大氣污染物及其存在狀態(tài)環(huán)境監(jiān)測課件

1、項目三 大氣和廢氣監(jiān)測江西現(xiàn)代技術學院知識目標 了解大氣污染物的種類及特點 理解并掌握大氣污染監(jiān)測方案的制訂， 掌握大氣樣品的采集及布點方法 掌握大氣常規(guī)監(jiān)測項目的監(jiān)測方法 了解大氣污染來源技能目標 能熟練采集樣品，妥善運輸、保存樣品， 并完整填寫采樣記錄 能夠對大氣中常規(guī)監(jiān)測項目（SO2、NOx等） 按國家標準測定方法進行測定 能夠按照檢測標準，正確分析數據、得出結論 能夠制訂大氣監(jiān)測方案，做到內容完整、表述準確素質目標 培養(yǎng)學生實事求是、精益求精的職業(yè)意識 培養(yǎng)學生的質量意識、安全意識和環(huán)保意識 培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神 培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)、認真負責的工作態(tài)度 培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力 任務

2、名稱 任務一 制訂監(jiān)測方案 任務二 氣態(tài)污染物的測定 任務三 顆粒態(tài)污染物的測定任務一 制訂監(jiān)測方案大氣污染基礎知識大氣污染監(jiān)測方案的制訂一、大氣污染基礎知識 大氣監(jiān)測項目及監(jiān)測目的大氣污染物的時空分布特點大氣污染物及其存在狀態(tài) 大氣污染源大氣和大氣污染隨著工業(yè)及交通的迅速發(fā)展，特別是煤和石油的大量使用，將產生的大量有害物質如煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物等排放到空氣中，當其濃度超過環(huán)境所能允許的極限并持續(xù)一定時間后，就會改變空氣的正常組成，破壞自然的物理、化學和生態(tài)平衡體系，從而危害人們的生活、工作和健康，損害自然資源及財產、器物等，這種情況即被稱為大氣污染或空氣污染。1.

3、大氣和大氣污染2. 大氣污染源在工業(yè)企業(yè)排放的廢氣中，排放量最大的是以煤和石油為燃料，在燃燒過程中排放的粉塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物等，其次是工業(yè)生產過程中排放的多種有機和無機污染物質。主要是交通車輛、輪船、飛機排出的廢氣。其排放的主要污染物有碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化物和黑煙等。室內空氣污染來源有：化學建材和裝飾材料中的油漆；內墻涂料、刨花板中含有的揮發(fā)性的有機物，大理石、地磚、瓷磚中的放射性物質的排放(氡氣及其子體)；空氣中的霉菌、真菌和病毒等。大氣污染源 工業(yè)企業(yè)排放的廢氣 交通運輸工具排放的廢氣 室內空氣污染源3. 大氣污染物及其存在狀態(tài) 大氣污染物類型 大氣污染物

4、存在狀態(tài)分子狀態(tài)污染物：某些物質如CO、HCl、等沸點都很低，在常溫常壓下以氣體分子形式分散于大氣中。還有些物質如苯、苯酚等，雖然在常溫、常壓下是液體或固體，但因其揮發(fā)性強，故能以蒸氣態(tài)進入大氣中。粒子狀態(tài)污染物：粒子狀污染物是分散在大氣中的微小液體和固體顆粒。一次污染物:直接從各種污染源排放到大氣中的有害物質。二次污染物：一次污染物在大氣中相互作用或它們與大氣中的正常組分發(fā)生反應所產生的新污染物。大氣污染物及其存在狀態(tài)4. 大氣污染物的時空分布特點時間性空間性 大氣污染物的濃度變化與污染源的排放規(guī)律和氣象條件分如風向、風速、大氣湍流、大氣穩(wěn)定度等有關。同一污染源對同一地點在不同時間所造成的地

