大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

1、南京理工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院環(huán)境監(jiān)測(cè)課程設(shè)計(jì)-大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)教師：陳守文 王正萍班級(jí)：09032701姓名： 學(xué)號(hào)：組員：目錄：一、監(jiān)測(cè)背景二、監(jiān)測(cè)目的三、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查3.1污染源分布級(jí)排放情況3.2氣象條件3.3地形資料3.4土地利用和功能分區(qū)情況3.5人口分布四、優(yōu)化布點(diǎn)五、監(jiān)測(cè)計(jì)劃設(shè)計(jì)5.1檢測(cè)項(xiàng)目的確定5.2采樣時(shí)間及頻率的設(shè)定5.3采樣方法的確定5.4樣品的運(yùn)送保存5.5檢測(cè)方法的確定六、各種污染物分析檢測(cè)方法、原理和質(zhì)量保證七、數(shù)據(jù)處理八、綜合評(píng)價(jià)九、收獲和體會(huì)十、參考資料大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案一、 監(jiān)測(cè)背景南京理工大學(xué)位于鐘靈毓秀、虎踞龍?bào)吹墓哦寄暇?。學(xué)校北依紫金山，西臨明

2、城墻，校園占地3118畝。校園內(nèi)曲塘瀲滟，佳木蔥蘢，碧草如茵，景色宜人，與中山陵風(fēng)景區(qū)渾然一體，是修身治學(xué)的理想園地。校舍建筑總面積77.8萬平方米，各類基礎(chǔ)設(shè)施齊全，后勤服務(wù)系統(tǒng)完善。監(jiān)測(cè)范圍：明苑食堂，第一化學(xué)樓，第二化學(xué)樓，化工大樓檢測(cè)時(shí)間：一年二、監(jiān)測(cè)目的對(duì)南京理工大學(xué)環(huán)境空氣中主要污染物進(jìn)行定期或者連續(xù)性測(cè)定，判斷校園空氣質(zhì)量是否符合環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為學(xué)?？諝赓|(zhì)量狀況提供依據(jù)。主要是判斷明苑食堂和化學(xué)樓對(duì)學(xué)生宿舍的空氣影響。三、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查1、污染物分布及排放情況主要污染源：名苑食堂油煙，第一、二化學(xué)樓及化工大樓實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)口（1）食堂油煙位置：名苑食堂排放時(shí)間：6：00am7：00am，

3、10：00am12：00am，4：00pm6：00pm主要污染物：以油煙和水汽為主要排放氣體。食用油和食物在高溫條件下發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的大量熱氧化分解產(chǎn)物，這些反應(yīng)的產(chǎn)生物主要有醛、酮、烴、脂肪酸、醇、酯、內(nèi)酯、雜環(huán)化合物、芳香族化合物等有機(jī)物，其中包含了苯并（）芘、揮發(fā)性亞硝酸等致癌物質(zhì)。屬于室內(nèi)空氣污染物。油煙與烹調(diào)者健康損害之間的密切關(guān)系。除了讓肺癌風(fēng)險(xiǎn)增大之外，油煙與糖尿病、心臟病、肥胖等的危險(xiǎn)也可能有關(guān)。有研究證明，經(jīng)常炒菜的女性體內(nèi)丙烯醛代謝物、苯和巴豆醛的含量與對(duì)照相比顯著升高，也有研究證明烹調(diào)工作者體內(nèi)的1-羥基芘含量和丙二醛含量大大高于非烹調(diào)者。這1-羥基芘就是多環(huán)

4、芳烴類致癌物中的一種，而丙二醛是血液中的氧化產(chǎn)物，與心臟病等慢性病有密切關(guān)系。（2）實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)口位置：一化樓、二化樓、化院大樓實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)口排放時(shí)間： 8：00am12：00am ，2：00pm6：00pm ，7：00pm10：00pm主要污染物：化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓由于需要進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，種類較多，成分過于復(fù)雜，毒性較大，對(duì)人體影響較大。如苯系物、甲醛、SO2、二氧化氮（NOx）等。2、氣象資料南京屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，冬冷夏熱，雨量充沛，光照充足，熱量豐富，雨熱同季。常年平均降雨117天，平均降雨量1200毫米，相對(duì)濕度76%，屬于濕潤(rùn)地區(qū)。每年6月下旬到7月上旬為梅雨季節(jié)。常年冬季以東北風(fēng)為

