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空氣廢氣污染監測

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空氣廢氣污染監測
一、大氣、空氣和空氣污染
對人類有影響的：距地面10km
地球半徑
大氣厚度
氮78.06%
氧20.95%
氬0.93% 
其他氣體<0.1%
有害物質：
煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物等 
二、空氣污染的危害
圖片來源：國家地理雜志
       空氣污染對人體的危害途徑：

呼吸道吸入；

隨食物和飲水攝入；

體表接觸侵入。

1. 大氣顆粒物
4. 氮氧化物
5. 光化學氧化劑
3. 一氧化碳
2. 二氧化硫
空氣污染對人體健康的危害
        臭氧對鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，運動時則吸入更嚴重。
        所有大氣污染物中散布最廣的一種，嚴重阻礙血液輸氧，引起缺氧中毒。
        NO2對呼吸器官有刺激性，可引起肺水腫、慢性支氣管炎等疾病，若與SO2共存，則危害更重。
       損害肝臟。且由于SO2通常與多種污染物共存，吸入之后產生的復合作用危害更大。
        顆粒物的大小決定其沉積于呼吸道中的位置；化學組成決定沉積位置上對組織的影響。
（一）工業企業排放的廢氣
三、空氣污染源
各類工業企業向空氣排放的主要污染物
部門	企業類別	排  出  主  要  污  染  物
電力	火力發電廠	煙塵、SO2、NOx、CO、苯并芘等
冶金	鋼鐵廠
有色金屬冶煉廠
焦化廠	煙塵、SO2、CO、氧化鐵塵、氧化錳塵、錳塵等
煙塵(Cu、Cd、Pb、Zn等重金屬)、SO2等
煙塵、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烴類等
化工	石油化工廠
氮肥廠
磷肥廠
氯堿廠
化學纖維廠
硫酸廠
合成橡膠廠
農藥廠
冰晶石廠	SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烴類等
煙塵、NOx、CO、NH3、硫酸氣溶膠等
煙塵、氟化氫、硫酸氣溶膠等
氯氣、氯化氫、汞蒸氣等
煙塵、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等
SO2、NOx、砷化物等
烯烴類、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等
砷化物、汞蒸氣、氯氣、農藥等
氟化氫等
機械	機械加工廠
儀表廠	煙塵等
汞蒸氣、氰化物等
輕工	燈泡廠
造紙廠	煙塵、汞蒸氣等
煙塵、硫醇、H2S等
建材	水泥廠	水泥塵、煙塵等
（二）交通運輸工具排放的廢氣

碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化物和黑煙 
（三）室內空氣污染源

由于做飯、通風不良，燃燒產生的SO2、NO、CO、顆粒物、油煙等是室內主要的污染物。
室內裝修建材中的涂料、粘膠使用有毒的有機溶劑及甲醛。如有致癌活性的甲醛和致白血病的苯，普遍都有檢出。此外還檢出有乙醛、甲苯、二甲苯、三甲苯、四氯乙烯(洗衣店用作干洗溶劑)等。
北方冬季建筑設施上，在水泥中加入尿素作防凍劑。在墻壁或地面中的尿素會逐漸分解，釋放出刺人眼睛并有強烈難聞NH3氣的臭味。
人們和生物的活動，還存在生物污染。如螨蟲、真菌、細菌、病毒。
建筑物使用的石材等，若含有較高背景濃度的鈾放射性核素，自然蛻變過程中釋放出放射性氡，引起室內氡的污染。
室內空氣污染分類
化學性污染：
甲醛、O3、NH3、CO、CO2、SO2、N02
物理性污染：
溫度、相對濕度、通風率、新風量、PM10、電磁輻射
生物性污染：
霉菌、真菌、細菌、病毒
放射性污染：
氡氣及其子體
四、空氣中的污染物及其存在狀態
分
類
方
法
按形成過程分： 一次污染物和二次污染物
按存在形態：分子狀態污染物和粒子狀態污染物
粒子狀態污染物
顆粒物污染是空氣中最重要的污染物之一，在我國大多數地區空氣首要污染物就是顆粒物。
在全國300多個城市中TSP年均值超過國家二級標準的約占2／3。
根據顆粒物粒徑大小通常可分為降塵、總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物、粗顆粒物和細顆粒物。
顆粒物來源有人為源和自然源之分。
人為源主要是燃煤、燃油、工業生產過程等人為活動排放出來的。
自然源主要有土壤、揚塵、沙塵經風力的作用輸送到空氣中而形成的。
顆粒物粒徑
空氣中顆粒物并不都是幾何球體，而大多數呈不規則的形態，因此，需將其換算成球體的直徑，這就是當量直徑(de) 
空氣中顆粒物的真實直徑：dp 
空氣動力學直徑：da,其定義為：與所研究粒子有相同終端降落速率的、密度為1的球體的直徑。

