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1、大气污染源监测技术,山东省环境监测中心站 2017年5月,一、概述 二、监测前的准备 三、采样位置及采样点 四、排气参数的测定 五、颗粒物采样 六、气态污染物采样 七、采样频次和采样时间 八、分析方法选择 九、质量保证和质量控制措施,概 述,对人类有影响的：距地面10km,地球半径,大气厚度,氮78.08% 氧20.95% 氩0.93% 其他气体0.06%,其它物质： 二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等,清洁空气的成分:,大气污染: 当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象。,大气污染带来的危害,1、对人的危害：产生急性和慢
2、性中毒。 2、动植物的危害：影响繁殖、生长或造成死亡。 3、对材料的损坏: 腐蚀材料和设备，腐蚀建筑物，使橡胶制品脆裂，损坏艺术品，使有色材料退色等。 4、对大气的影响： 污染物能改变大气的性质和气候条件：产生温室效应、造成臭氧层空洞、酸雨等问题。,迄今为止，世界上发生的11次重大污染事件中，有7件属于强烈的大气污染造成的，因而大气污染尤为人们所关注！,大气污染来源 1、自然污染源：火山爆发、森林火灾等. 2、人为污染源： 工业：燃烧、工艺、无组织排放等废气等。 农业：施农药、化肥、秸秆焚烧等。 交通：汽车、火车、轮船等尾气。 室内污染：油漆、胶合板、涂料等含甲醛、挥发有机物、氨、放射性等污染
3、物。,焚烧秸秆,交通运输,工业企业,大气污染物种类,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： 直接从污染源排放到空气中的有害物质。如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、苯乙烯、颗粒性物质等。,（1）根据污染物形成过程分类：,二次污染物 是一次污染物在空气中相互作用或它们与大气中的正常组分发生反应所产生的新污染. 二次污染物的化学、物理性质与一次污染物完全不同，多为气溶胶，毒性比一般比一次污染物更大。 常见的二次污染物有：硫酸盐、硝酸盐、臭氧、醛类(乙醛和丙烯醛等)、过氧乙酰硝酸酯等。,（2）根据污染物存在状态分类： 分为颗粒态污染物和
4、气态污染物。 a、气态污染物：常温常压下以气体分子形式存在于大气中，如：SO2、NO2、CO、HCL等。这种污染物的特点是运动速度快，扩散快，在空气中分散均匀。,b、颗粒态污染物：是悬浮在大气中的液体或固体颗粒状物质。粒径多在0.01-100um之间。,环境空气,颗粒态污染物,根据其沉降特性又分为： （1）降尘：直径10um的颗粒物，能较快的沉到地面。 （2）飘尘（PM10）：直径10um的颗粒物，能长时间的漂浮在空气中，故称为可吸入颗粒物或飘尘。具有胶体性质，又名气溶胶(如雾，烟，灰尘)。可随空气吸入呼吸道或肺部、进入血液输入全身，对人体危害较大，是环境空气污染监测的常规项目。,废气,指人类
5、在生产和生活过程中排出的有毒有害的气体。,废气污染源（大气污染源）,指排放大气污染物的设施或建筑构造（如车间等）。,大气污染源,固定污染源,移动污染源,有组织排放源,无组织排放源,监测目的： 检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要求；评价净化装置的性能和运行情况及污染防治措施的效果；计算出有毒有害物质的排放总量，为大气质量管理评价提供依据。,监测主要内容： 排放的颗粒态污染物和气态污染物的浓度（mg/m3）以及含有这部分有害物质的废气的排放量（m3/h），进而计算出有害物质的排放量（kg/h）。,监测结果表述： 废气中有害物质的浓度（mg/m3），是指除去水蒸气后标准状态下的干烟气