5、主，1月份平均最低溫度1.6；夏季以東南風(fēng)為主，7月份平均最高溫度30.6。3、地形資料南理工位于紫金山腳下，地勢(shì)較平坦，第一小區(qū)及友誼河處地勢(shì)較低，地面海拔落差不大，可忽略地形的影響。4、土地利用和功能區(qū)劃分生活區(qū)、教學(xué)區(qū)、實(shí)驗(yàn)科研區(qū)5、人口分布及人群健康情況調(diào)查以學(xué)生為主，學(xué)生人數(shù)30000人左右，教師及后勤人員3000人左右，年齡2060歲，健康狀況良好。對(duì)于本校來說，學(xué)校人口密度較大，在一天以內(nèi)各時(shí)段人口分布具有很強(qiáng)的規(guī)律性。因而除了要實(shí)地考察確定人口密集的場(chǎng)所意外，還要分時(shí)段進(jìn)行不同的檢測(cè)，以便更好的達(dá)到檢測(cè)的目的。四、優(yōu)化布點(diǎn)根據(jù)布設(shè)點(diǎn)的原則和要求，并依據(jù)校園人口總數(shù)，確定不舍方法

6、和布設(shè)點(diǎn)數(shù)。先采用功能分區(qū)布點(diǎn)的方法，然后針對(duì)兩點(diǎn)主要污染源分別采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行布點(diǎn)。采樣點(diǎn)位應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)離局部污染源，四周無遮擋雨、雪的高大樹木或建筑物。（1） 針對(duì)明苑食堂、第四教學(xué)樓和學(xué)生宿舍布點(diǎn)原則：此區(qū)域包含了一個(gè)污染源，排放點(diǎn)源較高，應(yīng)采用同心圓布點(diǎn)法，以名苑為中心點(diǎn)源，在周圍區(qū)域根據(jù)具體污染情況和人力、物力條件設(shè)置一定數(shù)量的采樣點(diǎn)。具體要求：由于夏季以東南風(fēng)為主，所以應(yīng)在西北方向多設(shè)置幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。（2） 針對(duì)第一化學(xué)樓、第二化學(xué)樓和化工大樓布點(diǎn)原則：由于第一化學(xué)樓和第二化學(xué)樓以及化工大樓的多個(gè)排放口分布較為平均，所以采用網(wǎng)格布點(diǎn)法。具體要求：將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成若干均勻分布網(wǎng)格，采

7、樣點(diǎn)設(shè)在兩條直線的交點(diǎn)處，網(wǎng)格大小由污染源強(qiáng)度、人口分布及人力物力條件等確定。五、監(jiān)測(cè)計(jì)劃設(shè)計(jì)5.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定 地點(diǎn) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目選擇監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的原因明苑食堂，第四教學(xué)樓，學(xué)生宿舍TSP，PM10，SO2,，二氧化氮（NOx），硫酸鹽化速率，灰塵自然沉降量，VOCs油煙中含有的VOCs及各種有機(jī)化合物可致癌實(shí)驗(yàn)科研區(qū)（第一化學(xué)樓，第二化學(xué)樓，化工大樓）TSP，PM10，SO2，二氧化氮（NOx），硫酸鹽化速率，灰塵自然沉降量，總烴，VOCs， 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室由于需要進(jìn)行各種反應(yīng)，種類較多，成分復(fù)雜，毒性較大，對(duì)人體影響較大，可致癌。5.2采樣時(shí)間及頻率的設(shè)定在的實(shí)際采樣中，要做好具體的采樣記錄。采樣

8、記錄的內(nèi)容應(yīng)該有：被監(jiān)測(cè)物質(zhì)的名稱及編號(hào)；采樣的地點(diǎn)和采樣的時(shí)間；采樣時(shí)的流量和采樣體積；采樣時(shí)的溫度，大氣壓力和天氣狀況（并將采樣體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）；采樣儀器和所用吸收液；采樣者、審核者的姓名。檢測(cè)項(xiàng)目采樣時(shí)間及頻率SO2,，二氧化氮NOx 隔日采樣每天連續(xù)采樣24h±0.5h每月1416d每年12個(gè)月 TSP，PM10 隔雙日采樣每天連續(xù)采樣24h±0.5h每月56d每年12個(gè)月CO隔日采樣每天連續(xù)采樣24h±0.5h每月1416d每年12個(gè)月硫酸鹽化速率每月采樣30d±2d每年12個(gè)月灰塵自然降塵量每月采樣3

