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空气废气污染监测

		点击数：	更新时间： 2021年05月11日
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空气废气污染监测
一、大气、空气和空气污染
对人类有影响的：距地面10km
地球半径
大气厚度
氮78.06%
氧20.95%
氩0.93% 
其他气体<0.1%
有害物质：
烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等 
二、空气污染的危害
图片来源：国家地理杂志
       空气污染对人体的危害途径：

呼吸道吸入；

随食物和饮水摄入；

体表接触侵入。

1. 大气颗粒物
4. 氮氧化物
5. 光化学氧化剂
3. 一氧化碳
2. 二氧化硫
空气污染对人体健康的危害
        臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动时则吸入更严重。
        所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。
        NO2对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与SO2共存，则危害更重。
       损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。
        颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。
（一）工业企业排放的废气
三、空气污染源
各类工业企业向空气排放的主要污染物
部门	企业类别	排  出  主  要  污  染  物
电力	火力发电厂	烟尘、SO2、NOx、CO、苯并芘等
冶金	钢铁厂
有色金属冶炼厂
焦化厂	烟尘、SO2、CO、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等
烟尘(Cu、Cd、Pb、Zn等重金属)、SO2等
烟尘、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烃类等
化工	石油化工厂
氮肥厂
磷肥厂
氯碱厂
化学纤维厂
硫酸厂
合成橡胶厂
农药厂
冰晶石厂	SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烃类等
烟尘、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶等
烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等
氯气、氯化氢、汞蒸气等
烟尘、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等
SO2、NOx、砷化物等
烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等
砷化物、汞蒸气、氯气、农药等
氟化氢等
机械	机械加工厂
仪表厂	烟尘等
汞蒸气、氰化物等
轻工	灯泡厂
造纸厂	烟尘、汞蒸气等
烟尘、硫醇、H2S等
建材	水泥厂	水泥尘、烟尘等
（二）交通运输工具排放的废气

碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物和黑烟 
（三）室内空气污染源

由于做饭、通风不良，燃烧产生的SO2、NO、CO、颗粒物、油烟等是室内主要的污染物。
室内装修建材中的涂料、粘胶使用有毒的有机溶剂及甲醛。如有致癌活性的甲醛和致白血病的苯，普遍都有检出。此外还检出有乙醛、甲苯、二甲苯、三甲苯、四氯乙烯(洗衣店用作干洗溶剂)等。
北方冬季建筑设施上，在水泥中加入尿素作防冻剂。在墙壁或地面中的尿素会逐渐分解，释放出刺人眼睛并有强烈难闻NH3气的臭味。
人们和生物的活动，还存在生物污染。如螨虫、真菌、细菌、病毒。
建筑物使用的石材等，若含有较高背景浓度的铀放射性核素，自然蜕变过程中释放出放射性氡，引起室内氡的污染。
室内空气污染分类
化学性污染：
甲醛、O3、NH3、CO、CO2、SO2、N02
物理性污染：
温度、相对湿度、通风率、新风量、PM10、电磁辐射
生物性污染：
霉菌、真菌、细菌、病毒
放射性污染：
氡气及其子体
四、空气中的污染物及其存在状态
分
类
方
法
按形成过程分： 一次污染物和二次污染物
按存在形态：分子状态污染物和粒子状态污染物
粒子状态污染物
颗粒物污染是空气中最重要的污染物之一，在我国大多数地区空气首要污染物就是颗粒物。
在全国300多个城市中TSP年均值超过国家二级标准的约占2／3。
根据颗粒物粒径大小通常可分为降尘、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物、粗颗粒物和细颗粒物。
颗粒物来源有人为源和自然源之分。
人为源主要是燃煤、燃油、工业生产过程等人为活动排放出来的。
自然源主要有土壤、扬尘、沙尘经风力的作用输送到空气中而形成的。
颗粒物粒径
空气中颗粒物并不都是几何球体，而大多数呈不规则的形态，因此，需将其换算成球体的直径，这就是当量直径(de) 
空气中颗粒物的真实直径：dp 
空气动力学直径：da,其定义为：与所研究粒子有相同终端降落速率的、密度为1的球体的直径。

