交通运输行业环境监测人员上岗培训-3-环境空气监测-1307

环境空气监测交通运输部环境保护中心2013年7月第一节环境空气监测点的布设一、现场调查与资料收集■污染源分布及排放情况（1）污染源的类型、数量、位置、主要污染物、排放量。（2）所用原料、燃料及消耗量。■气象资料风向、风速、气温、气压、降水量、日照时间、相对湿度、温度的垂直梯度和逆温层底部高度等。一、现场调查与资料收集■地形资料地形对当地的风向、风速和大气稳定情况等有影响■土地利用和功能分区情况■人口分布及人群健康情况■监测区域以往的大气监测资料二、环境空气监测点的布设监测任务或计划的目标是通过监测数据实现的，而监测数据的代表性主要取决于监测点的密度，监测点位越多，获得监测信息量就大，或者说监测网络区域内的环境质量状况越接近实际情况。监测点布设的目的就是确定监测任务的最优化监测点位布设方案，力求用最少的点位，获得最有代表性的、能说明环境质量状况的监测数据。监测点位设置的多少不仅应考虑任务目标，还受区域气候条件的辩护、地形地貌以及监测经费等因素的制约。监测点位的设置基本要求（1）具有较好的代表性，能客观反映一定空间范围内的环境空气污染水平和变化规律；（2）各监测点之间设置条件尽可能一致，使各个监测点获取的数据具有可比性；（3）监测点应尽可能均匀分布，同时在布局上应反映城市主要功能区和主要大气污染源的污染现状及变化趋势；（4）应结合交通运输发展规划考虑监测点的布设，使确定的监测点能兼顾未来交通发展的需要；（5）为监测道路交通污染源或其他重要污染源对环境空气质量影响而设置的污染监控点，应设在可能对人体健康造成影响的污染物高浓度区域。根据工程项目的规模和性质、区域大气污染状况和发展趋势、功能布局和敏感受体的分布，结合地形、污染气象等自然因素综合考虑确定。监测点位置的确定应先进行周密的调查研究，采用间断性的监测，对本地区大气污染状况有粗略的概念后再选择设置监测点的位置。监测点的位置一经确定之后不宜轻易变动，以保证监测数据的连续性和可比性。2．监测点设置数量（1）测点周围50米范围内无污染源，不能靠近炉、窑和锅炉烟囱。（2）监测点的周围应开阔。不能有阻碍环境空气流通的高大建筑物、树木或其他障碍物，避开树木及吸附能力较强的建筑物。（3）采样口周围水平面应有270°以上的捕集空间，环境空气流动不受任何影响。如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平面应有180°以上的自由空间。3．监测点位周围环境基本要求（4）监测点周围环境状况相对稳定，安全和防火措施有保障；（5）监测点附近无强大的电磁干扰，周围有稳定可靠的电力供应，通信线路容易安装和检修；（6）监测点周围应有合适的车辆通道。3．监测点位周围环境基本要求采样口位置基本要求（1）对于手工间断采样，其采样口离地面的高度应在1.5～15米范围内；（2）对于自动监测，其采样口或监测光束离地面的高度应在3～15米范围内；（3）针对道路交通的污染监控点，其采样口离地面的高度应在2～5米范围内；（4）在保证监测点具有空间代表性的前提下，若所选点位周围半径300～500米范围内建筑物平均高度在20米以上，无法按满足（1）、（2）条的高度要求设置时，其采样口高度可以在15～25米范围内选取；采样口位置基本要求（5）在建筑物上安装监测仪器时，监测仪器的采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1米；（6）当某监测点需设置多个采样口时，为防止其他采样口干扰颗粒物样品的采集，颗粒物采样口与其他采样口之间的直线距离应大于1米。若使用大流量总悬浮颗粒物（TSP）采样装置进行并行监测，其他采样口与颗粒物采样口的直线距离应大于2米；（7）针对道路交通的污染监控点，采样口距道路边缘距离不得超过20米。第二节颗粒物和气体采样1.直接采样法：测得结果为瞬时浓度①被测组分浓度高②分析方法灵敏度高2.浓缩采样法：使大量的气体样品通过吸收液或固体吸收剂得到吸收或阻留，污染物质得到浓缩，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①被测组分浓度低②分析方法灵敏度不够高常用采样方法1、直接采样法1.注射器采样2.塑料袋采样3.