5、面空氣污染濃度往往相差數倍至數十倍。 大氣污染的空間分布也與污染源種類、分布情況和氣象條件等因素有關。質量輕的分子態(tài)或氣溶膠態(tài)污染物高度分散在空氣中，易擴散和稀釋，隨時空變化快；質量較重的塵、汞蒸氣等，擴散能力差，影響范圍較小。由于大氣污染物在空間的分布不均勻，因此在大氣監(jiān)測工作中，應根據監(jiān)測目的和污染物的空間分布特點選擇適當的采樣點，使結果更具代表性。5.大氣監(jiān)測項目及監(jiān)測目的為空氣質量狀況評價提供依據監(jiān)測目的為空氣質量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢提供基礎資料空氣污染常規(guī)監(jiān)測項目 監(jiān)測項目 連續(xù)采樣實驗室分析項目大氣環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測項目為空氣質量標準提供依據和基礎資料二、大氣污染監(jiān)測方案的制訂采

6、樣記錄 采樣效率及評價 采樣方法和采樣儀器 采樣點的布設基礎資料收集文本1. 基礎資料收集污染源分布及排放情況調查監(jiān)測區(qū)域內的污染源類型、數量、位置、排放的主要污染物及排放量，同時還應了解所用原料、燃料及消耗量。氣象資料收集監(jiān)測區(qū)域的風向、風速、氣溫、氣壓、降水量、日照時間、相對濕度、溫度垂直梯度和逆溫層底部高度等資料。地形、土地利用和功能區(qū)劃分地形對當地的風向、風速和大氣穩(wěn)定情況等有影響，監(jiān)測區(qū)域的地形越復雜，要求布設監(jiān)測點越多。人口分布及人群健康情況掌握監(jiān)測區(qū)域的人口分布、居民和動植物受空氣污染危害情況及流行性疾病等資料，對制訂監(jiān)測方案、分析判斷監(jiān)測結果是有益的。2.采樣點的布設（1）布設

7、采樣點的原則 采樣點應設在整個監(jiān)測區(qū)域的高、中、低三種不同污染物濃度的地方。 在污染源比較集中、主導風向比較明顯的情況下，應將污染源的下風向作為主要監(jiān)測范圍，布設較多的采樣點，上風向布設少量點作為對照。 工業(yè)較密集的城區(qū)和工礦區(qū)，人口密度及污染物超標地區(qū)，要適當增設采樣點；城市郊區(qū)和農村，人口密度小及污染物濃度低的地區(qū)，可酌情少設采樣點 采樣點的周圍應開闊，采樣口水平線與周圍建筑物高度的夾角應不大于30度，測點周圍無局部污染源，并應避開樹木及吸附能力較強的建筑物。交通密集區(qū)的采樣點應設在距人行道邊緣至少1. 5m遠處。 各采樣點的設置條件盡可能一致或標準化，使獲得的監(jiān)測數據具有可比性 采樣高度

8、根據監(jiān)測目的而定，研究大氣污染對人體的危害。（2）布點方法 網格布點法同心圓布點法 扇形布點法平行布點法（3）采樣點數目我國對大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測采樣點的設置數目如表3-1所示 市區(qū)人口(萬人)SO2 .NOx、TSP灰塵自然降塵量硫酸鹽化速率503365010044861210020058111218200400612201830400720303040表3-1采樣點的設置（4）采樣時間和采樣頻率監(jiān)測項目采樣時間和采樣頻率SO2隔日采樣，每天連續(xù)采(240.5)h，每月1416d，每年12個月NOx隔日采樣，每天連續(xù)采(240.5)h，每月1416d，每年12個月TSP隔雙日采樣，每天連續(xù)采

9、(240.5)h，每月56d，每年12個月灰塵自然降塵量每月采樣(302)d，每年12個月硫酸鹽化速率每月采樣(302)d，每年12個月采樣時間指每次采樣從開始到結束所經歷的時間，也稱采樣時段。采樣頻率指在一定時間范圍內的采樣次數。這兩個參數要根據監(jiān)測目的、污染物分布特征及人力物力等因素決定。我國監(jiān)測技術規(guī)范對大氣污染例行監(jiān)測規(guī)定的采樣時間和采樣頻率見表3-2。 表3-2 采樣時間和采樣頻率采樣方法富集(濃縮)采樣 注射器采樣直接采樣 塑料袋采樣 塑料袋采樣 采氣管采樣 真空瓶采樣溶液吸收法低溫冷凝法填充柱阻留法濾料阻留法自然積集法（2）采樣儀器 直接采樣法采樣時用注射器、塑料袋、采氣管等即可

