《环境监测》第三章 空气和废气监测(200P).ppt

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1、第三章空气和废气监测,本章内容,第一节 空气污染基本知识第二节 空气污染监测方案的制定第三节 空气污染的采集方法和采样仪器第四节 气态和蒸气态污染物质的测定第五节 颗粒物的测定第六节 降水监测第七节 污染源监测第八节 标准气体的配制,第一节 空气污染基本知识,本节内容包括：一、大气、空气和空气污染二、空气污染的危害三、空气污染源四、空气中污染物及其存在状态四、空气中污染物的时空分布特点五、空气中污染物的浓度表示方法,一、大气、空气和空气污染,大气污染的定义：大气污染 人类的生产或生活活动造成大气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限，并保持一定时间使大气质量恶化的现象。清洁干燥的空气成分(比例图

2、)氮：78.06%氧：20.95%氩：0.93%其它气体,清洁干燥的空气成分图,二、空气污染的危害,对人的危害对动植物的危害对材料的损坏对大气的影响,对人的危害,1.急性危害：在某种特定条件下(谷地，盆地，无风或微风)出现逆温层，并且有排出大量污染物的污染源，以使排放污染物扩散不出去，或是发生某种污染物的泄露事故，以使大气污染物浓度骤然增加，造成大气污染急性危害。(相关内容)2.慢性危害 低浓度污染物长期作用于人体，会产生慢性远期效应，这种效应对人体的危害叫慢性危害，不易引起人们注意，很难鉴别。(相关内容),大气污染对人的危害急性,1.1952年伦敦烟雾事件，四天内死亡4000人2.1930年

3、，比利时马斯河谷烟雾事件，死亡60人3.1948年，美国多诺拉事件,大气污染对人的危害慢性,1.1961年日本四日市哮喘事件：1955年以来，工业废气，粉尘，SO2年排放量13万吨，大气中SO2浓度超标56倍，500m厚的烟雾中漂浮着多种有毒气体和重金属粉尘。重金属微粒与SO2形成硫酸烟雾。1961年，哮喘病发作，患者中慢性气管炎占25%，支气管哮喘占30，哮喘支气管炎占10，肺气肿及其它呼吸道疾病占5，1967年，一些患者自杀，1971年，全市确认病人817人，死亡10人。,2.日本一所小学720名学生几乎全患气管炎3.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

4、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4.放射性慢性危害癌变，不育，遗传变异,1.70年代初，美国空气污染造成经济损失250亿美元/年2.臭氧使美国每年森林农作物经济损失超过30亿美元3.哥伦比亚的炼铜厂S02污染，使该厂南部52英里内30的树木，南部33英里内60的树木死亡或者严重受损。,对动植物的危害,对材料的损坏,是城市地区经济损失的一大原因 SO2,H2O,H2S使PbSO4PbS 白黑，油画变黄，腐蚀材料，腐蚀建筑材料，使橡胶制品脆裂，损坏艺术品，使有色材料退色。颗粒物沉积在

5、高压浅色绝缘器件上，高湿度时可变为导体造成短路。比如电视机爆炸。,大气中的污染物能改变大气的性质和气候的形式。1.CO2吸收地面的辐射，颗粒物对阳光的散射作用能改变地面温度，使温度上升或者下降2.细的颗粒物可降低能见度，使降水增加，雾增加3.改变大气的电学性质4.酸雨，已使世界上一些地区生态受到明显的伤害。造成酸雨的原因：SO2,NO2，我国南方酸雨比较严重,对大气的影响,三、空气污染源,火山爆发自然源 森林火灾等 工业企业排放的废气人工源 家庭炉灶与采暖设备排放的废气 交通运输工具排放的废气,室内空气污染,工业企业排放的废气,工业企业排放量最大的是以煤和石油为燃料，在燃烧过程中排放的粉尘、S

6、O2、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。见表3-1,交通运输工具排放的废气,主要是交通车辆、轮船、飞机排出的废气 汽车数量大，排放的污染多，集中在大城市。主要污染物有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物和黑烟。美国大气污染80%来自汽车的尾气。造成光化学烟雾污染等。,家庭炉灶与取暖设备排放的废气,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,化学型污染 室内污染源的分类 物理性污染 生物性污染 放射性污染 有毒有害