采气管采样4.真空瓶采样真空采气瓶抽真空装置示意图1.真空采气瓶；2.闭管压力计；真空泵2、浓缩采样法(1)溶液吸收法(2)填充柱阻留法(3)滤料阻留法(4)低温冷凝法(5)静电沉积法(6)自然积集法(7)扩散渗透法(8)综合采样法富集：大气中污染物浓度低于分析方法的最低检测限而不能直接测定时，需要将空气样品富集后再做分析。（1）溶液吸收法采集大气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质常用方法。（1）含义：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，以达到浓缩的目的。（2）吸收原理：物理作用氧化还原反应化学反应中和反应络合反应①提高吸收速度：选择效能好的吸收液。吸收液选择原则：•对被采集物质溶解度大或与被采集物质化学反应速度快•稳定时间长，有利于下一步分析•毒性小，价格低，易购买，可回收（3）吸收效率：取决于吸收液、吸收速度、样品与吸收液的接触面积。②增大被采气体与吸收液的接触面积：选用结构适宜的吸收管气泡吸收管：用于采集气态和蒸气态；冲击式吸收管：适宜气溶胶态；多孔筛板吸收管：气态、蒸气态及气溶胶态（2）填充柱阻留法（固体阻留法）原理：玻璃管或塑料管内装颗粒状填充剂，让气体以一定流速通过填充柱，欲测组分被阻留在填充剂上，达到浓缩采样目的。填充柱长6-10cm，内径3-5mm气体与填充剂发生作用：吸附、溶解、化学反应采样后，通过解吸作用或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来。。。。。。。颗粒状填充剂抽气泵﹡﹡﹡﹡﹡﹡组分空气填充柱阻留法示意图吸附型：物理吸附力（较弱）或剩余价键的化学吸附力（较强）。颗粒状吸附剂，如分子筛、活性碳、硅胶、高分子多孔微球等。分配型：填充剂表面涂高沸点有机溶剂，待测成分溶解于其中，如异十三烷。反应型：担体上涂一层能与待测物发生化学反应的液膜，待测成分与其反应生成反应物。再用加热吹气或溶剂洗脱解吸下来进行测定。填充柱类型固体阻留法的优点①长时间采样，对大气微量污染成分及日平均浓度测定采样都较适宜；②适用性广，适用于气态，蒸气态和气溶胶态；③保存时间较长，几天至几周；④发生污染机会更少。（3）滤料阻留法原理：将过滤材料（滤纸、滤膜）放在采样夹上，用抽气装置抽气，则空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上，通过称量过滤材料上富集的颗粒物质量来测定颗粒物浓度。适用范围：主要用于大气中的气溶胶、降尘、可吸入颗粒物、烟尘等的测定颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图滤料类型滤纸：用于金属尘粒测定。吸湿性强，不宜用于重量法测颗粒物浓度玻璃纤维滤膜：耐高温、腐蚀、吸湿性小、空气阻力小，采集效率高，用于飘尘的采集。聚氯乙烯滤膜：用有机溶剂溶解成透明溶液，适用于颗粒物中化学组分的分析。微孔滤膜：孔径小，溶于多种有机溶剂，可根据需要选择不同孔径滤膜，适用于采集分析金属的气溶胶。原理：将U型或蛇形采样管插入冷阱中，当空气流经采样管时，被测组分因冷凝而凝结在采样管底部，从而达到富集的目的。应用范围：适用于沸点较低，常温下用固体填充剂富集效果不太好的气态污染物，如烯烃类、醛类等。特点：效果好，采样量大，利于组分稳定，但空气中的水蒸气、二氧化碳、氧会干扰测定。冷冻剂：冰－盐水(－10℃)、干冰－乙醇(－72℃)、液氧(－183℃)、液氮(－196℃)等。（4）低温冷凝法（5）自然积集法原理：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，如自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物的采集。降尘采集：•湿法：在圆筒形玻璃缸中加入一定量的水。•干法：不加水，用标准集尘器，利于降尘自然降落其中。硫酸盐化速率试样的采集硫酸盐化速率试样采集：•概念：排放到大气中的二氧化硫、硫化氢、硫酸蒸气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，最终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾的过程称为硫酸盐化速率。