环境监测技术大气和废气监测教案docxWord格式.docx
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教学方法
讲述法
教具准备
无
参考书
《环境监测》奚旦立高等教育岀版社
教学过程及时间分配
教学内容
教学运用
90分
§
3-1概述
一、大气的组成及大气污染
1.大气
我们通常所说的大气是指从地球表面到1000-1400Km的人气圈内的空气。
有时称之为“大气”，有时乂称之为“空气”，实际上，在自然科学中“大气”和“空气”是同义词，【天1为二者并无实质性差别。
但在研究人气污染时，由于车间、厂区等局部地区的空气污染与人区域、全球性的空气污染标准与评价标准方法不同。
因此，用于车间、居室等小范围时，称为空气，用于区域性的人范围则用“人气”。
对于环境污染来说，我们所研究的“大气”是指占大气总质最95%左右的从地面到12Km处的空气（大气总质量为6000亿吨，相当于地球质量的百万分之一，即人们所说的对流层。
尤其贴近地l-2Km范围内的人气是我们人气污染监测说要研究的主要对象。
2.大气的组成
人气的组成很复杂，他是多种气体的混合物。
就其成分来说可以分为恒定的、可变的、不定的三种组分。
（1）恒定成分：
主要由2（78.09%）、02（20.94%）、Ar（0・93%）、He、Ne、Kr.Xe、Rn等稀有气体组成，他们占总体积的99.94%以上。
这一组分的比例在地球上任何地方可以看作是恒定的。
（2）可变纽分：
CO?
和ILOo一般情况下的CO?
含量为0.02〜0.04%,比0的含量为0〜4%,这些组分在空气中的含量是随季节、气象条件的变化而变化的，也随人们的生产和生活活动的影响而变化。
含有上述恒定和可变组分的大气，我们认为是纯净洁净的大气。
干燥大气不包括水蒸汽，但在低层大气中水蒸汽是一个重要组成，它的浓度在较人范围内变化，可以湿度表示。
水蒸汽在人气屮含量的多少取决于地理位置、大气温度、风向等。
（3）不定组分：
这些组分在大气中含量是不确定的。
其來源有两个：
A：
H然因素所引起的，如火山爆发、森林火灾、海啸、地震等白然因素导致大气中尘埃、SOx>
NO、及恶臭气体含量增加。
一般來说，这些组分进入大气，可造成局部暂时性污染。
B：
由于人为因素所造成的某些不定组分，如生产的发展、人口的增长、城市的扩大、工业布局不合理、战争等产生如煤烟、粉尘、SOx、NOx、
讲
述
法
co等污染物。
这是大气中不定组分的最重要来源，也是造成大气污染的主要根源。
尽管这些不定组分小有害物质的浓度很小，一般为PPm、PPb级，但当它们在人气中的含量超过环境质量标准的限值时，就会直接或间接的影响人体健康和动植物的生氏、发育。
如在大气中N02的浓度达到0・12PPm时,人能闻到臭味,在下生长是呼吸就会引起肺气肿、支气管病等。
乂如SO?
的年平均浓度超过0.05PPm,支气管的发病率比未受污染的地区高两倍。
像这类现象就是大气污染。
3.大气污染
定义：
在自然界屮，由于局部的物质能转化和人类所从事的各种生产、生活活动，向大气中排放各种冇害物质，当冇害物质的含量超过环境所能容许的极限，并持续一定吋间，就会使大气质量恶化，从而危害人的牛活、工作、健康，并使设备和财物直接或间接的遭到破坏，我们称这种现象为大气污染，引起大气污染的各种冇害物质成为大气污染物。
二、大气污染的污染源及污染物种类
1.污染物种类：
造成大气污染的污染源主要由下面四种：
（1）由城市千家万户燃烧煤、石油等燃料排出的煤烟、废气所造成的人气污染。
煤炭仍是我国的主要能源，仍有相当一-部分居民还在靠烧煤或煤油等取暖、做饭。
（2）由造船厂、钢铁厂、火力发电厂及各种工矿企业（特別是冶金企业）排放（主要含有烟尘、SO2、CO?