9、0d±2d每年12個(gè)月總烴隔日采樣每天24±0.5小時(shí)每年12個(gè)月VOCs、B（）P隔日采樣每天在中午10：00am，1：00pm，4：00pm和7：00pm各采兩次樣每次1±0.5h每月1416d每年12個(gè)月5.3采樣方法的確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采樣方法采樣容器SO2四氯化鉀溶液吸收法 內(nèi)裝四氯汞鉀的多空吸收器二氧化氮（NOx）冰乙酸、對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺溶液吸收法 用冰乙酸、對(duì)氨基苯磺酸和鹽酸萘乙二胺配成吸收液采樣TSP濾膜捕集法 ：使用顆粒物采集器中的采樣器中流量采樣器PM10安裝有大例子粉塵器的采樣大流量采樣器硫酸鹽化速率二氧化鉛采樣法；堿片重量法采樣堿片經(jīng)碳

10、酸鈉-碳酸 氫鈉稀溶液浸取后獲得 樣品溶液， 再用離子色譜 法測(cè)灰塵自然沉降量濕法采樣 CO注射器采樣法 空氣袋總烴注射器采樣法解吸后進(jìn)入色譜儀的玻璃微球填充柱分離，進(jìn)入氣相色譜監(jiān)測(cè) VOCs 富集采樣法 用裝有固體吸附劑的采樣管 采樣，溶劑洗脫或熱解吸出被測(cè)組分B（）P乙?；癁V紙采樣 濃縮后于乙酰化濾紙上進(jìn)行 層析分離，再用丙酮洗脫5.4樣品的運(yùn)送和保存根據(jù)不同的樣品的特性進(jìn)行采樣后，應(yīng)盡快運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品分析，要特別注意特殊樣品的運(yùn)送和保存。檢測(cè)項(xiàng)目運(yùn)送注意事項(xiàng)SO2 應(yīng)避免陽光直曬密封保存以免被氧化劑污染如不能當(dāng)天分析應(yīng)放在5°C冰箱中保存 二氧化氮（N

11、Ox）樣品應(yīng)注意避光保存密封保存避免運(yùn)輸過程中的震蕩防止引入其他污染物 B（）P樣品應(yīng)放在避光處或用黑紙包好放入冰箱總烴密封好TSP，PM10，灰塵自然沉降量運(yùn)送保存中應(yīng)注意防止空氣樣品受潮盡量保持取樣時(shí)的濕度與溫度5.5檢測(cè)方法的確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)方法SO2四氯化鉀溶液吸收-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法 二氧化氮（NOx）鹽酸萘乙二胺分光光度法 TSP濾膜捕集-重量法 PM10中流量采樣-重量法 硫酸鹽化速率二氧化鉛-重量法 灰塵自然沉降量濕法采樣-重量法 CO氣相色譜法 總烴氣相色譜法 VOCs 富集采樣法采樣溶劑洗脫被測(cè)組分氣相色譜法測(cè)定 B（）P乙?；癁V紙層析-熒光分光光

12、度法六、各污染物分析監(jiān)測(cè)方法和原理6.1 SO2的測(cè)定 采用四氯汞鉀溶液吸收鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測(cè)定環(huán)境空氣中SO2。SO2被四氯汞鉀溶液吸收后，生成穩(wěn)定的二氯亞硫酸鹽絡(luò)合物，該絡(luò)合物再與甲醛及鹽酸富玫瑰苯胺作用，生成紫色絡(luò)合物。其顏深淺與含量成正比。按下式計(jì)算出濃度。 式中： ：空氣中SO2濃度，mg/m3 ；A：樣品試液的吸光度 ；A0：試劑空白溶液的吸光度 ；Bs：計(jì)算因子，g/吸光度；V0：換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積，L；Va：測(cè)定時(shí)所取氣體吸收液體積，mL ；Vt：氣樣吸收液總體積，mL。 6.2 NOx的測(cè)定 大氣中的氮線化物主要以一氧化氮 （NO）和二氧化氮（NO2）形式存在

13、。它們主要來源于石化燃料高溫燃燒和硝酸、化肥等生產(chǎn)排放的廢氣以及汽車排氣。 采用鹽酸萘乙二胺分光光度法方法測(cè)定。用冰乙酸、對(duì)氨基苯磺酸和鹽酸萘乙二胺配成吸收液采樣空氣中的NOX被吸收轉(zhuǎn)變成亞硝酸和硝酸。在冰乙酸存在條件下亞硝酸與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生氮化反應(yīng)然后再與鹽酸萘乙二胺偶合生成玫瑰紅色偶氮染料其顏色深淺與氣樣中NOX濃度成正比因此可用分光光度法測(cè)定。式中： A：溶液吸光度； A0：空白溶液吸光度 ；Bs：?jiǎn)挝晃舛葘?duì)應(yīng)的NO2-量 ；Vn：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下采樣氣體體積，L；0.76為NO2 (氣)轉(zhuǎn)化為NO2-(液)的氣液轉(zhuǎn)化率。吸收液吸收空氣中的NO2后，并不是100%的生成亞硝酸，還有一部分生