顆粒物分類
降塵(dust fall)
TSP(total suspended particulate)

PM10(inhalable particulate matter)

PM2.5－10(coarse particulate)

PM2.5(fine particulate)
較粗的粒子，靠自生的重量即可較快沉降到地面上的顆粒物，叫降塵。它的粒徑范圍大約為100～1000μm。

指空氣動力學直徑小于100μm顆粒物的總稱，叫總懸浮顆粒物，以TSP表示。
指空氣動力學直徑小于10μm的顆粒物，以PM10表示。它可以通過呼吸進入人體的上、下呼吸道。
指空氣動力學直徑小于10μm，大于和等2.5μm的顆粒物，以PM2.5－10表示，俗稱粗顆粒物。

指空氣動力學直徑小于2.5μm的顆粒物，以PM2.5表示。通常又叫細顆粒物。

具體監測路線
(一)瞬時采樣法
由于缺乏必要的裝備和條件，每個季度只開展5日采樣監測，項目主要為SO2、NOx和TSP。每日分早、中、晚各采30min或1h。
這種方法時間代表性太差，不能全面反映空氣質量變化規律，已被淘汰。用24h連續采樣方法代替。
(二)24h連續采樣一實驗室分析法
24h連續采樣才能真實代表日均值濃度。
測定方法：顆粒物用濾膜采樣稱重法。SO2、NOx、NO2用吸收液采樣和分光光度測定法。
(三)空氣質量自動監測系統
五、監測項目：  監測空間范圍內的實際情況和優先監測原則確定
類別	必測項目	按地方情況增加的必測項目	選測項目
空氣污染物監測	TSP、SO2、NOx、硫酸鹽化速率、灰塵自然沉降量（5）	CO、總氧化劑、總烴、PM10、F2、HF、B(a)P、Pb、H2S、光化學氧化劑（10）	CS2、Cl2、氯化氫、硫酸霧、HCN、NH3、Hg、Be、鉻酸霧、非甲烷烴、芳香烴、苯乙烯、酚、甲醛、甲基對硫磷、異氰酸甲酯等 （16）
空氣降水監測	pH、電導率（2）	K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、
SO42－、NO3－、Cl－（8）	
空氣污染常規監測項目
六、監測站(點)的布設（一）布設采樣站(點)的原則和要求
采樣點應設在整個監測區的高、中、低不同污染物濃度的地方；
污染源集中區，主導風向下風向為主要監測區；上風向布設對照點；
工業密集區、人口密度大及污染物超標區適當增加監測點；反之則減少；
采樣點周圍應開闊，無污染源；
采樣點設置條件盡可能一致或標準化；
監測高度據項目而定。

（二）采樣站(點)數目的確定
在一個監測區域內，應綜合考慮：
監測范圍的大小；污染物的空間分布
地形地貌特征；人口分布情況及其密度；
經濟條件  等因素
市區人口
/萬人	SO2、NOx、TSP	灰塵
自然沉降量	硫酸
鹽化速率
<50	3	≥3	≥6
50～100	4	4 ～ 8	6 ～ 12
100 ～ 200	5	8 ～ 11	12 ～ 18
200 ～ 400	6	12 ～ 20	18 ～ 30
>400	7	20 ～ 30	30 ～ 40
我國空氣環境污染例行監測采樣點設置數目
WHO推薦的城市空氣自動監測站(點)數目
市區人口/萬人	PM10	SO2	NOx	氧化劑	CO	風向
風速
≤100	2	2	1	1	1	1
100 ～ 400	5	5	2	2	2	2
400 ～ 800	8	8	4	3	4	2
>800	10	10	5	4	5	3
（三）采樣站(點)布設方法
分為：經驗法、統計法、模擬法

1. 功能區布點法：
區域性常規監測
 2. 網格布點法：
多個污染源、且分布均勻的地區
 3. 同心圓布點法：
多個污染源構成污染群且大污染源集中的地區。
 4.扇形布點法：
孤立的高架點源且主導風向明顯的地區