颗粒物分类
降尘(dust fall)
TSP(total suspended particulate)

PM10(inhalable particulate matter)

PM2.5－10(coarse particulate)

PM2.5(fine particulate)
较粗的粒子，靠自生的重量即可较快沉降到地面上的颗粒物，叫降尘。它的粒径范围大约为100～1000μm。

指空气动力学直径小于100μm颗粒物的总称，叫总悬浮颗粒物，以TSP表示。
指空气动力学直径小于10μm的颗粒物，以PM10表示。它可以通过呼吸进入人体的上、下呼吸道。
指空气动力学直径小于10μm，大于和等2.5μm的颗粒物，以PM2.5－10表示，俗称粗颗粒物。

指空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物，以PM2.5表示。通常又叫细颗粒物。

具体监测路线
(一)瞬时采样法
由于缺乏必要的装备和条件，每个季度只开展5日采样监测，项目主要为SO2、NOx和TSP。每日分早、中、晚各采30min或1h。
这种方法时间代表性太差，不能全面反映空气质量变化规律，已被淘汰。用24h连续采样方法代替。
(二)24h连续采样一实验室分析法
24h连续采样才能真实代表日均值浓度。
测定方法：颗粒物用滤膜采样称重法。SO2、NOx、NO2用吸收液采样和分光光度测定法。
(三)空气质量自动监测系统
五、监测项目：  监测空间范围内的实际情况和优先监测原则确定
类别	必测项目	按地方情况增加的必测项目	选测项目
空气污染物监测	TSP、SO2、NOx、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量（5）	CO、总氧化剂、总烃、PM10、F2、HF、B(a)P、Pb、H2S、光化学氧化剂（10）	CS2、Cl2、氯化氢、硫酸雾、HCN、NH3、Hg、Be、铬酸雾、非甲烷烃、芳香烃、苯乙烯、酚、甲醛、甲基对硫磷、异氰酸甲酯等 （16）
空气降水监测	pH、电导率（2）	K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、
SO42－、NO3－、Cl－（8）	
空气污染常规监测项目
六、监测站(点)的布设（一）布设采样站(点)的原则和要求
采样点应设在整个监测区的高、中、低不同污染物浓度的地方；
污染源集中区，主导风向下风向为主要监测区；上风向布设对照点；
工业密集区、人口密度大及污染物超标区适当增加监测点；反之则减少；
采样点周围应开阔，无污染源；
采样点设置条件尽可能一致或标准化；
监测高度据项目而定。

（二）采样站(点)数目的确定
在一个监测区域内，应综合考虑：
监测范围的大小；污染物的空间分布
地形地貌特征；人口分布情况及其密度；
经济条件  等因素
市区人口
/万人	SO2、NOx、TSP	灰尘
自然沉降量	硫酸
盐化速率
<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
我国空气环境污染例行监测采样点设置数目
WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目
市区人口/万人	PM10	SO2	NOx	氧化剂	CO	风向
风速
≤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）采样站(点)布设方法
分为：经验法、统计法、模拟法

1. 功能区布点法：
区域性常规监测
 2. 网格布点法：
多个污染源、且分布均匀的地区
 3. 同心圆布点法：
多个污染源构成污染群且大污染源集中的地区。
 4.扇形布点法：
孤立的高架点源且主导风向明显的地区

