校园空气质量监测方案.docx

1、校园空气质量监测方案 校园空气质量监测方案专业： 环境工程 * * 学号： B* 课题名称： 校园空气质量监测方案 组 员：康耀宗、姚显阳、潘凯飞、雷斌 专业班级： B110704 系 （院）： 环境工程与化学系 * * 第1章 检测背景 此次课程设计是对洛阳理工学院进行空气质量的监测，分析校园空气中各物质的含量，了解污染物对空气质量的影响程度，对空气质量进行评述并提出对策和建议来保护校园及其周边的空气环境。1.1此次课程设计的目的（1）课程实践，巩固所学的专业知识。（2）熟悉环境监测从布点、采样、样品处理、分析测试、数据处理到分析评价等一系列整套工作程序。（3）能够准确及时、全面的反应空气环

2、境质量现状及其发展趋势，为环境管理、污染源的控制、环境规划提供科学依据。（4）收集环境监测背景数据、积累长期监测资料，为制定和修订此类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据（5）实施准确可靠的污染的污染监测，为环境执法部门提供执法依据。（6）在深入广泛开展环境监测的同时，结合环境状况的改变和监测理论及技术的发展，不断改革和更新监测方法和手段，为实现环境保护和可持续发展提供可靠的技术保障1.2课程设计的现实意义（1）巩固所学的专业知识，加深了解我们对大气污染监测的基本理论。（2）利用所学的知识来解决实际问题，增强我们的运用能力。增强布点、采样、处理、分析、评价等一系列步骤与方法，为以后毕业论文

3、和毕业后尽快适应实际工作打下良好基础。第2章 污染物调查情况及基础资料的搜集 2.1污染源情况的调查 经过实地调查确定了几个重要的污染源，确定结果见2-1表 表2-1 校园内大气污染源污染源污染源排放的气体污染物排放的时间二食堂与教职工家属区SO2、油烟、油类等有机物、CO等上午：5：30到7：30、9:00到11：30 下午：15：00 到17：30学校路段来往车辆NO2、TSP、CO全天都有，集中上、下班高峰一食堂SO2、油烟、油类等有机物、CO等上午：5：30到7：30、9:00到11：30 下午：15：00 到17：30B楼实验楼SO2、CO、NO2等上午：8：30到12:00 下午：

4、14：00 到16：00 2.2基础资料的搜集 2.2.1气象资料洛阳市属亚热带向暖温带过渡地带，季风环流明显，因此，四季温度和风向变化较显著。洛阳市气候特点是：四季分明，冬季寒冷雨雪少，春季干旱大风多，夏季炎热多雨且集中，秋季晴和日照长。年平均气温：14.7，年平均降雨量：601.6mm。从风向看，冬季盛行偏北风,寒冷干燥；夏季盛行偏南风，炎热多雨，季风气候明显。从气况上看，洛阳四季分明，春夏秋冬平均气温分别是 12.3 15.2 ， 22.9 26.6 ， 12.3 14.9 ， 0.5 2.0 。可称春暖、夏热、秋凉、冬寒。从降雨上看，年平均降雨量 600-700毫米，降雨多在7、8、9

5、三个月，明显表现出冬春干燥少雨，夏秋雨水集中，总体表现为春干、夏丰、秋润、冬少。 -洛阳气象局2.2.2地形及功能区划分洛阳理工东校区所在地区是平原地形，是一个封闭性的教学生活综合区。学校的校园是由教学区，宿舍区，附近居民区等多功能区组成，我们学校校区人口数千，主要分布于宿舍于教职工家属院区。人群健康状况良好。2.3设计方案的标准和规范环境空气质量监测点位布设原则由环境空气质量监测点位布设技术规范HJ6642013环境空气质量监测点位的设置应符合下列要求：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

6、。3监测点应尽可能均匀分布，同时在布局上应反映主要功能区和主要大气污染源的污染现状及变化趋势。4 可比性 同类型监测点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。5稳定性 监测点位置一经确定，原则上不应变更，以保证监测资料的连续性和可比性。6污染控制点原则上应设在可能对人体健康造成影响的污染物高浓度区一级主要固定污染源对环境空气质量产生明显影响的地区。7污染监控点一局排放源的强度和主要污染项目布设，应设置在源的主导风向和第二主导风向的下风向的最大落地浓度区内，以捕捉到最大污染特征为原则进行布设。8.为研究大气污染对人体的危害采样口应在地面1.52m处。9.采样点的周围应开阔，采样口水