10、。富集采樣法使用的采樣儀器主要由收集器、流量計、采樣動力三部分組成。孔口流量計轉子流量計1.絕對比較法2.相對比較法采集氣態(tài)和蒸氣態(tài)污染物效率的評價方法1.顆粒數比較法2.質量比較法采集顆粒物效率的評價方法采樣效率及評價5、采樣記錄表3-3 氣態(tài)污染物現(xiàn)場采樣記錄采樣地點 污染物名稱 采樣方法 采用儀器類型 采樣日期樣品編號采樣時間氣溫()氣壓(kPa)流量(L/min)采集空氣天氣狀況開始結束開始后結束前平均時間(min)體積(L)標準體積(L)表3-4 TSP(PM10)現(xiàn)場采樣記錄采樣地點 采樣時間 采樣器編號濾膜編號采樣時間累積采樣時間(min)氣溫()氣壓(kPa)流量(m3/min

11、)天氣狀況開始結束2.大氣NOx的測定1.大氣SO2的測定2.氮氧化物(NOx)1.二氧化硫(SO2)知識鏈接任務實施氣態(tài)污染物測定任務二、氣態(tài)污染物的測定3.一氧化碳(CO)4. 臭氧(O3)5. 硫酸鹽化速率的測定一、二氧化硫(SO2)方法原理測定方法原理干擾及去除甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法四氯汞鉀吸收-副玫瑰苯胺分光光度法二氧化硫(SO2)注意事項SO2是主要大氣污染物之一，為大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測的必測項目。SO2是一種無色、易溶于水、有刺激性氣味的氣體，能通過呼吸進入氣管，對局部組織產生刺激和腐蝕作用，是誘發(fā)支氣管炎等疾病的原因之一，特別是當它與煙塵等氣溶膠共存時，可加重對呼吸道黏

12、膜的損害。測定SO2常用的方法有：分光光度法、紫外熒光法、電導法、庫侖滴定法、火焰光度法等。國家規(guī)定的標準分析方法是：四氯汞鉀吸收-副玫瑰苯胺分光光度法、甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法。二、氮氧化物(NOx)鹽酸萘乙二胺分光光度法化學發(fā)光法（1）原理（2）特點（1）原理（2）方法（3）注意事項氮氧化物(NOx)氮的氧化物有NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等多種形式，大氣中的氮氧化物主要以NO2和NO的形式存在。NO為無色、無臭、微溶于水的氣體，在空氣中易被氧化成NO2。NO2為棕紅色具有強刺激性臭味的氣體，是引起支氣管炎等呼吸道疾病的有害物質。大氣中NO、NO2常用的測定方法有鹽酸萘

13、乙二胺分光光度法、化學發(fā)光法、恒電流庫侖滴定法等。三、一氧化碳(CO)CO是一種無色、無味的有毒氣體，燃燒時呈淡藍色火焰。它易與人體血液中的血紅蛋白結合，形成碳氧血紅蛋白，使血液輸送氧的能力降低，造成缺氧癥。中毒較輕時，會出現(xiàn)頭痛、疲倦、惡心、頭暈等感覺；中毒嚴重時，則會發(fā)生心悸亢進、昏睡、窒息而造成死亡。測定大氣中CO的方法有非分散紅外吸收法、氣相色譜法、汞置換法等，其中非分散紅外吸收法是國家規(guī)定的標準分析方法，廣泛應用于CO、CO2、CH4、SO2、NH4等氣態(tài)污染物的監(jiān)測，測定簡便、快速，能夠不破壞被測物質，適用于連續(xù)自動監(jiān)測。非分散紅外吸收法原理非分散紅外吸收法CO監(jiān)測儀CO、CO2等