网格布点法
  同心圆布点法
同心圆半径：4km-410km-820km-840km-4
扇形布点法
上风向应有对照点
每条线上3~4点
相邻点与顶点夹角10～20°
50m高烟囱排放污染物最大地面浓度出现位置与气象条件的关系
大气稳定度	最大浓度出现位置(相当于烟囱高度的倍数)
不稳定	5 ～ 10
中性	20左右
稳定	40以上
七、采样频率和采样时间
采样频率系指在一个时段内的采样次数。
采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间。
二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析方法灵敏度等因素确定。
采用人工采样测定应满足如下：
应在采样点受污染最严重的时期采样测定。
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。
每日监测次数不少于３次
国家环保局颁布
城镇空气质量采样频率和时间
监测项目	采样时间和频率
二氧化硫	隔日采样，每天连续采样24±0.5 h，
每月14～16 d，每年12个月
二氧化氮
(或氮氧化物)	同二氧化硫
总悬浮颗粒物	隔双日采样，每天连续采样24±0.5 h，
每月5～6 d，每年12个月
灰尘自然沉降量	每月采样30±2 d，每年12个月
硫酸盐化速率	每月采样30±2 d，每年12个月
  1、直接采样法：组分浓度高或方法灵敏
（1）注射器采样：
            100ml
（2）塑料袋采样
   
（3）采气管采样
       100～500ml
（4）真空瓶采样
     500～1000ml

真空采气瓶示意图
真空采气瓶抽真空装置示意图
图3.4   采气管示意图
八、空气样品的采集方法和采样仪器
2、富集(浓缩)采样法
溶液吸收法
填充柱阻留法
滤料阻留法
低温冷凝法
静电沉降法
扩散(或渗透)法
自然积集法

直接采样法测得的结果为（瞬时）浓度或短时间内的平均浓度。富集采样法测得结果代表采样时段的平均浓度，更能反映大气污染的真实情况。
（1）溶液吸收法
气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物
吸收效率决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。
吸收原理：化学吸收和物理吸收
吸收液选择：一般选有化学反应的吸收液。
吸收液的选择
与被采集的物质发生化学反应快或对其溶解度大。
污染物被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满足分析测定所需时间的要求。
污染物被吸收后应有利于下一步分析测定，最好能直接测定。
吸收液毒性小、价格低、易于购买，且尽可能回收利用。
气体吸收管（瓶）示意图
气泡吸收管：5～10ml，采样量：0.5～2.0L/min，气态及蒸气态
冲击式吸收管：5～10ml，采样量：2.0L/min，50～100ml，采样量：30L/min， 适用于气溶胶态物质
多孔筛板式吸收管：
5～10ml，采样量：0.1～1.0L/min，10～30ml，采样量：0.5～2.0L/min，  50～100ml，采样量：30L/min适用于气态和蒸气态及气溶胶态物质
（2）填充柱阻留法
  
吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。
。。。。。。。
颗粒状填充剂
抽气泵
﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡
组分  
空气
填充柱阻留法示意图
对气体和蒸气有较强吸附能力，选择吸附剂时要考虑吸附效率又要考虑易于解析
高沸点有机溶剂，对蒸气或气溶胶态污染物分配系数不同
采样量和速度大，对气态、蒸气态和气溶胶态污染物都又较高的富集效率
项目	溶液吸收法	   填充柱阻留法
采样时间	不长时间	   能长时间采样，适于日平均采样
测定物质吸收率	对气溶胶吸收率不高，对微量物吸收不完全时，测量难	  选择合适的填充剂对蒸气、气溶胶有很好的吸收率，微量物更易测定
吸收生成物品稳定性	吸收剂的被测物不稳定，不宜保存	  浓缩在填充剂上的被测物稳定，可长时间放置
溶液吸收法与填充柱阻留法比较
携带式采样器工作原理示意图
3、专用采样器
     （1）空气采样器：采样流量0.5～2.0L/min
收集器
流量计
采样泵
定时器
大气采样器实物照片
（2）颗粒物采样器   总悬浮颗粒物采样器：按流量分三种
大（1.1～1.7m3/min）、中（50～150L/min）、小（10～15L/min）流量
大流量采样器结构示意图