7、污染因子指标室内空气的质量表征 舒适性指标,四、空气中污染物及其存在状态,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，下列两种方法进行分类 一次污染物 1.按形成过程分类 二次污染物 分子状态污染物 2.按存在状态分类 粒子状态污染物,一次污染物,直接从各种污染源排放到空气中的有害物质，常见的有：SO2,CO,NOX(NO,NO2)颗粒物，其中包括毒重金属，3,4-苯并芘(BaP),一次污染物之间以及它们与空气正常组分之间的反应产生的新的污染物 臭氧，醛类，过氧乙酰硝酸酯，(光化学氧化剂)，硫酸雾，硝酸雾等。(美国洛杉基的光化学烟雾事件),二次污染物,分子状污染物,沸点低，气体分

8、子形式存在，并以分子状态进入大气，或者常温下液体，但挥发性强，受热时易以蒸汽进入大气中。如：SO2,CO,NO2,HCN,苯,汞,NH3,H2S,Pb,Cd,氟化物等,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。直径10 m为降尘直径10 m为可吸入颗粒物或飘尘（IP）总悬浮颗粒物（TSP）是粒径小于100 m颗粒物的总称。,粒子状污染物,某些固体物质在高温下由于蒸发或升华作用变成气体逸散于大气中，遇冷后又凝聚成微小的固体颗粒悬浮于大气中构成烟。粒径在0.011m。雾是由悬浮在大气中的微小液滴构成的气溶胶 气溶胶：颗粒直径小于10m，固、液粒（滴）于大

9、气中的分散系，有胶体的某些性质。分散性气溶胶：固液在破碎、振荡、气流通过时，因其小微粒悬浮于大气中形成。（粒度大，粒度分散范围大）凝聚性气溶胶：加热时蒸汽分子遇冷凝聚成液固体微粒分散于大气中。（粒度小、分散均匀）烟雾指烟和雾共同构成的固、液混合态气溶胶 尘是分散在大气中的固体微粒。,五、空气中污染物的时空分布特点,空气污染物随时间、空间变化大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。污染源的类型、排放规律及污染物的性质不同，其时空分布特点也不同。为反映污染物浓度随时间变化，在空气污染监测中提出时间分辨率的概念，要求在规定的时间内反映出污染物浓度变

10、化(如急性危害的分辨率为3min)。,六、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），仅适于气态或蒸汽态物质。(二）气体体积换算把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积:Vo=Vt273P/(273+t)101.325两种单位换算关系：CV=22.4Cm/M,测定某采样点大气中的NOx时，用装有5mL吸收液的筛板式吸收管采样，采样流量为0.30L/min，采样时间为1h，采样后用分光光度法测定并计算得知全部吸收液中含2.0 gNOx，已知采样点的温度为5，大

11、气压力为100kPa，求气样中的NOx含量。,解：（1）求采样体积Vt和V0,（2）求NOx的含量（以NO2计）用mg/m3表示时：,第二节空气污染监测方案的制定,一、监测目的二、调研及资料收集三、监测项目四、监测站（点）的布设五、采样频率和时间,制定大气污染监测方案的程序,首先要根据监测目的进行调查研究，收集必要的基础资料，然后经过综合分析，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。,1.通过对大气环境中主要污染物质进行定期或连续地监测，判断大气质量是否符合国家制定地大气质量标准，并为编写大气环境质量状况评价报告提

12、供数据2.为研究大气质量地变化规律和发展趋势，开展大气污染的预测预报工作提供依据3.为政府部门执行有关环境保护法规，开展环境质量管理、环境科学研究及修订大气环境质量标准提供基础资料和依据,一、大气污染监测的目的,二、调研及资料收集,(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,三、监测项目,四、监测站(点)的布设,（一）布设采样点的原则和要求（二）采样点数目的确定（三）采样站（点）布设方法,（一）布设采样点的原则和要求,（二）采样点数目的确定 应根据监测范围大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形及经济条件等因素综

13、合考虑。详见153页表3-3、3-4。,（三）采样站（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,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,主要用于多个污染源构成污染群，且大污染源比较集中的地区(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(

14、可视上风下风而灵活设定),同心圆布点法,扇形布点法,适用于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区(1)以点源位置为顶点(2)以烟云方向为轴线(3)布点范围呈扇形面积(4)扇形夹角4560(小于90)(5)采样点放在扇形内距点源不同距离的弧线上(近密远疏)(6)每条弧线上设34个点，相邻夹角1020,（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（统计法和模拟法）,五、采样时间和频率,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