14、氣態(tài)分子受到紅外輻射(125m)時，吸收各自特征波長的紅外光，引起分子振動能級和轉動能級的躍遷，形成紅外吸收光譜。一氧化碳(CO)從紅外光源發(fā)射出能量相等的兩束平行光，被同步電機帶動的切光片交替切斷；然后一束光作為測量光束，通過濾波室、測量室射入檢測室；由于測量室內有氣樣通過，則氣樣中的CO吸收了部分特征波長的紅外光使光強減弱，且CO含量越高，光強減弱的就越多。另一束光作為參比光束通過濾波室、參比室射入檢測室，其特征吸收波長光強度不變。四、臭氧(O3)靛藍二磺酸鈉分光光度法空氣中的O3在磷酸鹽緩沖劑存在下，與吸收液中的靛藍二磺酸鈉反應，褪色生成靛紅二磺酸鈉。在610nm處測量吸光度，用標準曲線

15、定量。紫外光度法根據O3對254nm波長的紫外光有特征吸收，且O3對紫外吸收程度與其濃度間的關系符合朗伯-比爾定律，采用紫外臭氧分析儀測定紫外光通過O3后減弱的程度，便可求出O3濃度。O3具有刺激性，量大時會刺激黏膜和損害中樞神經系統(tǒng)，引起支氣管炎和頭痛等癥狀。在紫外線的作用下，O3與烴類、NOx發(fā)生光化學反應形成光化學煙霧(二次污染物)。O3的測定方法有：分光光度法、化學發(fā)光法、紫外線吸收法等。國家規(guī)定的標準分析方法是：靛藍二磺酸鈉分光光度法、紫外分光光度法。五、硫酸鹽化速率的測定硫酸鹽化速率是指排放到大氣中的含硫污染物變?yōu)榱蛩犰F和硫酸鹽霧的速度。測定方法有：二氧化鉛-重量法、堿片-重量法、

16、堿片-鉻酸鋇分光光度法、堿片-離子色譜法等。硫酸鹽化速率的測定1.二氧化鉛-重量法（1）原理：大氣中的SO2、硫酸霧、H2S等與二氧化鉛反應生成硫酸鉛，用Na2CO3溶液處理，使硫酸鉛轉化為碳酸鉛，釋放出硫酸根離子，再加入BaCl2溶液，生成BaSO4沉淀，用重量法測定。（2）測定要點 PbO2采樣管制備 采樣 測定2、堿片重量法將用碳酸鉀溶液浸漬的玻璃纖維濾膜曝露于空氣中，碳酸鉀與空氣中的SO2等反應生成硫酸鹽，加入BaCl2溶液將其轉化為BaSO4沉淀，用重量法測定。一、大氣SO2的測定四氯汞鉀吸收-副玫瑰苯胺分光光度法測大氣中SO2（1）方法原理（2）干擾和消除（3）試劑（4）儀器（5）

17、樣品甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法測大氣中SO2（1）方法原理 （8）適用范圍（2）干擾及消除 （9）質量保證與質量控制（3）試劑（4）儀器（5）樣品采集與保存（6）分析步驟（7）結果表示二、大氣NOx的測定采用國內外普遍應用的鹽酸萘乙二胺分光光度法測定NOx。氮氧化物指空氣中以NO和NO2形式存在的氮的氧化物(以NO2計)。1、術語及其定義（1）Saltzman實驗系數用滲透法制備的NO2校準用混合氣體，在采氣過程中被吸收液吸收生成的偶氮染料相當于亞硝酸根的量與通過采樣系統(tǒng)的NO2總量的比值(測定方法見 HJ 479-2009附錄B)。（2）氧化系數 空氣中的NO通過酸性高錳酸鉀溶液氧化管后