玻璃纤维滤膜，采样8～24h，采气量达1500～2000m3，用于测定颗粒物中金属、无机盐及有机污染物。
    可吸入颗粒物采样器
    可吸入颗粒物的采集，必须装有分尘器
   分尘器有旋风式、向心式、撞击式多种
TSP采样器实物照片
旋风分尘器原理示意图

固体废物的定义和分类
固体废物监测
固体废物：生产、建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。
分
类
方
法
按化学性质：有机物和无机物；
按形状：固体和泥状；
按危害状况：危险废物（有害废物）和一般废物；
按来源：矿业、工业固体废物、城市垃圾（包括下水道污泥）、农业和放射性固体废物等。
固
体
废
物

工业固体废物

城
市
固
体
废
物

生活垃圾
城建渣土
商业固体废物
农
业
固
体
废
物
冶金
农业生产
石油化工
能源
轻工业
矿业
农副产品加工
禽畜饲养
固体废物的污染途径
固体废物往往不是环境介质，但以多种污染成分存在的终态长期存在于环境中。通过水、气、土、食物等多种途径污染环境。
大气：
堆放的固废中细微颗粒、粉尘等随风飞扬；
有机固废在湿度、温度适宜条件下微生物分解产生有害气体；
焚烧处理固废产生污染物
水：
固废置于水体，直接污染水体
随地堆积固废，雨水浸渍加上自身分解，产生渗滤液，污染水体
土壤：
固废堆放，污染土壤
工业固废经风化、雨雪淋溶、地表径流，渗入地下，污染土壤

固体废物的管理
1995年10月30日《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》规定了防治的体系、制度。
包括：总则、固废污染防治的监督管理、固废污染防治、固废污染防治规定、法律责任、附件等
主要法规：
国家危险废物名录，1998
城市垃圾处理污染防治技术政策，2000
危险废物污染防治技术政策，2001
排污费征收使用管理条例，2002
废电池污染防治技术政策，2003
医疗废物集中焚烧处置工程建设技术要求，2003
医疗废物分类目录，2003
    批量大小          最少份样数
/(液体m3,固体t)            /份
         <5                         5
        5~10                     10
      50~100                   15
      100~500                 20
      500~1000               25
      1000～5000           30
        >5000                   35
A.确定应采份样：根据固体废物批量大小
B.确定份样量：根据固体废物的最大粒度；
C. 填表：根据采样方法，随机采集份样，组成总样，并认真填写采样记录。
尖头钢锹、钢尖镐、采样铲、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋。
一、样品的采集
(一)采样工具
(二)采样
(三)份样数
(四)份样量
批量
份样
份样
份样
份样
份样
样品制备
     采样示意图
            份样量和采样铲容量
  最大粒度/mm  最小份样量/kg   采样铲容量/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) 采样方法：
现场采样、运输车及容器采样、废渣堆采样
1.现场采样
采样间隔≤
       车数/辆          所需最少采样车数/辆
           <10                                  5
         10～25                            10
          25～50                           20
          50～100                         30
          >100                               50 
   容器个数 /个    所需最少采样容器个数/个
         <10                                  5
         10～25                            10
          25～50                           20
          50～100                         30
          >100                               50 
2.运输车及容器采样
当车数不多于该批废物规定的份样数时：
每车应采份样数＝规定份样数/车数

