高中生物环境生物技术第二章第三节空气和废气的监测.docx

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高中生物环境生物技术第二章第三节空气和废气的监测

（生物科技行业）环境生物技术第二章第三节空气和废气的监测

第二章环境监测技术

第三节空气和废气监测

本节主要内容

一空气污染基本知识

二空气污染监测方案的制订

三空气样品的采集方法和采样仪器

四气态和蒸气态污染物质的测定

五颗粒物的测定

六降水监测

七污染源监测

八标准气体的配制

一空气污染基本知识

1、大气、空气和空气污染

有害物质：

烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等

2、空气污染的危害

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。

空气污染对人体健康的危害

1.大气颗粒物

2.二氧化硫

3.一氧化碳

4.氮氧化物

5.光化学氧化剂

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。

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。

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。

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。

3、空气污染源

（一）工业企业排放的废气

（二）交通运输工具排放的废气

（三）室内空气污染源

4、空气中的污染物及其存在状态

（一）分子状态污染物

（二）粒子状态污染物

粒径大于l0μm的颗粒物能较快地沉降到地面上，称为降尘。

粒径小于10μm的颗粒物（PM10）可长期飘浮在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘（IP）。

5、空气中污染物的时空分布特点

与其他环境要素中的污染物质相比较，空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。

空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。

6、空气中污染物浓度表示方法

（一）单位体积质量浓度

单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污染物的质量数，常用mg/m3或μg/m3表示。

（二）体积比浓度

体积比浓度是指100万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数，常用mL/m3和μL/m3表示。

两种浓度表示方法之间的换算：

二空气污染监测方案的制订

1、监测目的

通过对环境空气中主要污染物质进行定期或连续地监测，判断空气质量是否符合《环境空气质量标准》或环境规划目标的要求，为空气质量状况评价提供依据。

为研究空气质量的变化规律和发展趋势、开展空气污染的预测预报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境保护法规、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。

2、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

3、监测项目

4、监测站（点）的布设

（一）布设采样站（点）的原则和要求

（二）采样站（点）数目的确定

（三）采样站（点）布设方法

1.功能区布点法

2.网格布点法

3.同心圆布点法

4.扇形布点法

5、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。

6、采样方法、监测方法和质量保证

根据污染物的存在状态、浓度、理化性质及监测方法选择采样方法和仪器。

尽可能选择国家标准方法——《空气和废气监测分析方法》（第四版）

三空气样品的采集方法和采样仪器

1、直接采样法

（一）注射器采样

（二）塑料袋采样

（三）采气管采样

（四）真空瓶采样

2、富集（浓缩）采样法

（一）溶液吸收法

（二）填充柱阻留法

吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。

（三）滤料阻留法

（四）低温冷凝法

（五）静电沉降法

（六）扩散（或渗透）法

（七）自然积集法

1）降尘试样采集

2）硫酸盐化速率试样的采集

（八）综合采样法

3、采样仪器

（一）组成部分

收集器，流量计，采样动力。

（二）专用采样器

1）空气采样器

2）颗粒物采样器

（1）总悬浮颗粒物采样器

（2）可吸入颗粒物采样器

（3）个体剂量器

4、采样效率

（一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法

绝对比较法相对比较法

（二）采集颗粒物效率的评价方法

5、采样记录

▪被测污染物的名称及编号；

▪采样地点和采样时间；

▪采样流量和采样体积；

▪采样时的温度、大气压力和天气情况，采样仪器和所用吸收液；

▪采样者、审核者姓名。

四气态和蒸气态污染物质的测定

1、二氧化硫的测定

SO2是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的气体，能通过呼吸进入气管，对局部组织产生刺激和腐蚀作用，是诱发支气管炎等疾病的原因之一，特别是当它与烟尘等气溶胶共存时，可加重对呼吸道黏膜的损害。

来源于煤和石油等燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产排放的废气。

全世界人为排放的SO2为1.5亿吨/年

测定方法：

分光光度法、恒电流库仑滴定法。

2、氮氧化物的测定

空气中的氮氧化物以一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多种形态存在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形态，为通常所指的氮氧化物（NOx）。

NO为无色、无臭、微溶于水的气体，在空气中易被氧化成NO2。

NO2为棕红色具有强刺激性臭味的气体，毒性比NO高4倍，是引起支气管炎、肺损害等疾病的有害物质。

测定方法：

盐酸萘乙二胺分光光度法、原电池库仑法。

3、一氧化碳的测定

一氧化碳（CO）是空气中主要污染物之一，它主要来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气。

CO是一种无色、无味的有毒气体，燃烧时呈淡蓝色火焰。

它容易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，造成缺氧症。

测定方法：

气相色谱法（GC）、汞置换法。

（一）气相色谱法（GC）

（二）汞置换法

4、光化学氧化剂的测定

总氧化剂是空气中除氧以外的那些显示有氧化性质的物质，一般指能氧化碘化钾析出碘的物质，主要有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、氮氧化物等。