網格布點法
  同心圓布點法
同心圓半徑：4km-410km-820km-840km-4
扇形布點法
上風向應有對照點
每條線上3~4點
相鄰點與頂點夾角10～20°
50m高煙囪排放污染物最大地面濃度出現位置與氣象條件的關系
大氣穩定度	最大濃度出現位置(相當于煙囪高度的倍數)
不穩定	5 ～ 10
中性	20左右
穩定	40以上
七、采樣頻率和采樣時間
采樣頻率系指在一個時段內的采樣次數。
采樣時間指每次采樣從開始到結束所經歷的時間。
二者要根據監測目的、污染物分布特征、分析方法靈敏度等因素確定。
采用人工采樣測定應滿足如下：
應在采樣點受污染最嚴重的時期采樣測定。
最高日平均濃度全年至少監測２０天；最大一次濃度樣品不得少于２５個。
每日監測次數不少于３次
國家環保局頒布
城鎮空氣質量采樣頻率和時間
監測項目	采樣時間和頻率
二氧化硫	隔日采樣，每天連續采樣24±0.5 h，
每月14～16 d，每年12個月
二氧化氮
(或氮氧化物)	同二氧化硫
總懸浮顆粒物	隔雙日采樣，每天連續采樣24±0.5 h，
每月5～6 d，每年12個月
灰塵自然沉降量	每月采樣30±2 d，每年12個月
硫酸鹽化速率	每月采樣30±2 d，每年12個月
  1、直接采樣法：組分濃度高或方法靈敏
（1）注射器采樣：
            100ml
（2）塑料袋采樣
   
（3）采氣管采樣
       100～500ml
（4）真空瓶采樣
     500～1000ml

真空采氣瓶示意圖
真空采氣瓶抽真空裝置示意圖
圖3.4   采氣管示意圖
八、空氣樣品的采集方法和采樣儀器
2、富集(濃縮)采樣法
溶液吸收法
填充柱阻留法
濾料阻留法
低溫冷凝法
靜電沉降法
擴散(或滲透)法
自然積集法

直接采樣法測得的結果為（瞬時）濃度或短時間內的平均濃度。富集采樣法測得結果代表采樣時段的平均濃度，更能反映大氣污染的真實情況。
（1）溶液吸收法
氣態、蒸氣態及某些氣溶膠態污染物
吸收效率決定于吸收速度和樣氣與吸收液的接觸面積。
吸收原理：化學吸收和物理吸收
吸收液選擇：一般選有化學反應的吸收液。
吸收液的選擇
與被采集的物質發生化學反應快或對其溶解度大。
污染物被吸收液吸收后，要有足夠的穩定時間，以滿足分析測定所需時間的要求。
污染物被吸收后應有利于下一步分析測定，最好能直接測定。
吸收液毒性小、價格低、易于購買，且盡可能回收利用。
氣體吸收管（瓶）示意圖
氣泡吸收管：5～10ml，采樣量：0.5～2.0L/min，氣態及蒸氣態
沖擊式吸收管：5～10ml，采樣量：2.0L/min，50～100ml，采樣量：30L/min， 適用于氣溶膠態物質
多孔篩板式吸收管：
5～10ml，采樣量：0.1～1.0L/min，10～30ml，采樣量：0.5～2.0L/min，  50～100ml，采樣量：30L/min適用于氣態和蒸氣態及氣溶膠態物質
（2）填充柱阻留法
  
吸附型填充柱，分配型填充柱，反應型填充柱。
。。。。。。。
顆粒狀填充劑
抽氣泵
﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡
組分  
空氣
填充柱阻留法示意圖
對氣體和蒸氣有較強吸附能力，選擇吸附劑時要考慮吸附效率又要考慮易于解析
高沸點有機溶劑，對蒸氣或氣溶膠態污染物分配系數不同
采樣量和速度大，對氣態、蒸氣態和氣溶膠態污染物都又較高的富集效率
項目	溶液吸收法	   填充柱阻留法
采樣時間	不長時間	   能長時間采樣，適于日平均采樣
測定物質吸收率	對氣溶膠吸收率不高，對微量物吸收不完全時，測量難	  選擇合適的填充劑對蒸氣、氣溶膠有很好的吸收率，微量物更易測定
吸收生成物品穩定性	吸收劑的被測物不穩定，不宜保存	  濃縮在填充劑上的被測物穩定，可長時間放置
溶液吸收法與填充柱阻留法比較
攜帶式采樣器工作原理示意圖
3、專用采樣器
     （1）空氣采樣器：采樣流量0.5～2.0L/min
收集器
流量計
采樣泵
定時器
大氣采樣器實物照片
（2）顆粒物采樣器   總懸浮顆粒物采樣器：按流量分三種
大（1.1～1.7m3/min）、中（50～150L/min）、小（10～15L/min）流量
大流量采樣器結構示意圖