14、成硝酸，計(jì)算結(jié)果時(shí)需要用Saltzman實(shí)驗(yàn)系數(shù)f進(jìn)行換算。 6.3 TSP的測(cè)定 測(cè)定原理為用抽氣動(dòng)力抽取一定體積的空氣通過已恒重的濾膜，則空氣中的懸浮顆粒物被阻留在濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，即可計(jì)算TSP的質(zhì)量濃度。濾膜經(jīng)處理后可進(jìn)行化學(xué)組分分析。 式中：W：阻流在濾膜上的重量，mg；Qn：標(biāo)況下的采樣流量，m3/min； T：采樣時(shí)間，min。6.4 PM10的測(cè)定 可吸入顆粒物主要是指透過人的咽喉進(jìn)入肺部的氣管、支氣管區(qū)和肺泡的那部分顆粒物，具有D50（質(zhì)量中值直徑）=10m和上截至點(diǎn)30m的粒徑范圍，常用PM10符號(hào)表示。PM10對(duì)人體健康影響大是室內(nèi)外環(huán)境空氣質(zhì)量

15、的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)。 利用重量法測(cè)定根據(jù)采樣流量不同，分為大流量采樣重量法和小流量采樣重量法。大流量法使用帶有10m以上顆粒物切割器約大流量采樣器采樣使一定體積的大氣通過采樣器，先將粒徑大于10m的顆粒物分離出去，小于10m的顆粒物被收集在預(yù)先恒重的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，即可計(jì)算出PM10的質(zhì)量濃度。 6.5硫酸鹽化速率 采用堿片重量法測(cè)定。用碳酸鉀溶液浸漬的玻璃纖維膜暴露空氣中，碳酸鉀于與空氣中SO2等反應(yīng)生成硫酸鹽，加入BaCL2溶液將其轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀，用重量法測(cè)定。 式中：Ws：樣品管測(cè)得BaSO4的重量，mg；W0：空白管測(cè)得BaSO4的重量 ，mg；S：玻璃纖

16、維濾膜上碳酸鉀溶液的面積，cm2 ；n：采樣天數(shù)準(zhǔn)確至0.1d ；MSO2/MBASO4:SO3與BaSO4相對(duì)分子量之比值，0.343 。6.6灰塵自然沉降量的測(cè)定采樣結(jié)束后，剔除集塵缸中的樹葉及小蟲等異物，其余部分定量轉(zhuǎn)移至500ml燒杯中，加熱蒸發(fā)濃縮至10到20 ml，再轉(zhuǎn)移至已恒重的瓷坩堝中，在電熱板上蒸干后，于105正負(fù)5°C烘箱中烘至恒重，計(jì)算降塵量： 式中：W1：坩堝和乙二醇水溶液蒸干烘干恒重后的重量，g； W0：烘干恒重的坩堝重量，g； Wa：加入的乙二醇水溶液經(jīng)蒸發(fā)和烘干后的重量，g；S：集塵缸口的面積，cm2； n：采集天數(shù)精確到0.1d 。6.7 CO的測(cè)定

17、因?yàn)闊o自動(dòng)采樣儀器，故本實(shí)驗(yàn)采用氣相色譜法測(cè)定。 該法測(cè)定原理基于將空氣中的CO、CO2、甲烷經(jīng)經(jīng)TDX-01碳分子篩柱分離后，于氫氣流中在鎳催化劑（360°左右）作用下，CO、CO2皆轉(zhuǎn)化為CH4，然后用氫火焰離子化檢測(cè)器分別測(cè)定上述三種物質(zhì)，其出峰順序?yàn)镃O、CO2、CH4、 CO2。 測(cè)定時(shí)，先在預(yù)定實(shí)驗(yàn)條件下用定量管加入各組分的標(biāo)準(zhǔn)氣樣，記錄色譜峰，測(cè)其峰高，按下式計(jì)算定量矯正值：式中： K：定量校正值，每mm峰高代表的CO（或CH4、CO2）濃度mg/m3；s：標(biāo)準(zhǔn)氣樣中CO或CH4、CO2濃度mg/m3； Hs：標(biāo)準(zhǔn)氣樣中CO或CH4、CO2峰高mm。在與上面同樣條件下測(cè)