光化学氧化剂是指除氮氧化物以外的能氧化碘化钾的物质，二者的关系为：

光化学氧化剂＝总氧化剂－0.269×氮氧化物

测定空气中光化学氧化剂常用硼酸碘化钾分光光度法。

5、臭氧的测定

臭氧是最强的氧化剂之一，它是空气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。

臭氧具有强烈的刺激性，在紫外线的作用下，参与烃类和NOx的光化学反应。

同时，臭氧又是高空大气的正常组分，能强烈吸收紫外线，保护人和生物免受太阳紫外线的辐射。

但是，如O3超过一定浓度，对人体和某些植物生长会产生一定危害。

测定方法：

硼酸碘化钾分光光度法、靛蓝二磺酸钠分光光度法。

6、氟化物的测定

空气中的气态氟化物主要是氟化氢，也可能有少量氟化硅（SiF4）和氟化碳（CF4）。

含氟粉尘主要是冰晶石（Na3A1F6）、萤石（CaF2）、氟化铝（A1F3）、氟化钠（NaF）及磷灰石[3Ca3（PO4）2·CaF2]等。

氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引起黏膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器官的正常生理功能。

对于植物的生长也会产生危害。

测定方法：

滤膜采样-离子选择电极法、石灰滤纸采样-氟离子选择电极法。

7、硫酸盐化速率的测定

污染源排放到空气中的SO2、H2S、H2SO4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，这种演变过程的速度称为硫酸盐化速率。

测定方法：

二氧化铅-重量法、碱片-重量法、碱片-离子色谱法。

8、汞的测定

汞属极度危害毒物，具有易蒸发特性，被人体吸入后可引起中毒，危害神经系统。

空气中的汞来源于汞矿开采和冶炼、某些仪表制造、有机合成、染料等工业生产过程排放和逸散的废气和粉尘。

测定方法：

金膜富集-冷原子吸收法、巯基棉富集-冷原子荧光法。

金膜富集-冷原子吸收法

巯基棉富集-冷原子荧光法

9、总烃及非甲烷烃的测定

污染环境空气的烃类一般指具有挥发性的碳氢化合物（C1～C8），常用两种方法表示：

一种是包括甲烷在内的碳氢化合物，称为总烃（THC），另一种是除甲烷以外的碳氢化合物，称为非甲烷烃（NMHC）。

空气中的碳氢化合物主要来自石油炼制、焦化、化工等生产过程中逸散和排放的废气及汽车尾气，局部地区也来自天然气、油田气的逸散。

测定方法：

气相色谱法、光电离检测法。

气相色谱法

光电离检测法

10、挥发性有机物（VOCs）和甲醛的测定

VOCs是指室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的有机物，如苯、卤代烃、氧烃等。

VOCs和甲醛是人们关注的室内空气污染的主要有机物，具有毒性和刺激性，有的还有致癌作用。

挥发性有机化合物（VOCs）的测定

冷冻吸附采样，热解析进样，毛细管色谱法。

甲醛的测定

酚试剂分光光度法，4-氨基-3-联氨-5-巯基三氮杂茂（AHMT）分光光度法，气相色谱法。

11、其他污染物质的测定

苯系物的测定

苯系物包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯等，可经富集采样，解吸，用气相色谱法测定。

挥发酚的测定

常用气相色谱法或4-氨基安替比林分光光度法测定空气中的挥发酚（苯酚、甲酚、二甲酚等）。

甲基对硫磷和敌百虫的测定

甲基对硫磷（甲基1605）是国内广泛应用的杀虫剂，属高毒物质。

常用的测定方法有气相色谱法和盐酸萘乙二胺分光光度法。

12、空气污染指数计算

空气污染指数（API）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。

它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。

根据我国城市空气污染的特点，以SO2、NOx和TSP作为计算API的暂定项目，并确定API为50、100、200时，分别对应于我国空气质量标准中日均值的一、二、三级标准的污染浓度限值，500则对应于对人体健康产生明显危害的污染水平。

空气污染指数的计算

某种污染物的污染分指数（Ii）按下式计算：

式中：

Ci，Ii——分别为第i种污染物的浓度值和污染分指数值；

ci,j，Ii,j——分别为第i种污染物在j转折点的极限浓度值和污染分指数值（查表3.8）；

ci,j+1，Ii,j+1——分别为第i种污染物在j+1转折点的浓度极限值和污染分指数值。

五颗粒物的测定

1、总悬浮颗粒物（TSP）的测定

▪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。

根据采样流量不同分为大流量、中流量和小流量采样法。

2、可吸入颗粒物（PM10）的测定

可吸入颗粒物主要是指通过人的咽喉进入肺部的气管、支气管区和肺泡的那部分颗粒物，具有D50（质量中值直径）=10μm到上截止点30μm的粒径范围，常用PM10表示。

测定方法：

重量法、压电晶体差频法、光散射法。

（一）重量法

（二）压电晶体差频法

（三）光散射法

3、灰尘自然沉降量及其组分的测定

该指标系指在空气环境条件下，单位时间靠重力自然沉降落在单位面积上的颗粒物量（简称降尘）。

灰尘自然沉降量用重量法测定。

有时还需要测定降尘中的可燃性物质、可溶性和非水溶性物质、灰分以及某些化学组分。

（一）灰尘自然沉降量的测定

（二）降尘中可燃物的测定

（三）降尘中其他组分的测定

4、总悬浮颗粒物（TSP）中污染组分的测定

（一）某些金属元素和非金属化合物的测定

1.样品预处理方法

2.测定方法简介

（二）有机化合物的测定

六降水监测

1、采样点的布设

根据我国《大气降水样品的采集与保存》（GB13580.2—92）标准中规定：

（1）采样点数目，根据研究的目的