7、平线与周围建筑物高度的夹角不应大于30度。测点周围无局地污染。2.4设计思路 1.通过环境背景的调查，确定监测和评价的主要污染物。 2.布设监测网点进行大气环境质量现状监测和分析。 3.对调查和监测结果进行系统分析。4.建立和选择评价模式，对大气环境质量现状做出评价。 5.流程图： 图2-2方案设计流程图第3章 采样点的设置 监测区域内的采样点布设。经典法是常用的方法，特别是对尚未建立监测网或监测数据积累少的地区，需要凭借经验确定采样点的位置。具体方法有：功能区布点法、网格布点法、同心圆布点法及扇形布点法。根据学校所在地的气象资料，经过对以上的调查研究和相关资料的讨论及综合分析，可知校园的主要

8、污染物有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、二氧化氮(NO2) 、可吸入颗粒物（PM10）、可吸入颗粒物（PM2.5）、一氧化碳（CO）、臭氧(O3)，所以我们对校园监测项目有：二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、二氧化氮(NO2) 、可吸入颗粒物（PM10）、可吸入颗粒物（PM2.5）、一氧化碳（CO）、臭氧(O3)。 采样点布设及布点数目的确定：根据学校的各污染源的非集中分布情况和结合校园各环境功能区的要求，及我校的地形、地貌、气象等条件，我们组的采样点布设方法采用的是功能区布点法（由于校园分为多个功能区：主要以居住区、教学区、活动区为主）、网格布点法（由于我校没有较大的污染源，且

9、属于面源）相结合的.由于布点时应考虑点的代表性与整体空间区域的一致性，应该保持点位的相应分散。另外，由于学校校区污染源较为分散，一食堂与二食堂以及教职工家属院区质检有一定的空间距离，包括B楼实验楼，基本上是以一食堂，二食堂之间为中心的原型区域主要污染源。另一方面，我校区风向以西北风向为主，考虑到风的下风向布设点位， 在保证避开主要污染源的前提下，并且保持校区区域污染测定的一致性，代表性，稳定性。我们最终决定设置4点位进行采样调查： 采样点设置分别是:1.教职工家属院内 2.空旷的操场上 3.教学楼A东面，国旗台左边的路边 4.离1号食堂东门不远处南边的小湖边，见图3-1, 结果所确定的监测项目

10、，按照空气和废气监测分析方法、环境监测技术规范和大气环境质量标准所规定的采样方法和分析方法执行。 图3-1 采样点图 第4章 检测项目及其方法原理和数据处理的确定4.1 检测方法 根据环境空气质量标准GB 30952012，具体见表4-1,4-2校区在文化区范围内，根据环境空气质量标准则在二类区，适用于二级浓度限值。 表4-1 环境空气污染物基本浓度限值 表4-2 环境空气污染物其他项目浓度限值 环境空气质量评价区域点、背景点的检测项目除环境空气质量标准GB 30952012中规定的基本项目外，由国务院环境保护行政主管部门根据国家环境管理需求和点位实际情况增加其他特征检测项目见表4-3。由环境

11、空气质量监测点位布置技术规范HJ 664-2013，实地调研发现，监测区内以科研污染（污染气体包括总烃、苯系物、氯化氢、苯并(a)芘等）、交通污染（污染气体包括一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等）为主，夏季或有风天气会产生特殊污染（污染气体包括氨气、硫化氢等）。据此，确立了本次科研区的监测项目：二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、二氧化氮(NO2) 、可吸入颗粒物（PM10）、可吸入颗粒物（PM2.5）、一氧化碳（CO）、臭氧(O3)。 表4-4 环境空气质量评价区域点，背景点检测项目因为实验器材有限，再根据环境空气质量标准具体见表4-5，我们选用了HJ482-2009国标法来测二氧化硫，HJ

12、504-2009国标法来测臭氧。 表4-5 各项污染物分析方法4.2 测定方法的原理各标准规定的各污染物分析测定方法的原理：4.2.1 SO2的测定：采用盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定原理：空气中的 SO2被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，该络合物再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺作用生成紫色络合物，其颜色深浅与二氧化硫浓度呈正比。4.2.2 氮氧化物的测定：采用盐酸萘乙二胺分光光度法测定原理：用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成的吸收液采样，空气中的 NOx被吸收转变为亚硝酸和硝酸。在冰醋酸存在的条件下，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮反应，然后再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染

