导图社区 空气和废气监测
诚恳地建议你们如果是交给老师的话记得改一下。包括了空气污染的基本知识,空气污染监测方案的制定,调研及资料收集,检测项目等内容。
编辑于2022-05-06 21:50:27空气和废气监测
空气污染基本知识
大气空气及其污染
大气:是指环绕地球的全部空气的总和。 环境空气:对人类及生物生存起重要作用的近地面约10km内的气体层。 有害物质:烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等
1.1952年伦敦烟雾事件 2.1930年,比利时马斯河谷烟雾事件 3.1948年,美国多诺拉烟雾事件 4.日本四日市哮喘事件 5.美国洛杉矶光化学烟雾事件
空气污染源
自然源:自然现象造成的,如火山爆发、森林火灾 人为源:人类的生产和生活活动造成的
工业企业排放的废气:以煤和石油为燃料,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和无机污染物
空气中的污染物及其存在状态
空气污染物:人类活动或者自然过程向大气中排入有害颗粒物或废气,并对人和大气环境产生有害影响
分类:按存在状态:分子状态污染物、粒子状态污染物; 按形成过程:一次污染物、二次污染物
分子状态污染物:沸点低,气体分子形式存在,并以分子状态进入大气,常温下液体,但挥发性强,受热时以蒸汽进入大气中
根据化学形态,可分为五类: 1)含硫化合物:SO2、H2S、SO3、硫酸、硫酸盐 2)含氮化合物:NO、NO2、NH3、硝酸、硝酸盐 3)碳氢化合物:C1-C5化合物、醛、酮、PAN 4)碳氧化合物:CO、CO2 5)卤素化合物:HF、HCl
粒子状态污染物(0.01~100μm) 1)降尘(>100μm):由于自身的重力作用很快沉降下来 2)总悬浮颗粒物(TSP)(<100μm):分散在大气中的各种粒子 的总称
可吸入颗粒物(PM10):粒径小于10μm的颗粒物细颗粒物 PM2.5:粒径小于2.5μm的颗粒物 表述颗粒物的存在形式: • 烟(0.01~1µm):固体气溶胶 • 雾 (<10µm):微小液滴悬浮体的总称 • 尘(dust):分散在空气中的固体颗粒
按形成过程分类
一次污染物:直接从污染源排放的污染物。主要:SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1-C12化合物 、颗粒物等
二次污染物:一次污染物在大气中互相作用,经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物,其毒性比一次污染物还强。主要:SO3、H2SO4、MSO4、MNO3、NO2、醛类、酮类、PAN(过氧乙酰硝酸酯)
空气中污染物的时空分布特点
大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。 同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差数倍至数十倍;同一时间不同地点也相差甚大
时间性
一次污染物:清晨和黄昏时浓度较高,中午即降低(受逆温层、气温、气压等的限制)
二次污染物:中午时浓度增加,清晨和夜晚时降低(光化学烟雾等)
空间性
与污染源种类、分布情况和气象条件等因素有关。如:烟的排放,市区比郊区多,郊区比农村多。采样注意选择适当时间和合适的采样点,使结果更具代表性
空气中污染物浓度表示方法
质量浓度(Cm):单位体积空气中所含污染物的质量(mg/m3或μg/m3),对任何状态的污染物都适用。
体积分数(CV):单位体积空气中含污染物气体或蒸气的体积(mL/m3或μL/m3;ppm或ppb),仅适于气态或蒸汽态物质。
空气污染监测方案的制订
监测目的
为空气质量状态评价提供依据;为研究空气质量的变化规律和发展趋势,开展空气污染的预报预测,以及研究污染物迁移转化情况提供基础资料;为政府环保部门执行环保法规、开展空气质量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。
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