18、，被氧化為NO2且被吸收液吸收生成偶氮染料的量與通過采樣系統(tǒng)的NO的總量之比。2、方法原理空氣中的NO2被串聯(lián)的第一支吸收瓶中的吸收液吸收并反應生成粉紅色偶氮染料?？諝庵械腘O不與吸收液反應，通過氧化管時被酸性高錳酸鉀溶液氧化為NO2，被串聯(lián)的第二支吸收瓶中的吸收液吸收并反應生成粉紅色偶氮染料。生成的偶氮染料在波長540nm處的吸光度與NO2的含量成正比。分別測定第一支和第二支吸收瓶中樣品的吸光度，計算兩支吸收瓶內NO2和NO的質量濃度，二者之和即為NOx的質量濃度(以NO2計)。3.試劑吸收液亞硝酸鹽標準貯備液亞硝酸鹽標準工作液酸性高錳酸鉀溶液N-(1-萘基)乙二胺鹽酸鹽貯備液顯色液去離子水

19、冰乙酸鹽酸羥胺溶液試劑4、儀器分光光度計1空氣采樣器2恒溫、半自動連續(xù)空氣采樣器3吸收瓶4氧化瓶55、干擾及消除 （1）空氣中SO2質量濃度為氮氧化物質量濃度的30倍時，對NO2的測定產生負干擾。 （2）空氣中過氧乙酰硝酸酯對NO2的測定產生正干擾。 （3）空氣中臭氧質量濃度超過0.25mg/m3時，對NO2測定產生負干擾。采樣時在采樣瓶入口端串接一段1520cm長的硅橡膠管，可排除干擾。6、樣品（1）短時間采樣(1h以內)（2）長時間采樣(24h)（3）采樣要求（4）現(xiàn)場空白（5）樣品的保存圖3-16 手工采樣系列示意圖圖3-17 連續(xù)自動采樣系列示意圖7、分析步驟標準曲線的繪制空白試驗樣品

20、測定9、適用范圍適用于環(huán)境空氣中NOx、NO2、NO的測定。 檢出限為0.12g/10mL吸收液。當吸收液總體積為10mL，采樣體積為24L時，空氣中NOx的檢出限為0.005mg/m3；當吸收液總體積為50mL，采樣體積288L時，空氣中NOx的檢出限為0.003mg/m3；當吸收液總體積為10mL，采樣體積為1224L時，環(huán)境空氣中NOx的測定范圍為0.0202.5mg/m3。顆粒態(tài)污染物的測定1.總懸浮顆粒物(TSP)2.可吸入顆粒物(IP或PM10)3.自然降塵4.總懸浮顆粒物中污染組分1.重量法測TSP2.重量法測環(huán)境空氣中PM10和PM2.5任務三 顆粒態(tài)污染物的測定一、總懸浮顆粒

21、物(TSP) 總懸浮顆粒物是指漂浮于空氣中，空氣動力學當量直徑小于100m的顆粒物，以TSP表示。它主要來源于燃料燃燒時產生的煙塵、生產加工過程中產生的粉塵、建筑和交通揚塵、風沙揚塵以及氣態(tài)污染物經過復雜物理化學反應在空氣中生成的相應的鹽類顆粒。 常用的測定方法是重量法，適合于大流量或中流量總懸浮顆粒物采樣器進行空氣中TSP的測定，檢測極限是0.001mg/m3。 測定原理：用抽氣動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，根據采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，即可計算TSP的濃度。濾膜經處理后，可進行化學組分分析。二、可吸入顆粒物(IP或PM10) 能懸浮于空氣中，空氣動力學當量直徑10m的顆粒物稱為可吸入顆粒物(IP或PM10)，又稱飄塵。常用的測定方法有：重量法、壓電晶體振蕩法、射線吸收法、光散射法等。國家規(guī)定的測定方法是重量法。 根據采樣流量不同，分為大流量采樣重量法、中流量采樣重量法和小流量采樣重量法。能懸浮于空氣中，空氣動力學當量直徑10m的顆粒物稱為可吸入顆粒物(