15、等因素确定。,六、采样方法、监测方法和质量保证,采集空气样品的方法和仪器要根据空气中污染物的存在状态、浓度、物理化学性质及所用监测方法选择为获得准确和具有可比性的监测结果，应采用规范化的监测方法。监测过程质量保证程序、方法和措施,第三节 空气样品的采集方法和采样仪器,一、直接采样法二、富集（浓缩）采样法三、采样仪器四、采样效率五、采样纪录,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3.污染物的理化特性4.所用分析方法的灵敏性,一、直接采样法,当空气中的被测组分浓度较高，或者监测方法灵敏度高时，直接采集少量气样即可满足监测分析要求。1.注射器采样(有机蒸汽样品)2.塑料袋采样

16、3.采气管采样4.真空瓶采样（图）,采气管,真空采气瓶,二、富集（浓缩）采样法,(1)溶液吸收法(2)填充柱阻留法(3)滤料阻留法(4)低温冷凝法,(5)静电沉降法(6)扩散（或渗透）法(7)自然积集法(8)综合采样法,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因素：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。,（1）溶液吸收法,吸收速度；吸收速度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

17、及化学反应而进入吸收液,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，吸收速率为：,Kg有害气体分子在膜内的扩散系数Pg膜内有害气体的分压力,吸收液的选择,a 吸收液对被采集的物质溶解度大或化学反应速度快，以保证高的吸收效率b 有害物质被吸收后，要有足够的稳定时间c 选择吸收液有利于下一步测定d 吸收液价格要便宜，易于购买，并尽可能回收利用,气泡吸收管,冲击式吸收管,多孔筛板吸收管,溶液吸收法使用的仪器,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

18、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。1.吸附型填充柱 2.分配型填充柱 3.反应型填充柱,（2）填充柱阻留法,吸附型填充柱,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,分配型填充柱,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集,反应型填充柱,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

19、)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,（3）滤料阻留法,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。滤料常用纤维状滤料：滤纸、玻璃纤维滤膜，过氯乙烯滤膜等。筛孔状滤料：微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜,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

20、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,（4）低温冷凝法,低温冷凝法,（5）静电沉降法,常用于气溶胶采样 大气样品通过1200020000V电压的电场时，气体分子电离所产生的离子附着在气溶胶粒子上，使微粒带电荷，此带电粒子在电场作用下就沉降到收集电极上，将收集在电极表面的沉降物质洗下，即可进行分析。采样效率高，速度快，但仪器装置及维护要求也高，当有易爆炸性气体、蒸气或粉尘存在时不能使用。,（6）扩散(或渗透)法,采集气态和蒸气态有害物质（个体采样器）利用被测污染物质分子自身扩散或渗透到达吸收层（吸收剂、吸附剂或反

21、应性材料）被吸附或吸收不需抽气采样动力，采样器体积小、轻便,（7）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,（8）综合采样法,空气中的污染物并不是以单一状态存在的，可采用不同采样方法相结合的综合采样法，将不同状态的污染物同时采集下来。,一般组成：收集器：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、低温冷凝采样管。流量计：测量气体流量，如孔口流量计、转子流量计采样动力：常用电动抽气泵,三、采样仪器,几种常用的流量计示意图,皂膜流量计,孔口流量计1.隔板；2.液柱；3.支架,转子流量计1

22、.锥形玻璃管；2.转子,专用采样装置：由收集器、流量计、抽气泵及气样预处理、流量调节、自动定时控制等部件组装在一起。,携带式采样器工作原理示意图,1.空气采样器,收集器,流量计,采样泵,定时器,大气采样器实物照片,2.颗粒物采样器（1）总悬浮颗粒物采样器,大流量采样器结构示意图,TSP采样器实物照片,（2）可吸入颗粒物采样器,旋风分尘器原理示意图,连续自动监测中，采用静电捕集法、射线吸收法或光散射法,向心式分尘器原理示意图,三级向心式分尘器原理示意图,（3）个体剂量器,撞击式分尘器示意图,四、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 绝对比较法采集气态和蒸气态污染物效率

23、评价方法 相对比较法,采集颗粒物效率评价方法,颗粒采样效率,质量采样效率,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配制浓度,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,采集颗粒物效率评价方法,(1)颗粒采样效率 采集到的颗粒物粒数占总颗粒数的百分数(2)质量采样效率 采集到的颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数。质量采样效率总是大于颗粒采样效率，通常大多采用质量采样效率。,五、采样纪录,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、采样体积及采样时的温度和大气压采样仪器、吸