监测项目
监测站(点)的布设
分类
(1)城市点 监测城市建成区的空气质量整体状况和变化趋势 (2)区域点 监测区域范围内空气质量状况和污染物区域传输及影响范围 (3)背景点 监测国家或大区域范围的环境空气质量本底水平 (4)污染监控点 监测本地区主要固定污染源及工业园区污染源聚集区对当地 环境空气质量的影响 (5)路边交通点 监测道路交通污染源对环境空气质量影响
布设原则
(1)代表性 (2)可比性 (3)整体性 (4)前瞻性 (5)稳定性
布设要求
(1)城市点:覆盖全部城市建成区,并相对均匀。 (2)区域点和背景点:远离城市建成区和主要污染源。区域点应设置在区域大气环流路径上,反映区域大气本底状况,并反映区域间和区域内污染物输送的相互影响;背景点设置在不受人为活动影响的清洁地区。 (3)污染监控点:设置在固定污染源对环境质量产生明显影响以及污染物浓度高的地区。 (4)路边交通点:设置在行车道下风侧。
采样时间和采样频率
采样时间:每次采样从开始到结束所经历的时间,也称采样时段。
采样频率:在一定时间内的采样次数。 自动监测仪器24小时在线工作,比较真实。 人工采样监测应做到:在采样点受污染最严重时采样; 每日监测次数不少于3次;最高日平均浓度全年至少监测 20天,最大一次浓度样品不得少于25个。
空气样品采样方法和采样仪器
直接采样法
适用:被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高的情况,这时不必浓缩,只需用仪器直接采集少量样品进行分析测定即可。 测得的结果:为瞬时浓度或短时间内的平均浓度。 常用容器:注射器、塑料袋、采气管、真空瓶等
注射器采样 常用100mL注射器采集样品。采样时,先用现场气体抽洗2~3次,然后抽取100mL,密封进气口,带回实验室分析。样品存放时间不宜长,一般当天分析完。 气相色谱分析法常采用此法取样。取样后,应将注射器进气口朝下,垂直放置,以使注射器内压略大于外压。
气袋采样 应选不吸附、不渗漏,也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋,如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等,用金属薄膜作衬里(如衬银、衬铝)的塑 料袋。 采样时,先用双连球打进现场气体冲洗2~3次,再充满样气,夹封进气口,带回实验室尽快分析。
采气管采样 采气管容积一般为100~500mL。采样时,打开两端旋塞,用双联球或抽气泵接在管的一端,迅速抽进比采气管容积大6~10倍的欲采气体,使采气管中原有气体被完全置换出,关上旋塞,采气管体积即为采气体积 。
采气瓶采样 采样瓶是一种具有活塞的耐压玻璃瓶,容积一般为500~1000mL。采样前,先用抽真空装置把采气瓶内气体抽走,使瓶内真空度达到1.33kPa,之后,便可打开旋塞采样,采完即关闭旋塞,则采样体积即为真空瓶体积。
富集(浓缩)采样法
适用:大气中污染物质浓度较低(ppm-ppb)的情况,直接采样不能满足分析测定要求。采样时间一般较长,测得结果可代表采样时段的平均浓度,更能反映大气污染的真实情况。 具体采样方法:溶液吸收法、填充柱阻留法、被动采样法等。
溶液吸收法—采集大气中气态、蒸汽态及某些气溶胶态污染物质 采样时,用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管(瓶),使被测物质的分子阻留在吸收液中。
填充柱阻留法 采样时,让气样以一定流速通过填充柱,则欲测组分因吸附、溶解或化学反应而被阻留在填充剂上,达到浓缩采样的目的。采样后,通过加热解吸,吹气或溶剂洗脱,使被测组分从填充剂上释放出来测定。
滤膜采样法 将滤料(滤纸、滤膜等)放在采样夹上,用抽气装置抽气,颗粒物被阻留在滤料上,称量过滤材料上富集的颗粒物质量,根据采样体积,可计算出空气中颗粒物的浓度。
被动采样法 利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集大气中的被测物质,如硫酸盐化速率、氟化物、降尘等。 优点:不需动力设备,简单易行,采样时间长30±2,测定结果能较好反映大气污染情况。