6、为基准表示烟气的测定结果。即温度为273K，压力为101325Pa条件下不含水分的排气浓度。 同时，对于一些由于燃料燃烧产生的有害物质，为了防止通入过量新鲜空气稀释污染物浓度，还需将干烟气进行过量空气系数换算，换算后的结果与排放标准中的浓度值相比较。,监测前准备工作,制定监测方案，内容包括污染源概况，监测目的，评价标准，监测内容，监测项目，采样位置，采样频次及采样时间，采样方法和分析测定技术，监测报告要求，质量保证措施等。,监测条件的准备 仪器设备检定和校准。 准备器材、试剂、记录表格。 开设采样孔，设置采样平台。 设置监测工作电源。 被测设备运行正常，工况符合要求。,对污染源的工况要求 监测
7、现场应有专人监督污染源工况。 相关标准中对监测时工况有规定的，按相关标准的规定执行。 对污染源的日常监督性监测，采样期间的工况应与平时的正常运行工况相同。,采样位置及采样点,布点原则 点位的代表性，选择有代表性的采样点； 点位的可接近性，选择易于到达的采样位置； 点位的可操作性，选择能实施采样的地点； 点位的安全性，选择安全可靠的采样位置； 与有关标准布点要求的符合性，在许可的条件下，尽量与标准的要求一致。当不一致以及监测点位又无法更改时，应考虑增加测点数。,1采样位置 采样位置应避开对测试人员操作有危险的场所，必要时应设置采样平台。,情况现场的防护性（平台、护拦、折返梯、直梯） 现场烟道的腐
8、蚀和振动情况（产生静电，干扰监测仪器） 烟气静压变化（正/负） 现场污染气体的气味（烟道的泄漏情况，采取防护措施）,采样位置应优先选择在垂直管段，应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径，和距上述部件上游方向不小于3倍直径处。,规范的监测点位位置,监测点位,规范的监测点位位置,监测点位,不规范的监测点位位置,监测孔,不规范的监测点位位置,监测孔,监测孔,不规范的监测点位位置,监测孔,监测孔,不规范的监测点位位置,监测孔,监测孔,测试现场空间位置有限，很难满足上述要求时，可选择比较适宜的管段采样，但采样断面与弯头等的距离至少是烟道直径的1.5
9、倍，并应适当增加测点的数量和采样频次。采样断面的气流速度最好在5m/s以上。,监测点位与弯头的距离至少是 烟道直径的1.5倍,对于气态污染物，由于混合比较均匀，其采样位置可不受上述规定限制，但应避开涡流区。如果同时测定排气流量，采样位置仍按上述规定选取。,2采样孔和采样点 2.1采样孔 在选定的测定位置上开设采样孔，采样孔的内径应不小于80mm，采样孔管长应不大于50mm。不使用时应用盖板、管堵或管帽封闭。当采样孔仅用于采集气态污染物时，其内径应不小于 40mm 。 对圆形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的互相垂直的直径线上。对矩形或方形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的延长线上。,规范的测孔
10、,监测孔,监测孔,2.2采样点位置和数目 圆形烟道 将烟道分成适当数量的等面积同心环，各测点选在各环等面积中心线与呈垂直相交的两条直径线的交点上，其中一条直径线应在预期浓度变化最大的平面内。 对直径小于0.3m、流速分布比较均匀、对称，并符合上述要求的小烟道，可取烟道中心作为测点。,圆形烟道弯头后的测点,圆形烟道分环及测点数的确定,测点距烟道内壁距离（以烟道直径D计）,采样点距烟道内壁近距离,矩形和方形烟道 将烟道断面分成适当数量的等面积小块，各小块中心即为测点。原则上测点不超过20个。 烟道断面面积小于0.1m2，流速分布比较均匀、对称的，可取断面中心作为测点。,矩（方）形烟道的分块和测点数
11、,排气参数的测定,1 排气温度的测定 1.1测量位置和测点 一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。 1.2仪器 水银玻璃温度计，热电偶或电阻温度计。 1.3测定步骤 将温度测量单元插入烟道中测点处，封闭测孔，待温度计读数稳定后读数。,2排气中水分含量的测定 2.1测量位置和测点 一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。 2.2干湿球法 原理：使气体在一定的速度下流经干、湿球温度计，根据干、湿球温度计的读数和测点处排气的压力，计算出排气的水分含量。,测定步骤： 检查湿球温度计的湿球表面纱布是否包好，然后将水注入盛水容器中。 打开采样孔，清除孔中的积灰。将采样管插入烟道中心位置，封闭采样孔。 当排气