24、收液采样时的天气状况及周围情况采样者、审核者的姓名,第四节 气态和蒸气态污染物质的测定,一、SO2的测定二、NOX的测定三、CO的测定四、光化学氧化剂的测定五、臭氧的测定六、氟化物的测定七、硫酸盐化速率的测定八、汞的测定九、总烃及非甲烷烃的测定十、挥发性有机物（VOCs）和甲醛的测定十一、其他有机污染物质的测定十二、空气污染指数计算,一、二氧化硫的测定,来源性质及毒性测定方法,二氧化硫的来源,a.天然源：火山爆发，海水的浪花b.人工源：含S燃料的燃烧，矿石冶炼，化工厂生产过程的产物,全世界人为排放的SO2为1.5亿吨/年,二氧化硫的性质及毒性,无色，易溶于水，有刺激性气味的气体。会引起呼吸系统

25、疾病附着于颗粒物上，危害更大,二氧化硫的测定方法,（一）分光光度法 四氯汞钾吸收-盐酸副玫瑰苯胺光度法 甲醛缓冲液吸收-盐酸副玫瑰苯胺光度法 钍试剂法（二）定位电解法,四氯汞钾吸收盐酸副玫瑰苯胺光度法1）方法原理反应式：,（甲醛）,（对品红）,2）测定要点,两种操作方法：H3PO4少，pH1.60.1，max548nm(红紫色)H3PO4多，pH1.20.1，max575nm(蓝紫色),3)注意事项：,温度，酸度，显色时间等因素影响显色反应；标准溶液和试样溶液操作条件应保持一致氮氧化物，臭氧及锰，铁，铬等离子对测定有干扰。采集后放置片刻，臭氧可自行分解；加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐可消除或减少

26、某些金属离子的干扰,甲醛缓冲液吸收-盐酸副玫瑰苯胺光度法,钍试剂光度法测定SO2,注意事项：A 高氯酸钡乙醇溶液及钍试剂加入量必须准确B 采样前安装颗粒物过滤器，玻璃仪器用去离子水充分淋洗。,二、NOX的监测,（一）来源、存在状态及毒性（1）来源天然源：闪电，豆类植物的根瘤菌有固氮作用，森林火灾，火山爆发人工源：燃料燃烧，汽车尾气（2）存在状态NOX:N2O，NO，N2O3，NO2，N2O4，N2O5,（3）毒性呼吸器官：在肺泡表面的水份中成HNO3，HNO2对肺组织强烈刺激和腐蚀：肺水肿NO，NO2-进入血液中，与血红蛋白结合成高铁血红蛋白，引起组织缺氧对中枢神经系统损坏，心、肾、肝，造血组

27、织的损坏二次污染物的生成：光化学烟雾其他：氮氧化物在环境中被氧化成硝酸，与硫酸一起造成酸雨危害；还是温室气体。,（二）NOX测定方法,盐酸萘乙二胺分光光度法原电池库仑法,盐酸萘乙二胺分光光度法1.原理用冰醋酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配制成吸收-显色液，吸收氮氧化物，在三氧化铬作用下，一氧化氮被氧化成二氧化氮，二氧化氮与吸收液作用生成亚硝酸，在冰醋酸存在下，亚硝酸与对氨基苯磺酸重氮化后再与盐酸萘乙二胺偶合，显玫瑰红色，于波长540nm处，测定吸光度，同时以试剂空白作参比。本法可测5500g/m的氮氧化物。,空气中NO2、NO、和NOx采样流程示意图,式中：、分别为空气中二氧化氮、一氧化氮和氮

28、氧化物的浓度(以NO2计，mg/m3)；A1、A2分别为第一支和第二支吸收瓶中的吸收液采样后的吸光度 A0空白试剂溶液的吸光度；b、a分别为回归方程式的斜率(吸光度mL/g)和截距；V、V0分别为采样用吸收液体积(mL)和换算为标准状况下的采样体积(L)；kNO氧化为NO2的氧化系数(0.68)。表征被氧化为NO2且被吸收液吸收生成偶氮染料的NO量与通过采样系统的NO总量之比；D气样吸收液稀释倍数；fSaltzman实验系数(0.88)；当空气中NO2浓度高于0.720mg/m3时为0.77,原电池库仑法,原电池库仑法测定NOx原理示意图,原电池库仑法NOx监测仪气路示意图,(三)CO的测定,