及炭黑等有害物质）所造成的污染。
（3）拖拉机、飞机、火车等各类交通工具所排出的含有CO、NO,、CO、、Pb等污染物的尾气。
这类污染源叫移动污染源。
前二者称为固定污染源。
（4）口然灾害等因素造成的污染。
如火山爆发、森林火灾、地震、海啸等。
2.污染物的种类
由污染源产生的污染物很多，已发现有危害作用而被人们注意的污染物有一百多种，其小大部分是有机物。
通常可按污染物的形成过程和存在状态将污染物分类。
第三章、大气和废气监测第二节、大气采样点的布设和采样仪器
教学目的
掌握大气监测布点的方法、了解人气采样的时间与频率
掌握大气监测布点的方法
《环境监测》奚旦立高等教冇出版社
教7*内容
教沖运用
3-2大气采样点的布设和采样频率
一、资料收集
1.污染源的分布及排放情况、源类型、数量、排放量、排放高度等。
2.气象条件：
风速、风向、气温、气压、降水虽、湿度等。
3.地形：
丘陵地区、山谷地区、平原地区等。
4.功能分区：
工业区、生活区、公园或其他敏感区。
5.人口分布及原始资料。
二、采样点的布设
大气监测所得结果是否正确，首先要看监测方法是否正确和监测人员的操作水平高低如何，与此同时还要看被检测式样是否具冇代表性。
而试样的代表性首先取决于采样点的布设（采样时间、采样频率、）。
已有的大量监测数据表明：
对于不同位置的采样点、同…釆样点的不同高度，所测得的污染物浓度冇很大差别。
因此，在大气监测中首先要止确地选择和布置采样点。
由于大气污染物具有很大的吋空分布不均匀性，因此，给正确选择合理的采样点带来很多困难。
到冃前为止，可以说还没冇找到一种完全成熟的采样点布点方法。
本课中只是根据国内外的经验，特别是结合我国的目前条件，将监测中采用较多的儿种布点方法作以介绍。
今后随着环境科学、环境监测学的发展，相信会冇更好的布点方法研究出来。
1.大气污染监测的布点原则
（1）采样点的位置应包括整个监测地区的高、中、低浓度三种不同地点。
（2）采样点的数目应根据下列情况而不同：
乩在污染源比较集中、主导风向比较明显的情况下，污染源的下风方向为主要监测范围，应布设较多的采样点，而上风方向可较少，以作对照。
b.在工业比较集中的城区和工矿区，因污染源的情况比较复杂，应布设较多的采样点，而郊区和农村则较少些。
C.人口密度大的地方，采样点要多些，人口密度小的地方则少些。
d.易超标的地区，布点的数目要多些，不宜超标的则少些。
。
•在进行本底调查和污染现状调查时，采样点的数H要多些，而常规例行监测则少些。
同水质监测•样，在布点以前要进行调杳工作，首先要调杳淸楚欲监测地区的工业布局，污染源的分布、人口密度、地形地物、气象条件才能按上述原则和下列方法布点。
2.布点方法
对于大环境大气的布点的如一个城市、一个地区和一个工矿区等，依据污染源分布情况和布点原则，通常可用下面方法布设。
（1）扇形布点法
在孤立源也称高架源的情况下（如烟囱）宜用此法。
布点时以点源为顶点，以烟云流动方向为轴线，在点源下风向的地面上，划出一个扇形区域作为布点范围。
扇形的角度一-般为45°
也可以是60°
但不宜超过90°
采样点就设在扇形面内聚点源不同距离的儿条弧线上，每条弧线上设3〜4个点，相邻两采样点之间的夹角一般为10〜20°
由于高架源情况下，大气污染物的浓度随距离的变化先是急剧增大，然后随指数规律衰减，即离点源近吋，浓度降低快，远吋降低慢。
故上述弧线不宜等距离划分，而是要近距离要米些。
烟囱脚下的污染物浓度为零，随距离的增大很快达到一个最大值，此后缓慢下降。
布点吋必须抓住这个最大地面浓度。
最大浓度出现的距离除依赖r烟囱的高度外，还与气象条件和地而状况有关。
（2）同心圆布点法
当有多个污染源（构成了污染群）且重大污染源比较集中的情况下主要采用同心圆布点法。
其检测目的是研究污染样所引起的污染水平的发生频率随污染源的方向和距离变化的情况。
月H
第二帝、大气和废气监测第三节、大气样品的采样方法和仪器笫四节、大气采样效率和气体效率
T解人气采样方法和采样所使用的仪器
教V重点
大气采样方法
大气采样仪器的使用
讲述与演示结合
《环境监测》奚旦立高等教育出版社
3-3大气样品的采样方法和采样仪器
采样仪器和方法
1.选择依据
（1）污染物在大气中的存在状态。
（2）污染物浓度的高低。
（3）污染物的物理化学性质。
（4）分析方法的灵放度。
采样方法归纳起来有两大类，直接采样法和间接采样法。
2.直接采样法
直接采样法就是用采样器直接在采样点抽取气样分析的方法。
他是川于污染物浓度较高或分析方法的灵敏度较高的情况F。
如用气相色谱法测一氧化碳是直接川注射器抽取2毫升气样即可满足分析要求。
常用方法如下：
（1）塑料袋法
常用的是聚乙烯或聚四氟乙烯制成，要求塑料袋不能与被测组分反应，不能有渗透性，采样后停留时间耍矩，最好尽快分析。
（2）注射器
可用10mL、50mL、lOOmL等不同规格，也可是药用的。
（3）采气管
采气管屮间大，两端带有活塞，具容积为100〜500mL之间，是一种置换釆样器，采样时，气样从一端进入，原冇气体从另一端排出。
同一气体体积要比采气管容器大6-10倍才能使管内原有气体完全置换，采气体积等于采气管的容积。
（4）真空瓶
先用真空泵将瓶内抽成真空，抽真空时要用压力计测出瓶内的剩余压力，采样时打开瓶塞，利用瓶内的负压浆气样抽入瓶内，带回实验室分析。
用此法采样时，瓶内还冇剩余压力，故采样体积不等于瓶子体积，应利用克拉伯龙方程换算求得。
3.浓缩采样法
当被测组分的浓度较低或分析方法的灵敏度不够高时，不能直接采集气样，则需耍将大量气体中污染物进行浓缩、富集后进行测定，
演
示
这就是浓缩采样法。
溶液吸收法
此法是大气污染监测中最常用的经典方法，主要用于气体或蒸汽的采集。
采样的仪器主要有吸收瓶和吸收管。
吸收瓶和吸收管屮盛有吸收液。
当被测气体以气泡的形式通过吸收液时，在气液界而上就发生气体的溶解作用或化学反应，与此同时，气泡内的分子由于快速运动而扩散到气泡表面上，继续发牛溶解或化学反应，从而很快完成被测组分的吸收过程。
显然通气时间越长，被测组分在吸收液中的浓度就越高，因而溶液吸收法的采集过程就是被测组分的富集过程。
川溶液吸收法采样时决定采样效率的关键因索是吸收速度。
影响吸收速度的内在因素是吸收机理。
气体在溶液中的吸收速度町表示如h■:
V二K・A・（CJ-Cl）
A表
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