当车数多于该批废物规定的份样数时：
车中采样点的布设：
对于一批若干容器盛装的废物：

车厢中的采样布点示意图
粉碎机、药碾、钢锤、标准套筛、十字样板、机械缩分器。

(一)制样工具
(二)制样要求
(三)制样程序
1.粉碎
把全部样品逐级破碎，过5mm筛孔。粉碎过程中，不可随意丢弃难于破碎的粗粒。
2.缩分
将样品于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥型，每铲物料自圆锥顶端落下，使均匀地沿锥尖散落，不可使圆锥中心错位。反复转堆，至少三周，使其充分混合。然后将圆锥顶端轻轻压平，摊开物料后，用十字板自上压下，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作数次，直至不少于1kg试样为止。
(1)制样过程中，防止样品产生任何化学变化和污染；
(2)湿样品应在室温下自然干燥，使其达到适于破碎、筛分、缩分的程度；
(3)制备的样品过筛后装瓶备用。
二、样品的制备
三、样品水分的测定
（1）测定无机物：
样品20g      105℃干燥       恒重         测定水分
（2）有机物：
样品        60 ℃干燥24h       测定水分
（3）固体废物测定结果
以干样品表示：
含量小于0.1％时以mg/kg表示
含量大于0.1％时则以％表示，并说明是水溶性。 
四、样品pH值的测定
由于固体废物的不均匀性，测定时应将各点分别测定，测定结果以实际测定pH值范围表示，而不是通过计算混合样品平均值表示。
由于样品中二氧化碳含量影响pH值，并且二氧化碳达到平衡极为迅速，所以采样后必须立即测定。
五、样品的保存
制好的样品密封于容器中保存，保存期：3个月
（容器对样品不吸附，不使样品变质）。
特殊样品：冷冻或充惰性气体
贴标签：
注明编号；废物名称；
采样时间、地点、数量批量；
废物所需单位、产生过程、可能含有主要成分；
样品保存方式剂注意事项；
采样人、制样人、负责人。
自动监测技术与监测系统
子站内的仪器装备 
电台
环境微机
磁带机
打印机
气象仪
TSP监测仪
CO监测仪
NOx监测仪
SO2监测仪
控制器
动态校准仪
大气
采样系统
子站仪器装备方框图
空气污染自动监测仪器
仪器选型
美、日、中空气自动监测仪器比较
国别	项目	测定方法	自动监测仪器
美
国	SO2
CO
NOx
O3
总烃
可吸入颗粒物	脉冲紫外荧光法
非色散相关红外吸收法
化学发光法
紫外光度法
气相色谱法(FID)
β射线吸收法	脉冲紫外荧光SO2监测仪
相关红外CO监测仪
化学发光NOx监测仪
紫外光度O3监测仪
气相色谱仪
β射线可吸入颗粒物监测仪
日
本	SO2
CO
NOx
O3
总烃
可吸入颗粒物	紫外荧光法
非色散红外吸收法
化学发光法
紫外光度法
气相色谱法(FID)
β射线吸收法	紫外荧光SO2监测仪
非色散红外CO监测仪
化学发光NOx监测仪
紫外光度O3监测仪
气相色谱仪
β射线可吸入颗粒物监测仪
中
国	SO2
CO
NOx
O3
总烃
可吸入颗粒物	紫外荧光法
非色散红外吸收法
化学发光法
紫外光度法
气相色谱法(FID)
β射线吸收法	紫外荧光SO2监测仪
非色散红外CO监测仪
化学发光NOx监测仪
紫外光度O3监测仪
气相色谱仪
β射线可吸入颗粒物监测仪
大气自动监测数据
连续自动监测水质一般指标系统示意图
水污染连续自动监测系统
水污染可自动监测的项目及方法
项     目	项     目	监  测  方  法
一
般
指
标	水温
pH
电导率
浊度
溶解氧	铂电阻法或热敏电阻法
电位法(pH玻璃电极法)
电导电极法
光散射法
隔膜电极法(极谱或原电池型)
综
合
指
标	化学需氧量(COD)
高锰酸盐指数
总需氧量(TOD)
总有机碳(TOC)
生化需氧量(BOD)	库仑滴定法或比色法
电位滴定法
高温氧化-氧化锆氧量仪法
燃烧氧化-非色散红外吸收法或紫外催化氧化-非色散红外吸收法
微生物膜电极法
单
项
污
染
指
标	总氮
总磷
氟离子
氯离子
氰离子
氨氮
六价铬
苯酚	密封燃烧氧化-化学发光法
比色法
离子选择电极法
离子选择电极法
离子选择电极法
离子选择电极法或膜浓缩-电导率法
比色法
比色法或紫外吸收法

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