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1、第三章 空气和废气监测 (Air quality and flue gas monitoring),酸雨造成的后果,气体监测中常用的定义术语,（1）总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100微米的颗粒物。 (2) 可吸入颗粒物（PM10）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径10微米的颗粒物。 (3) 氮氧化物（以NO2计）：指空气中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。 (4) 总挥发性有机化合物（TVOC）：利用Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。,(5) 铅（Pb
2、）：指存在于总悬浮颗粒物中的铅及其化合物。 (6) 苯并a芘（BaP）：指存在于可吸入颗粒物中的苯并a芘。 (7) 氟化物（以F计）：以气态及颗粒态形式存在的无机氟化物 (8) 年平均：指任何一年的日平均浓度的算术均值。 (9) 植物生长季平均：指任何一个植物生长季、月平均浓度的算术均值。 (10) 环境空气：指人群，植物，动物和建筑物所暴露的室外空气。 (11) 标准状态：指温度为273K，压力为101.325kPa时的状态。 。,涉及气体监测的现有国家标准,环境空气质量标准（GB 3095-1996, 2000年部分修订） 大气污染源排放标准（若干） 室内空气质量标准（GB/T18883-
3、2002）,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 空气样品的采集方法和采样器 第四节 气态和蒸汽态状污染物的测定 第五节 颗粒物的测定 第六节降水监测 第七节污染源监测,学习重点,空气污染监测方案的制订原则与方法；空气样品的采集方法；几种优先监测污染物（IP、TSP、硫酸盐化速率、二氧化硫以及氮氧化物等）的测定方法。,学习难点,空气污染监测方案的制订原则与方法；大气样品的采集方法。,Air-Monitoring Mobile Station(大气污染监测车）,第一节 空气污染基本知识,本节内容： 1）了解大气、空气和大气污染的基本概念及大气 污染对人和生物的
4、危害， 2）掌握大气污染物的存在状态，大气污染物的时空分布特点和对大气监测的意义。 3）掌握大气中污染物浓度的表示方法与气体体积 换算。,一、大气、空气和空气污染,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)：大气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限并持续一定时间后，会改变大气特别是空气的正常组成，破坏自然的物理、化学和生态平衡体系，从而危害人们的生活、工作和健康，损害自然资源及财产、器物等，这种情况称为大气污染。,二、空气
5、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： 定义：高浓度污染物短时间内造成的危害。 （1）1952年伦敦烟雾事件，四天内死亡4000人 （2）1930年，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 2.慢性危害 定义：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。,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
6、树木死亡或者严重受损。 4.恶风一书的介绍,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
7、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 室内空气污染源 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。,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。,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
8、汽车的尾气。造成光化学烟雾污染等。,四、空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，环境科学中用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(primary pollutants)：指直接从污染源排放到空气中的有害物质。最常见的一次污染物有：S02、CO、NOx及颗粒物。颗粒物中还包含有毒重金属、强致癌物3，4苯并吡(BaP)，以及其他碳氢化合物等。,二次污染物(secondary pollutants)：指进入空气的一次污染物间的相互作用或它们与空气正常组分发生反应所
9、产生的新的污染物。最常见的二次污染物有：臭氧、醛类(乙醛和丙烯醛等)、过氧乙酰硝酸酯(PAN)以及硫酸雾和硝酸雾等。 二次污染物常出现在下列两种烟雾中：伦敦型烟雾和光化学烟雾（洛杉矶烟雾）。,分子状污染物,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,降尘：直径10um, 如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大，比重也大，在重力作用下，易沉降，危害范围较小。 飘尘：直径10um，粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中，具有胶体性质，又称气溶胶。易随呼吸进入人
10、体，危害健康，因此也称可吸入颗粒物（IP或PM10）。又名气溶胶(雾、烟和尘)。,2. 粒子状污染物 （Particle pollutants ）,撒哈拉沙漠上空的尘,是分散在大气中的液体和固体颗粒。粒径大小0.01-100um之间，复杂的非均匀体系。,五、空气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。,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、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
11、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。,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 两种单位换算关系： CV = 22.4Cm/M 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,第二节 空气污染监测方案的制定,本节内容： 1）大气污染监测的目的、有关资料的收集方法和范围、具体监测项目的确定原则和项目内容， 2）监测网点的优化布点原则、
12、要求和方法要点、采样时间和频率的确定原则与要求。,1、对污染源的监测：排出口监测； 2、对大气的监测：以大气为对象； 3、职业暴露监测：在工作地点采样；,大气污染监测的分类,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
13、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,列出城市污染物排放的清单，城市中空气污染的来源主要有工业、机动车辆、火力发电厂、焚烧炉和加热设备。包括其数量、类型、大小和位置等资料，同时还应了解所用原料、燃料的类型、组成以及消耗量。,（一）污染源与排放量( pollutant source and discharge quantity ),1.污
14、染源分布及排放情况( pollutant source and discharge quantity ),3.气象资料(meteorological data) 风向、风速、气温和气压的逐日与逐年变化，降水量、日照时间、相对湿度、温度的垂直梯度和逆温层底部高度等。 4.地形资料(topographical data) 5.以往的大气监测资料( previous air monitoring data) 6.对土地功能分区的考虑 (land sectorization),2.人群健康情况和人口分布资料 ( health survey and population data),三、大气污染监测项目
15、 （Air pollution monitoring items）,现场大气采样,现阶段的常规监测项目有：二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、硫酸盐化速率（rate of virtualization）、灰尘自然降尘量和总悬浮颗粒物。此外，还可根据不同的情况，在一些城市和工业区对降尘、总烃、CO、飘尘、光化学氧化剂氟化物、铅等进行监测。,四、监测站(点)的布设(Stationing of air pollution monitoring position),（一）布设采样点的原则和要求 （二）采样点数目 一般都是按城市人口多少设置城市大气地面自动监测站（点）的数目。 （三）采样站（点）布设方法 1、
16、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,5、注意事项,（一）布点原则(stationing principle),监测网点的布设方法：经验法、统计法和模式法。,选择监测点需要考虑许多有关污染物迁移与扩散的变量，应考虑以下问题： （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，应将污染源的下风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，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。研究大气污染对人体的危害，采样口应在离地面1.52m处；研究大气污染对植物或器物的影响，采样口高度应与植物或器物高度相近。连续采样例行监测采样口高度应距地面315m；若置于屋顶采样，采样口应与基础面有1.5m以上的相对高度，以减小扬尘的影响。特殊地形地区可视实际情况选择采样高度。,