13、料，其颜色深浅与氮氧化物浓度呈正比 ，因此可以用分光光度法测定。4.2.3 PM10的测定：采用重量法测定原理：使用安装有大粒子的大流量采样器采样，将 PM10收集在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采气体积，即可计算出 PM10的质量浓度。4.2.4 CO 的测定：采用气相色谱（GC）测定原理：空气中的 CO、CO2 和甲烷经 TDX-01 碳分子筛柱分离后于氢气流中在镍催化剂作用下，CO、CO2皆能转化为 CH4 ，然后用氢火焰离子化检测器分别检测三种物质，其出峰顺序为：CO、CH4、CO2。4.2.5 O3的测定：采用靛蓝二磺酸钠分光光度法原理：空气中的臭氧在磷酸盐缓冲溶液存在下

14、，与吸收液中蓝色的靛蓝二磺酸钠等摩尔反应，褪色生成靛蓝红二磺酸钠，在 610nm 测量吸光度，根据蓝色减退的程度定量空气中臭氧的浓度。4.2.6 TSP 的测定：采用重量法测定。原理：为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，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积即可计算 TSP 的浓度。4.3 数据处理各标准规定的各污染物测定方法对应的测定公式:4.3.1 SO2的测定=（A-A0）B/V0Vt/Va 式中：空气中 SO2 的浓度A样品试液的吸光度Ao试剂空白溶液的吸光度B计算因子，g/吸光度Vo换算成标准状况下的采样体积Vt气样吸收液总体积Va测定时所

15、取气样吸收液体积4.3.2 氮氧化物的测定计算结果要用 Saltman 实验系数 f 进行换算。该系数是用 NO2标准混合气体进行多次吸收实验测定的平均值，表征在采气过程中被吸收液吸收生成偶氮染料的亚硝酸量与通过采样系统的 NO2总量的比值。4.3.3 PM10的测定PM10=采样后的滤膜质量-采样前的滤膜质量4.3.4 CO 的测定K=s/hs x=hxK式中：K定量校正值，表示每 mm 峰高代表的浓度s校正气样中 CO(或 CH4、CO2)的浓度hs标准气样中 CO(或 CH4、CO2)的峰高x测定气样中 CO(或 CH4、CO2)的浓度hx测定气样中 CO(或 CH4、CO2)的峰高4.

16、3.5 O3的测定 空气中臭氧的质量浓度（O3）=(A0-A-a) V/（bV0） 式中：（O3）空气中臭氧的质量浓度；A0现场空白样品吸光度的平均值；A样品的吸光度；b标准曲线的斜率；a标准曲线的截距；V样品溶液的总体积，ml；V0换算为标准状态（101.325kPa、273K）的采样体积，L所得结果精确至小数点后三位。4.3.6 TSP 的测定TSP（mg/m3）=W/(QNt) 式中：W阻留在滤膜上的 TSP 的重量，mgQN标准状况下的采样量，m3/mint采样时间 ，min第5章 采样时间和采样频率的确定 根据GB3095-2012可以确定采样时间和采样频率如下表5-1 表5-1 采

17、样时间和采样频率采样气体采样频率采样时间二氧化硫（SO2）每天采集一次每次采样21h(a)2014年3月12日凌晨1时到22时（b）2014年3月13日凌晨1时到22时（c）2014年3月14日凌晨1时到22时（d）2014年3月15日凌晨1时到22时 （e）2014年3月16日凌晨1时到22时二氧化氮（NO2）氮氧化物（NOx）每小时采集一次每次50min ( a）2014年3月17日7时到7时50分(b) 2014年3月17日8时到8时50分(c) 2014年3月17日9时到9时50分(d) 2014年3月17日10时到10时50分(e) 2014年3月17日11时到11时50分一氧化碳（