29、CO的毒性 与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液送氧的能力，造成缺氧症。,1.气相色谱法2.汞置换法,CO的测定方法,（一）气相色谱法（GC）,色谱法测定CO流程示意图,（二）汞置换法(间接冷原子吸收法),汞置换法CO测定仪工作流程示意图,干扰及消除干扰：还原性物质的干扰：CH4与HgO反应很慢，不影响CO测定；H2小于5ppm时，不影响CO测定；浓度高时影响测定，可在仪器调零时消除仪器调零：将霍加特氧化管串入气路，将CO氧化为CO2后作为零气。,测定方法与检出限,测定时，先将适宜浓度(cs)的CO标准气由定量管进样，测量吸收峰高(hs)或吸光度(As)，再用定量管进入气样，

30、测其峰高(hx)或吸光度(Ax)，按下式计算气样中CO的浓度(cx):,检出限为 0.04mg/m3.,光化学氧化剂是总氧化剂的主要组成部分，是与形成光化学烟雾有关的污染物质。总氧化剂是指大气中能氧化碘化钾析出碘的物质，主要包括臭氧、过氧乙酰硝酸酯和氮氧化物等。光化学氧化剂是指除去NO，以外的能氧化碘化钾的氧化剂，二者的关系为：光化学氧化剂=总氧化剂 0.269X氮氧化物式中:0.269为NO2的校正系数，即在采样后46h内，有26.9的NO2与碘化钾反应。因为采样时在吸收管前安装了三氧化铬石英砂氧化管，将NO等低价氮氧化物氧化成NO2，所以式中使用大气中NO2总浓度。,四、光化学氧化剂的测定

31、,光化学氧化剂的测定过程,先用硼酸碘化钾分光光度法测定气样中的总氧化剂浓度，再扣除NOx参加反应的浓度。方法灵敏、简易可行，检出限为0.19 O310mL(按与0.01吸光度相对应的O3浓度计)；当采样体积30L时，最低检出浓度为0.006mgm3。硼酸碘化钾吸收液吸收O3等氧化剂的反应如下：O3+2I-+2H+=I2+O2+H2O可见，反应置换出碘，与O3有定量关系，故于352nm下比色测定碘的浓度可得知O3的浓度。,实际测定时，以硫酸酸化的碘酸钾(准确称量)碘化钾溶液作O3标准溶液.KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+3K2SO4+3H2O应注意，三氧化铬-石英砂氧化管在使用前，必须通

32、入高浓度O3(如1ppm，可抽入紫外灯下的空气)老化，否则，采样时O3损失可达5090,五、臭氧的测定,臭氧是最强的氧化剂之一，它是空气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。臭氧具有强烈的刺激性，在紫外线的作用下，参与烃类和NOx的光化学反应。同时，臭氧又是高空大气的正常组分，能强烈吸收紫外线，保护人和生物免受太阳紫外线的辐射。但是，如O3超过一定浓度，对人体和某些植物生长会产生一定危害。测定方法：硼酸碘化钾分光光度法、靛蓝二磺酸钠分光光度法。,1、硼酸-碘化钾分光光度法,该方法为用含有硫代硫酸钠的硼酸碘化钾溶液作吸收液采样大气中的O3等氧化剂氧化碘离于为碘分子而碘分子又立即被硫代硫酸钠还

33、原剩余硫代硫酸钠加入过量碘标准溶液氧化剩余碘于352nm处以水为参比测定吸光度。同时采集零气(除去O3的空气)，并准确加入与采集大气样品相同量的碘标准溶液，氧化剩余的硫代硫酸钠，于352nm测定剩余碘的吸光度，则气样中剩余碘的吸光度减去零气样剩余碘的吸光度即为气样中O3氧化碘化钾生成碘的吸光度。,Na2S2O3,剩余Na2S2O3,一定量过量的I2,剩余的I2（A1）,一定量过量的I2,A(气样中O3氧化碘化钾生成碘)=A1 A2,（全部剩余）,Na2S2O3,六、氟化物的测定,空气中的气态氟化物主要是氟化氢，也可能有少量氟化硅(SiF4)和氟化碳(CF4)。含氟粉尘主要是冰晶石(Na3A1F