•采样方法：①二氧化铅法：将涂有二氧化铅糊状物的纱布绕贴在素瓷管上，制成二氧化铅采样管②碱片法：将用碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜置于采样点上采样仪器一般组成：•收集器：捕集大气中欲测物质的装置，如气体吸收管、填充柱、滤料采样夹、低温冷凝采样管。•流量计：皂膜流量计、孔口流量计、转子流量计和限流孔•采样动力：电动抽气泵、抽气筒、注射器、真空泵皂膜流量计孔口流量计1.隔板；2.液柱；3.支架转子流量计1.锥形玻璃管；2.转子1.空气采样器2.颗粒物采样器•总悬浮颗粒物采样器大流量：1.1～1.7m3／min中流量：50-150L/min小流量：10-15L/min可吸入颗粒物采样器二、采样器空气采样器用于采集大气中气态和蒸气态物质，采样流量为0.5～2.0L/min。携带式采样器工作原理恒温恒流采样器工作原理大气采样器实物照片滤膜：20cm×25cm玻璃纤维滤膜流量：1.1～1.7m3/min采样时间：8～24h。对象：测定颗粒物中的金属、无机盐及有机污染物等组分大流量TSP采样器80mm滤膜采样，采气流量7.2～9.6m3/h；100mm滤膜采样，流量11.3～15m3/h。中流量TSP采样器TSP中流量采样器实物照片采集可吸入颗粒物广泛使用大流量采样器采样器装有分离粒径大于10μm颗粒物的分尘器（或称切割器）。分尘器有旋风式、向心式、撞击式等多种。分尘器分为二级式和多级式，二级式用于采集10μm以下的颗粒物，多级式可分级采集不同粒径的颗粒物，用于测定颗粒物的粒度分布。可吸入颗粒物（PM10）采样器旋风分尘器工作原理示意图大于10μm的颗粒物惯性大，在离心力的作用下，甩到筒壁上，沿壁面落入大颗粒物收集器内；小于10μm的颗粒物惯性小，不易被甩到筒壁上。当空气进入分尘器向下高速旋转时，顶部压力下降，在压力差作用下，小于10μm的细颗粒随气流沿气体排出管上升，达到分离空气中粗、细颗粒物的目的。沿分尘器气体排出管排出的气体进入过滤器，气体中的细颗粒物被滤膜捕集，根据采样体积和采样前后滤膜的质量，即可求出空气中10μm以下的颗粒物的含量。向心式分尘器工作原理示意图当气流从小孔高速喷出时，气流携带不同质量的颗粒物，其运动轨迹也不同。质量越大，惯性越大，越不容易随气流改变运动轨迹。当大颗粒物随气流穿过小孔后，在惯性作用下，仍沿着中心轴线继续前进，进入锥形收集器，被收集器底部的滤膜收集；当小颗粒物随气流穿过小孔后，由于小颗粒物惯性小，可以随气流改变运动轨迹，绕过锥形收集器入口，随气流进入下一级。多段撞击式采样器原理示意图气流从第一级喷嘴喷出后，大颗粒惯性大，难于改变运动方向，与第一块捕集板碰撞被沉积下来，惯性较小的颗粒则随气流绕过第一块捕集板进入第二级喷嘴；第二级喷嘴比第一级喷嘴口径小，喷出颗粒物动能增加，小颗粒获得较大的惯性与第二块捕集板碰撞而被沉积，而惯性更小的颗粒物继续向下级运动；如此一级一级地进行下去，则气流中的颗粒物由大到小地一级一级地分开，分别沉积在不同的捕集板上。最末级捕集板用玻璃纤维滤膜代替，捕集最小的颗粒物。三、数据采集量与平均值的有效性（一）国外相关规定要求美国国家环保局规定：采用连续自动监测装置时，年平均值应不少于全年小时数的75％，即6570h；月平均值应不少于22d的平均值；日平均值应不少于18h的平均值才为有效。全球环境监测系统规定：采用该系统规定的测定方法，全年应不少于144d的日平均数据，每月应不少于12个日平均数据。（二）我国的相关规定我国在《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中对各项污染物数据统计的有效性也作出了规定。污染物取值时间数据有效性规定SO2、NO2年平均每年至少有分布均匀的144个日均值每月至少有分布均匀的12个日均值TSP、PM10、Pb年平均每年至少有分布均匀的60个日均值每月至少有分布均匀的5个日均值SO2、NO2、CO日平均每日至少有18h的采样时间TSP、PM10、B（a）P、Pb日平均每日至少有12h的采样时间SO2、NO2、CO、O31小时平均每小