物检验方法中规定的和操作步骤进行。LOGO室内空气测定室内空气测定污染
24、物类型污染物类型主要污染物主要污染物挥发性有机污染物(挥发性有机污染物(VOCs)甲醛、苯系物等无机污染物无机污染物臭氧、氨、氮氧化物等可吸入颗粒物可吸入颗粒物PM10、PM2.5生物性污染物生物性污染物空气或者微尘中的病毒、细菌等放射性污染物放射性污染物氡LOGO室内空气测定室内空气测定直接来源:为脲醛树脂,酚醛树脂等用于黏合剂中的原料。间接来源:主要是使用黏合剂的人造板和家具,涂料、油漆及香烟等也会产生甲醛污染。LOGO室内空气测定室内空气测定甲醛的监测方法 酚试剂分光光度法(1)v 原理v 空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪,嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物,根据颜色深浅,用分光
25、光度法测定。LOGOLOGO室内空气测定室内空气测定建筑材料的有机溶剂;各种油漆的添加剂和稀释剂;防水材料的添加剂;空气消毒剂和杀虫剂的溶剂。LOGO室内空气测定室内空气测定 苯、甲苯、二甲苯监测方法苯、甲苯、二甲苯监测方法 气相色谱法气相色谱法1 1 1.方法原理v 空气中苯、甲苯和二甲苯用活性炭管采集,然后经热解吸或用二硫化碳提取出来,再经聚乙二醇6000色谱柱分离,用氢火焰离子经检测器检测,以保留时间定性,峰高定量。v 2.采样及样品保存v 在采样地点打开活性炭管,两端孔径至少2mm,与空气采样器入气口垂直连接,以0.5Lmin的速度,抽取10L空气。采样后,将管的两端套上塑料帽,并记录
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