玻璃纖維濾膜，采樣8～24h，采氣量達1500～2000m3，用于測定顆粒物中金屬、無機鹽及有機污染物。
    可吸入顆粒物采樣器
    可吸入顆粒物的采集，必須裝有分塵器
   分塵器有旋風式、向心式、撞擊式多種
TSP采樣器實物照片
旋風分塵器原理示意圖

固體廢物的定義和分類
固體廢物監測
固體廢物：生產、建設、日常生活和其他活動中產生的污染環境的固態、半固態廢棄物質。
分
類
方
法
按化學性質：有機物和無機物；
按形狀：固體和泥狀；
按危害狀況：危險廢物（有害廢物）和一般廢物；
按來源：礦業、工業固體廢物、城市垃圾（包括下水道污泥）、農業和放射性固體廢物等。
固
體
廢
物

工業固體廢物

城
市
固
體
廢
物

生活垃圾
城建渣土
商業固體廢物
農
業
固
體
廢
物
冶金
農業生產
石油化工
能源
輕工業
礦業
農副產品加工
禽畜飼養
固體廢物的污染途徑
固體廢物往往不是環境介質，但以多種污染成分存在的終態長期存在于環境中。通過水、氣、土、食物等多種途徑污染環境。
大氣：
堆放的固廢中細微顆粒、粉塵等隨風飛揚；
有機固廢在濕度、溫度適宜條件下微生物分解產生有害氣體；
焚燒處理固廢產生污染物
水：
固廢置于水體，直接污染水體
隨地堆積固廢，雨水浸漬加上自身分解，產生滲濾液，污染水體
土壤：
固廢堆放，污染土壤
工業固廢經風化、雨雪淋溶、地表徑流，滲入地下，污染土壤

固體廢物的管理
1995年10月30日《中華人民共和國固體廢棄物污染環境防治法》規定了防治的體系、制度。
包括：總則、固廢污染防治的監督管理、固廢污染防治、固廢污染防治規定、法律責任、附件等
主要法規：
國家危險廢物名錄，1998
城市垃圾處理污染防治技術政策，2000
危險廢物污染防治技術政策，2001
排污費征收使用管理條例，2002
廢電池污染防治技術政策，2003
醫療廢物集中焚燒處置工程建設技術要求，2003
醫療廢物分類目錄，2003
    批量大小          最少份樣數
/(液體m3,固體t)            /份
         <5                         5
        5~10                     10
      50~100                   15
      100~500                 20
      500~1000               25
      1000～5000           30
        >5000                   35
A.確定應采份樣：根據固體廢物批量大小
B.確定份樣量：根據固體廢物的最大粒度；
C. 填表：根據采樣方法，隨機采集份樣，組成總樣，并認真填寫采樣記錄。
尖頭鋼鍬、鋼尖鎬、采樣鏟、具蓋采樣桶或內襯塑料的采樣袋。
一、樣品的采集
(一)采樣工具
(二)采樣
(三)份樣數
(四)份樣量
批量
份樣
份樣
份樣
份樣
份樣
樣品制備
     采樣示意圖
            份樣量和采樣鏟容量
  最大粒度/mm  最小份樣量/kg   采樣鏟容量/mL
     >150                      30
  100~150                   15                      16000
   50~100                    5                        7000
   40~50                      3                        1700
   20~40                      2                        800 
   10~20                      1                        300
      <10                       0.5                     125                                      
(五) 采樣方法：
現場采樣、運輸車及容器采樣、廢渣堆采樣
1.現場采樣
采樣間隔≤
       車數/輛          所需最少采樣車數/輛
           <10                                  5
         10～25                            10
          25～50                           20
          50～100                         30
          >100                               50 
   容器個數 /個    所需最少采樣容器個數/個
         <10                                  5
         10～25                            10
          25～50                           20
          50～100                         30
          >100                               50 
2.運輸車及容器采樣
當車數不多于該批廢物規定的份樣數時：
每車應采份樣數＝規定份樣數/車數