采样器
(一) 组成部分:收集器、流量计、采样动力 (1)收集器:大气吸收管(瓶)、填充柱、滤料采样夹等。 (2)流量计:测量气体流量。当用抽气泵作抽气动力时,通过流量计的读数和采样时间可以计算所采空气的体积。 常用:孔口流量计和转子流量计。均需定期校正。 (3)采样动力(抽气装置):流量范围较大,抽气稳定,造价低,噪声小,便于携带和维修。
(二)专用采样器 (1)空气采样器 (2)颗粒物采样器
空气质量指数
空气质量指数(AQI):是一种向社会公众公布的反映和评价空气质量状况的指标。它将空气质量标准中的六项基本。 检测项目浓度经过处理简化为单一的数值形式,分级表示空气质量。 计算AQI的项目:SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5
颗粒物的测定
总悬浮颗粒(TSP)的测定 GB/T 15432-1995
滤膜捕集——重量法 用抽气动力抽取一定体积的空气通过已恒重的滤膜,则空气中的悬浮颗粒物被阻留 在滤膜上,根据采样前后滤膜质量之差及采样体积,即可计算TSP的浓度。
可吸入颗粒物(PM10)的测定
测定飘尘的方法有重量法、石英压电晶体振荡法、β射线吸收法及光散射法等。目前用得最多、最准确可靠的是重量法。 旋风分离器分离,采样时各部位旋紧,防止空气从侧面漏掉,采样后滤膜需置于干燥器中平衡24h,再称重。
降尘的测定
最常用的方法是重量法。首先按一定原则布点,将一个一定规格的容器(集尘缸)放置在户外空旷的地方,大气中的灰尘自然沉降在集尘缸内,按月收集起来。剔除里面的树叶、小虫等异物,其余部分定量转移到1000mL烧杯中,加热蒸发浓缩至10~20mL后,再转移到已恒重的瓷坩埚中,在电热板上蒸干后,于105±5℃烘箱内烘至恒重。
总悬浮颗粒物中主要组分的测定
(一) 某些金属元素和非金属化合物的测定 铍、铬、铅、铁、铜、锌、镉、镍、钴、锰、砷、硒、硫酸根、硝酸根、氯化物等。 它们中多数含量很低,需选择灵敏度高的方法测定。 1、样品预处理方法:湿式分解法、干式灰化法、水浸取法 2、测定方法:AAS(含量少,灵敏)
(二)有机化合物的测定 • 多环芳烃:蒽、菲、芘等 • 步骤:采样、提取、分离、测定四步
气态和蒸气态污染物质的测定
二氧化硫的测定
GB/T 15262-1994 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法 原理:SO2被甲醛缓冲溶液吸收后,生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物,加入氢氧化钠溶液使加成化合物分解,释放出SO2与盐酸副玫瑰苯胺反应,生成紫红色络合物,其最大吸收波长为577nm用分光光度法测定。 测定要点: 短时间采样,吸收液移入10mL比色管,甲醛洗涤吸收管转移至比色管并稀释至标线加入0.5mL氨基磺酸钠,摇匀,放10min可去除NOx,检出限0.007mg/m3。 24h时间采样,吸收液移入50mL容量瓶,甲醛洗涤吸收管转移至容量瓶并稀释至标线,取适当体积转移入10mL比色管并用甲醛稀释至标线,加入0.5mL氨基磺酸钠,摇匀,放10min可去除NOx, 检出限0.004mg/m3
NOx的测定
盐酸萘乙二胺分光光度法(HJ 479-2009) 特点:采样和显色同时进行,操作简便,灵敏度高,是国内外普遍采用的方法。可分别测定NO、NO2和NOx总量。 原理:用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成吸收液。采样时大气中的NOX在酸性高锰酸钾氧化作用下,NO被氧化成NO2,被吸收生成亚硝酸和硝酸,有冰乙酸的条件下亚硝酸再与吸收液中的对氨基苯磺酸起重氮化反应,最后与盐酸萘乙二胺偶合,生成玫瑰红色的偶氮化合物,其颜色深浅与气样中NO2浓度成正比,可用分光光度法定量。
甲醛的测定
乙酰丙酮分光光度法 GB/T 15516-1995 原理:甲醛气体经水吸收后,在pH=6的乙酸-乙酸铵缓冲溶液中,与乙酰丙酮作用,在沸水浴条件下,迅速生成稳定的黄色化合物,在波长413nm处测定。