34、6)、萤石(CaF2)、氟化铝(A1F3)、氟化钠(NaF)及磷灰石3Ca3(PO4)2CaF2等。氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引起黏膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器官的正常生理功能。对于植物的生长也会产生危害。测定方法：滤膜采样-离子选择电极法、石灰滤纸采样-氟离子选择电极法。,(一)滤膜采样-离子选择电极法 用在滤膜夹中装有磷酸氢二钾溶液浸渍的玻璃纤维滤膜或碳酸氢钠-甘油溶液浸渍的玻璃纤维滤膜的采样器采样，则空气中的气态氟化物被吸收固定，尘态氟化物同时被阻留在滤膜上。采样后的滤膜用水或酸浸取后，用氟离子选择电极法测定。如需要分别测定气态、尘态氟化物时，第一层采样膜用孔径0

35、.8m经柠檬酸溶液浸渍的纤维素酯微孔膜先阻留尘态氟化物，第二、三层用磷酸氢二钾浸渍过的玻璃纤维滤膜采集气态氟化物。用水浸取滤膜，测定水溶性氟化物；用盐酸溶液浸取，测定酸溶性氟化物；用水蒸气热解法处理采样膜，可测定总氟化物。采样滤膜均应分张测定。,(二)石灰滤纸采样-氟离子选择电极法 用浸渍氢氧化钙溶液的滤纸采样，则空气中的氟化物与氢氧化钙反应而被固定，用总离子强度调节剂浸取后，以离子选择电极法测定。该方法将浸渍吸收液的滤纸自然暴露于空气中采样，对比前一种方法，不需要抽气动力，并且由于采样时间长(七天到一个月)，测定结果能较好地反映空气中氟化物平均污染水平。,七、硫酸盐化速率的测定,污染源排放到

36、空气中的SO2、H2S、H2SO4蒸气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，最终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾，这种演变过程的速度称为硫酸盐化速率。测定方法：二氧化铅-重量法、碱片-重量法、碱片-离子色谱法。,1 PbO2重量法,影响因素：PbO2的粒度、纯度和表面活性度；PbO2涂层厚度和表面湿度；含硫污染物的浓度和种类；采样时期的风速、风向及空气温度、湿度等。此方法无需采样动力,能较好反映含硫污染物的污染状况。,2 碱片重量法 基于碳酸钾与空气中的SO2等反应生成硫酸盐，加入氯化钡生成硫酸钡沉淀，用重量法测定,3 碱片铬酸钡重量法SO42-+BaCrO4BaSO4+CrO42-4 碱片离

37、子色譜法 采样碱片经碳酸钠碳酸氢钠稀溶液浸取后，获得样品溶液，注入离子色谱仪测定。,八、汞的测定,汞属极度危害毒物，具有易蒸发特性，被人体吸入后可引起中毒，危害神经系统。空气中的汞来源于汞矿开采和冶炼、某些仪表制造、有机合成、染料等工业生产过程排放和逸散的废气和粉尘。测定方法：金膜富集-冷原子吸收法、巯基棉富集-冷原子荧光法。,金膜富集-冷原子吸收法测汞流程示意图,（一）金膜富集-冷原子吸收法,（二）巯基棉富集-冷原子荧光法,九、总烃及非甲烷烃的测定,污染环境空气的烃类一般指具有挥发性的碳氢化合物(C1C8)，常用两种方法表示：一种是包括甲烷在内的碳氢化合物，称为总烃(THC)，另一种是除甲烷

38、以外的碳氢化合物，称为非甲烷烃(NMHC)。空气中的碳氢化合物主要来自石油炼制、焦化、化工等生产过程中逸散和排放的废气及汽车尾气，局部地区也来自天然气、油田气的逸散。测定方法：气相色谱法、光电离检测法。,色谱法测定总烃流程示意图,（一）气相色谱法,除烃净化装置示意图,用除烃净化空气作载气色谱流程示意图,（二）光电离检测法,十、挥发性有机物(VOCs)和甲醛的测定,VOCs是指室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的有机物，如苯、卤代烃、氧烃等。VOCs和甲醛是人们关注的室内空气污染的主要有机物，具有毒性和刺激性，有的还有致癌作用。,（二）甲醛的测定 酚试剂分光光度法，乙酰丙酮分光光度法，气相色谱