當車數多于該批廢物規定的份樣數時：
車中采樣點的布設：
對于一批若干容器盛裝的廢物：

車廂中的采樣布點示意圖
粉碎機、藥碾、鋼錘、標準套篩、十字樣板、機械縮分器。

(一)制樣工具
(二)制樣要求
(三)制樣程序
1.粉碎
把全部樣品逐級破碎，過5mm篩孔。粉碎過程中，不可隨意丟棄難于破碎的粗粒。
2.縮分
將樣品于清潔、平整不吸水的板面上堆成圓錐型，每鏟物料自圓錐頂端落下，使均勻地沿錐尖散落，不可使圓錐中心錯位。反復轉堆，至少三周，使其充分混合。然后將圓錐頂端輕輕壓平，攤開物料后，用十字板自上壓下，分成四等份，取兩個對角的等份，重復操作數次，直至不少于1kg試樣為止。
(1)制樣過程中，防止樣品產生任何化學變化和污染；
(2)濕樣品應在室溫下自然干燥，使其達到適于破碎、篩分、縮分的程度；
(3)制備的樣品過篩后裝瓶備用。
二、樣品的制備
三、樣品水分的測定
（1）測定無機物：
樣品20g      105℃干燥       恒重         測定水分
（2）有機物：
樣品        60 ℃干燥24h       測定水分
（3）固體廢物測定結果
以干樣品表示：
含量小于0.1％時以mg/kg表示
含量大于0.1％時則以％表示，并說明是水溶性。 
四、樣品pH值的測定
由于固體廢物的不均勻性，測定時應將各點分別測定，測定結果以實際測定pH值范圍表示，而不是通過計算混合樣品平均值表示。
由于樣品中二氧化碳含量影響pH值，并且二氧化碳達到平衡極為迅速，所以采樣后必須立即測定。
五、樣品的保存
制好的樣品密封于容器中保存，保存期：3個月
（容器對樣品不吸附，不使樣品變質）。
特殊樣品：冷凍或充惰性氣體
貼標簽：
注明編號；廢物名稱；
采樣時間、地點、數量批量；
廢物所需單位、產生過程、可能含有主要成分；
樣品保存方式劑注意事項；
采樣人、制樣人、負責人。
自動監測技術與監測系統
子站內的儀器裝備 
電臺
環境微機
磁帶機
打印機
氣象儀
TSP監測儀
CO監測儀
NOx監測儀
SO2監測儀
控制器
動態校準儀
大氣
采樣系統
子站儀器裝備方框圖
空氣污染自動監測儀器
儀器選型
美、日、中空氣自動監測儀器比較
國別	項目	測定方法	自動監測儀器
美
國	SO2
CO
NOx
O3
總烴
可吸入顆粒物	脈沖紫外熒光法
非色散相關紅外吸收法
化學發光法
紫外光度法
氣相色譜法(FID)
β射線吸收法	脈沖紫外熒光SO2監測儀
相關紅外CO監測儀
化學發光NOx監測儀
紫外光度O3監測儀
氣相色譜儀
β射線可吸入顆粒物監測儀
日
本	SO2
CO
NOx
O3
總烴
可吸入顆粒物	紫外熒光法
非色散紅外吸收法
化學發光法
紫外光度法
氣相色譜法(FID)
β射線吸收法	紫外熒光SO2監測儀
非色散紅外CO監測儀
化學發光NOx監測儀
紫外光度O3監測儀
氣相色譜儀
β射線可吸入顆粒物監測儀
中
國	SO2
CO
NOx
O3
總烴
可吸入顆粒物	紫外熒光法
非色散紅外吸收法
化學發光法
紫外光度法
氣相色譜法(FID)
β射線吸收法	紫外熒光SO2監測儀
非色散紅外CO監測儀
化學發光NOx監測儀
紫外光度O3監測儀
氣相色譜儀
β射線可吸入顆粒物監測儀
大氣自動監測數據
連續自動監測水質一般指標系統示意圖
水污染連續自動監測系統
水污染可自動監測的項目及方法
項     目	項     目	監  測  方  法
一
般
指
標	水溫
pH
電導率
濁度
溶解氧	鉑電阻法或熱敏電阻法
電位法(pH玻璃電極法)
電導電極法
光散射法
隔膜電極法(極譜或原電池型)
綜
合
指
標	化學需氧量(COD)
高錳酸鹽指數
總需氧量(TOD)
總有機碳(TOC)
生化需氧量(BOD)	庫侖滴定法或比色法
電位滴定法
高溫氧化-氧化鋯氧量儀法
燃燒氧化-非色散紅外吸收法或紫外催化氧化-非色散紅外吸收法
微生物膜電極法
單
項
污
染
指
標	總氮
總磷
氟離子
氯離子
氰離子
氨氮
六價鉻
苯酚	密封燃燒氧化-化學發光法
比色法
離子選擇電極法
離子選擇電極法
離子選擇電極法
離子選擇電極法或膜濃縮-電導率法
比色法
比色法或紫外吸收法

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