12、温度较低或水分含量较高时，采样管应保温或加热数分钟后，再开动抽气泵，以15L/min流量抽气。 待读数稳定后，记录数值即可,2.3冷凝法 由烟道中抽取一定体积的排气，使之通过冷凝器，根据冷凝出来的水量，加上从冷凝器排出的饱和气体含有的水蒸汽量，计算排气中的水分含量。 2.4重量法 由烟道中抽取一定体积的排气，使之通过装有吸湿剂的吸湿管，排气中的水分被吸湿剂吸收，根据吸湿管道增重计算排气中的水分含量。,3排气中O2的测定 3.1测量位置和测点 同2.2，一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。 3.2电化学法 原理：被测气体中的氧气，通过传感器半透膜充分扩散进入铅镍合金-空气电池内。经电化学反应产
13、生电能，其电流大小遵循法拉第定律与参加反应的氧原子摩尔数成正比，放电形成的电流经过负载形成电压，测量负载上的电压大小得到氧含量数值。,仪器 测氧仪，由气泵、流量控制装置、控制电路及显示屏组成。 采样管及样气预处理器。 测定步骤 按仪器使用说明书的要求连接气路，并对气路系统进行漏气检查，开启仪器气泵，当仪器自检完毕，表明工作正常后，抽入清洁空气，氧含量应为20.9%。将采样管插入被测烟道中心处，待氧含量读数稳定后，读取数据。,3.3热磁式氧分仪法 原理 ：氧受磁场吸引的顺磁性比其他气体强许多，当顺磁性气体在不均匀磁场中，且具有温度梯度时，就会形成气体对流，这种现象称为热磁对流，或称磁风。磁风的强
14、弱取决于混合气体中含氧量多少。通过把混合气体汇总氧含量的变换转换成热磁对流的变化，再转换成电阻的变化，测量电阻的变化，就可得到氧的百分含量。,3.4氧化锆氧分仪法 原理 ：利用氧化锆材料添加一定量的稳定剂以后，通过高温烧成，在一定温度下成为氧离子固体电解质。在该材料两侧焙烧上铂电极，一侧通气样，另一侧通空气，当两侧氧分压不同时，两电极间产生浓差电动势，构成氧浓差电池。由氧浓差电池的温度和参比气体氧分压，便可通过测量仪表测量出电动势，换算出被测气体的氧含量。,4排气流速、流量的测定 4.1测量位置和测点 同上所述。 4.2原理 排气的流速与其动压的平方根成正比，根据测得某测点处的动压、静压以及温
15、度等参数，计算出排气流速。 4.3仪器 标准型皮托管。,S型皮托管。 U型压力计。 斜管微压计。 大气压力计。 流速测定仪。,S型皮托管,4.4排气压力测量,动压的测定,静压的测定,4.5排气流速计算 4.6排气流量计算 工况下湿排气流量： 标准状态下干排气流量：,用流速测定仪测量,按照仪器使用说明书的要求进行操作，由流速测定仪自动测定烟道断面各测点的排气温度、动压、静压和环境大气压，根据测得的参数仪器自动计算出各点的流速。,颗粒物采样,1采样位置和采样点 同前述。 2原理 将颗粒物采样管由采样孔插入烟道中，使采样嘴置于测点上，正对气流，按颗粒物等速采样原理，抽取一定量的含尘气体。根据采样管滤
16、筒上所捕集到的颗粒物量和同时抽取的气体量，计算出排气中颗粒物浓度。,3采样原则 3.1等速采样 颗粒物具有一定的质量，在烟道中由于本身运动的惯性作用，不能完全随气流改变方向，为了从烟道中取得有代表性的烟尘样品，需等速采样，即气体进入采样嘴的速度应与采样点的烟气速度相等，其相对误差应在10%以内。气体进入采样嘴的速度大于或小于采样点的烟气速度都将使采样结果产生偏差。,在不同采样速度时尘粒运动状况,3.2多点采样 由于颗粒物在烟道中的分布是不均匀的，要取得有代表性的烟尘样品，必须在管道断面按一定的规则多点采样。 4采样方法 4.1移动采样 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，求出采样断面的平均浓度。,4.2定点采样 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变化情况。 4.3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。,5维持等速采样的方法 维持颗粒物等速采样的方法有普通型采样管法（预测流速法）、皮托管平行