39、法、离子色谱法。,（一）挥发性有机化合物(VOCs)的测定冷冻吸附采样，热解析进样，毛细管色谱法。,热解析进样色谱分析流程示意图,十一、其他污染物质的测定,（一）苯系物的测定 苯系物包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯等，可经富集采样，解吸，用气相色谱法测定。（二）挥发酚的测定 常用气相色谱法或4-氨基安替比林分光光度法测定空气中的挥发酚(苯酚、甲酚、二甲酚等)。（三）甲基对硫磷和敌百虫的测定 甲基对硫磷(甲基1605)是国内广泛应用的杀虫剂，属高毒物质。常用的测定方法有气相色谱法和盐酸萘乙二胺分光光度法。,十二、空气污染指数计算,空气污染指数(API)是一种向社会公众公布的反映和

40、评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。根据我国城市空气污染的特点，以SO2、NOx和TSP作为计算API的暂定项目，并确定API为50、100、200时，分别对应于我国空气质量标准中日均值的一、二、三级标准的污染浓度限值，500则对应于对人体健康产生明显危害的污染水平。,空气污染指数范围及相应的空气质量级别,某种污染物的污染分指数(Ii)按下式计算：式中：Ci，Ii分别为第i种污染物的浓度值和污染分指数值；ci,j，Ii,j 分别为第i种污染物在j转折点的极限浓度值和污染分指数值(查

41、表3.8)；ci,j+1，Ii,j+1 分别为第i种污染物在j+1转折点的浓度极限值和 污染分指数值。,空气污染指数的计算,假定某地区的PM10日均值为0.215毫克/立方米，SO2日均值为0.105毫克/立方米，NO2日均值为0.080毫克/立方米，则其污染指数的计算如下：,其它污染物的分指数分别为I=77.5(SO2)，I=100(NO2),API=max（165,77.5,100）=165,首要污染物为可吸入颗粒物（PM10）,按照表1，PM10实测浓度0.215毫克/立方米介于0.150毫克/立方米和0.250毫克/立方米之间，按照此浓度范围内污染指数与污染物的线性关系进行计算，即此处

42、浓度限值Ci,j=0.150毫克/立方米，Ci,j+1=0.250毫克/立方米，而相应的分指数值Ii,j=100，Ii,j+1=200，则PM10的污染分指数为：,3.5 颗粒物的测定,（一）总悬浮微粒 是指粒径小于100 m的固、液体颗粒，用玻璃纤维滤膜采样，重量法测定。测定原理为用抽气动力抽取一定体积的空气通过已恒重的滤膜，则空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜重量差及采样体积，即可计算TSP的质量浓度。,采样器流量校准示意图,（二）飘尘可吸入颗粒物主要是指通过人的咽喉进入肺部的气管、支气管区和肺泡的那部分颗粒物，具有D50(质量中值直径)=10m到上截止点30m的粒径范围，

43、常用PM10表示。测定方法：重量法、压电晶体差频法、光散射法。,（2）压电晶体差频法,石英晶体PM10测定仪工作原理示意图,（1）重量法,（3）光散射法,光散射法PM10监测仪工作原理示意图,（三）灰尘自然沉降量及其组分的测定,该指标系指在空气环境条件下，单位时间靠重力自然沉降落在单位面积上的颗粒物量(简称降尘)。灰尘自然沉降量用重量法测定。有时还需要测定降尘中的可燃性物质、可溶性和非水溶性物质、灰分以及某些化学组分。,（3）降尘中其他组分的测定,（2）降尘中可燃物的测定,（1）灰尘自然沉降量的测定,降尘组分分析过程示意图,四、总悬浮颗粒物(TSP)中污染组分的测定,（一）某些金属元素和非金属

44、化合物的测定 1.样品预处理方法 2.测定方法简介（二）有机化合物的测定,2.多环芳烃的分离,1.多环芳烃的提取,真空升华法提取装置示意图,纸层析示意图,3.苯并(a)芘的测定,高效液相色谱分析流程示意图,第六节 降水监测,采样点的布设样品的采集降水组分的测定,一、采样点的布设,（1）采样点数目，根据研究的目的和需要来确定。一般常规监测，人口在五十万以上的城市布三个点，人口在五十万以下的城市布设二个点，采样点的布设应兼顾城区、农村和清洁对照点。要尽可能照顾到气象地形、地貌。（2）采样点位应尽可能的远离局部污染源，四周无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。,二、样品的采集,（一）采样器,雨水自动采样器