18、定氣樣，測(cè)量各組分峰高（hs），按下式計(jì)算CO（或CH4、CO2）的濃度（x）：Px=hs*K6.8總烴的測(cè)定氣相色譜法的原理基于以氫火焰離子化檢測(cè)器分別測(cè)定氣樣中總烴和甲烷烴含量，兩者之差即為非甲烷烴含量。 在選定色譜條件下，將空氣試樣，甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣及除烴凈化空氣依次分別經(jīng)定量和六通閥注入，通過色譜儀進(jìn)入監(jiān)測(cè)器，得到三種氣樣色譜峰，空氣試樣總烴峰高h(yuǎn)t甲烷標(biāo)準(zhǔn)氧氣峰高為hs除烴凈化空氣峰高為ha 。在相同色譜條件下，將空氣試樣，甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣試樣通過定量六通閥分別注入儀器，經(jīng)分離柱到達(dá)檢測(cè)器，可依次得到氣樣中甲烷的峰高h(yuǎn)m和標(biāo)準(zhǔn)甲烷氣峰高h(yuǎn)s。 總烴以（CH4計(jì),mg/m3）=（ht-ha）ps/

19、ha 甲烷（mg/m3）=hmps /hs Ps：甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣濃度mg/m36.9 VOCs的測(cè)定 溶劑洗脫或熱解吸出被測(cè)組分，用氣相色譜法測(cè)定。以二氧化碳作溶劑配置苯，甲苯和氯仿四組分的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，作為VOCs標(biāo)準(zhǔn)溶液。 測(cè)定時(shí)，先分別進(jìn)樣測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線系列，然后測(cè)定樣品溶液中各組分，然后根據(jù)其峰高或峰面積和標(biāo)準(zhǔn)曲線、采氣體積計(jì)算空氣中VOC的濃度。6.10 B（）p的測(cè)定用乙?；癁V紙層析-熒光分光光度法，將采集在玻璃纖維濾上的顆粒物中B（）p及有機(jī)溶劑可溶物質(zhì)在索氏提取器中用環(huán)己烷提取，再經(jīng)濃縮，點(diǎn)于乙?；癁V紙上進(jìn)行層析分離，所得B（）p斑點(diǎn)用丙酮洗脫，以熒光分光光度

20、法測(cè)定。當(dāng)才氣體積為40m3時(shí)，最低檢出濃度為0.002ug/100m2.。以367nm波長(zhǎng)激發(fā)在402nm 及408nm處發(fā)射熒光。F=F405-(F405+F408) /2 B（）p(ug/ m3)=(F2-F0)*M*R/VN(F1-F0)式中：F2：樣品斑點(diǎn)洗脫液相對(duì)熒光度 ；F0：空白點(diǎn)洗脫液相對(duì)熒光度 ； F1：標(biāo)準(zhǔn)樣斑點(diǎn)洗脫液相對(duì)熒光度 ；M：標(biāo)準(zhǔn)斑點(diǎn)中苯并芘量/ug ；R：提取液總量和點(diǎn)樣量之比值 ；VN：標(biāo)準(zhǔn)狀況下的采樣體積，m3 。七、數(shù)據(jù)處理 1、對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行修約，用狄克遜檢驗(yàn)法對(duì)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍，求出平均值x和標(biāo)準(zhǔn)偏差s和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Cv用（x±sCv）表示結(jié)果。 2、由于空氣采樣時(shí)的體積隨溫度的變化而變化，所以要注意按公式中的要求換算，氣體體積換算公式如下： V0=Vt*（273/273+t）*p/101.325式中：V0：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下采樣體積 ；Vt：現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)下的采樣體積； T：采樣時(shí)的溫度 ；P：采樣時(shí)的大氣壓力 。3、注意不同污染物濃度的換算，公式如下：Cp=22.4*C/M式中：Cp：以ppm表示的氣體濃度； C：以mg/m3表示的氣體濃度 ；M：污染物的分子量 。八、綜合評(píng)價(jià) 通過對(duì)學(xué)校教學(xué)的調(diào)查和研究分析，我們發(fā)現(xiàn)，總體來說，校園的大氣環(huán)境還是很令人滿意的，特大污染源較少，為