45、示意图,（二）采样方法,（三）水样的保存,（1）从每次降雨(雪)开始，要采集全过程(开始到结束)雨(雪)样。如遇连续几天降雨(雪)，每天上午8:00开始，连续采集24 h为一次样。（2）采样器应高于基础面1.2m以上。（3）样品采集后，应贴上标签，编好号，记录采样地点、日期、采样起止时间、雨量等。,采样后应尽快测定；如需要保存，一般不主张添加保存剂，水样密封后放于冰箱中。,（一）测定项目和测定频次,I级测点为：pH、电导率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42、NO2、NO3、F、Cl。每月测定不少于一次，每月选一个或几个随机降水样品分析上述项目。省、市监测网络中的、级测点视实

46、际需要和可能决定测定项目。,三、降水组分的测定,（二）测定方法,1.pH的测定2.电导率的测定3.硫酸根的测定4.亚硝酸根和硝酸根的测定5.氟离子的测定6.氯离子的测定7.铵根离子的测定8.钾、钠、钙、镁离子的测定,第七节 污染源监测,固定污染源排气监测流动污染源监测,（一）监测目的和要求,监测目的：检查排放的废气中有害物质含量是否符合国家或地方的排放标准和总量控制标准；评价净化装置及污染防治设施的性能和运行情况，为空气质量评价和管理提供依据。进行监测时，要求生产设备处于正常运转状态下，对因生产过程而引起排放情况变化的污染源，应根据其变化特点和周期进行系统监测。监测内容包括废气排放量、污染物质

47、排放浓度及排放速率(kg/h)。在计算废气排放量和污染物质排放浓度时，都使用标准状态下的干气体体积。,一、固定污染源排气监测,（二）采样点的布设,采样位置 采样位置应选在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开弯头、变径管、三通管及阀门等易产生涡流的阻力构件。一般原则是按照废气流向，将采样断面设在阻力构件下游方向大于6倍管道直径处或上游方向大于3倍管道直径处。采样断面气流流速最好在5m/s以下。应优先考虑垂直管道。采样点数目 根据烟道的形状、尺寸和流速分布确定。,圆形烟道采样点布设,矩形(或方形)烟道采样点布设,（三）基本状态参数的测量,温度的测量,t0,t,_,+,铜线,康铜线,测量仪器,2.压力

48、的测量,烟气的压力分为全压(Pt)、静压(Ps)和动压(Pv)。静压是单位体积气体所具有的势能,表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力。动压是单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压力。全压是气体在管道中流动具有的总能量。,（1）测压管,标准皮托管,S形皮托管,（2）压力计,倾斜式微压计,动压和静压测量方法示意图,（3）测量方法,流速和流量的计算,在测出烟气的温度、压力等参数后，按下式计算各测点的烟气流速(vs)：,式中：vs烟气流速，m/s；Kp皮托管校正系数；pv烟气动压，Pa；烟气密度，kg/m3。,烟道断面上各测点烟气平均流速按下式计算：,烟气流量按下式计算：,式中：Qs烟气流量，m3

49、/h；S测定断面面积，m2。,式中：Qnd 标准状态下烟气流量，m3/h；ps烟气静压，Pa；pa大气压力，Pa；xw烟气含湿量体积分数，%。,标准状态下干烟气流量按下式计算：,（四）含湿量的测定,重量法,重量法测定烟气含湿量装置示意图,冷凝法 抽取一定体积的烟气，使其通过冷凝器，根据获得的冷凝水量和从冷凝器排出烟气中的饱和水蒸气量计算烟气的含湿量。该方法测定装置是将重量法测定装置中的吸湿管换成专制的冷凝器，其他部分相同。3.干湿球温度计法 烟气以一定流速通过干湿球温度计，根据干湿球温度计读数及有关压力计算含湿量。,（五）烟尘浓度的测定,原理,不同采样速度时颗粒物运动状况示意图,采样类型,常用

50、的采样管有超细玻璃纤维滤筒采样管和刚玉滤筒采样管,等速采样方法(1)预测流速法,该方法在采样前先测出采样点的烟气温度、压力、含湿量，计算出流速，再结合采样嘴直径计算出等速采样条件下各采样点的采样流量。采样时，通过调节流量调节阀按照计算出的流量采样。,滤筒,（2）皮托管平行测速法,该方法将采样管、S型皮托管和热电偶温度计固定在一起插入同一采样点，根据预先测得的烟气静压、含湿量和当时测得的动压、温度等参数，结合选用的采样嘴直径，由编有程序的计算器及时算出等速采样流量，迅速调节转子流量计至所要求的读数。此法与预测流速采样法不同之处在于测定流量和采样几乎同时进行，适用于工况易发生变化的烟气。,(3)动