18、CO）每小时采集一次每次采样50min ( a）2014年3月17日7时到7时50分(b) 2014年3月17日8时到8时50分(c) 2014年3月17日9时到9时50分(d) 2014年3月17日10时到10时50分(e) 2014年3月17日11时到11时50分臭氧（O3）每小时采集一次每次采样50min ( a）2014年3月17日7时到7时50分(b) 2014年3月17日8时到8时50分(c) 2014年3月17日9时到9时50分(d) 2014年3月17日10时到10时50分(e) 2014年3月17日11时到11时50分颗粒物（PM10）每天时采集一次每次采样21h (a)20

19、14年3月12日凌晨1时到22时（b）2014年3月13日凌晨1时到22时（c）2014年3月14日凌晨1时到22时（d）2014年3月15日凌晨1时到22时（e）2014年3月16日凌晨1时到22时 颗粒物（PM2.5）每天时采集一次每次采样21h (a)2014年3月12日凌晨1时到22时（b）2014年3月13日凌晨1时到22时（c）2014年3月14日凌晨1时到22时（d）2014年3月15日凌晨1时到22时（e）2014年3月16日凌晨1时到22时 第6章 样品的采集和保存6.1采样方法的选择6.1.1采样方法的选择 大气中的污染物质浓度一般都比较低（106109数量级），直接采样法

20、往往不能满足分析方法检出限的要求，故需要要用富集采样法对大气中的污染物质进行浓缩。富集采样法时间一般比较长，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。这种采样方法有溶液吸收法、固体阻留法。6.1.2气体的采样 目前实验室内分析的质量控制一般可达到要求，但由于种种原因现场采样仍缺乏严格的质量保证。因此，对最终的监测结果影响很大。大气采样效率是影响采样质量的一个关键因素。常规监测时大气样品的采集一般都使用标准采样方式，所以在规范操作前提下，采样效率应达到要求。但采样流量、采样仪器的放置高度、距离、设计的采样瓶气体样品的进入方式以及采样介质（滤料及吸收液）等均需采取严格的质量保证措

21、施，才能获得具有代表性的、客观反映大气质量的样品。大气采样量的准确与否直接影响到采样质量。而采样量是采样流量和采样时间的乘积。时间可用较准确的秒表测量，容易测准确。而流量的准确测定，需要抽气时电压稳定，气压、气温及气流受到阻力保持恒定不变。为保证大气采样过程中的质量，一般可选用恒流采样方法。恒流采样器上安装保持流量恒定的电路装置。由于流量易受外界环境的影响，所以在采样前，对于采样器进行流量校准是很必要的。测气体时两台采样器平行采样，保持34m为宜。采样器应高于地面35m，距基础面1.5m以上的相对高度比较适宜。另外，采样前应检查是否漏气，采样的滤膜是否有孔、折痕，是否有其他缺陷，吸收液是否昏浊

22、或因变质而出现较重的颜色等。如果出现不正常的现象，则及时更换。1，SO2的采集与保存（1）采用内装50ml吸收液的多孔玻璃板吸收管（图6-1），以0.2L|min的流量采气21小时，吸收液温度保持在23-29摄氏度。（2）现场空白。装有吸收液的采样管带到采样现场，除了不采气外，其他环境条件与样品相同。（3）保存过程中注意阳光2，NO2，NOx的采集与保存（1） 取两只内装10.0ml吸收液的多孔玻板吸收瓶和一只内装5-10ml酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶（液柱高度不低于80mm），用尽量短的硅胶管讲氧化瓶串联在二支吸收瓶之间，以0.4|min流量采气4-24L。（2） 现场空白装有吸收液的吸收瓶带

23、到采样现场，于样品在相同的条件下保存，运输，直至送交实验室分析。（3） 样品的保存样品采集运输及存放的过程中避光保存。样品采集后尽快分析。如不能及时测定，将样品于低温暗处存放。样品在30摄氏度暗处存放，可稳定8h：在20摄氏度暗处存放可稳定24h于0-4摄氏度冷藏至少可以稳定3d。 注：采样过程中主要以观察吸收液的颜色变化，避免因氮氧化物质量浓度过高而穿越。 图6-1 采集装置图 3，CO的采集与保存 仪器；一氧化碳红外分析仪：量程0-62.5mg|m3 记录仪：0-10mv 流量计：0-1L|min 采气袋，止水夹，双联球（1） 使用仪器现场连续监测样品气体同如入仪器进气口50min。（2）

24、 现场采样实验室分析时，用双联求将样品气体挤入采气袋中，放空后再挤入，如此3-4次，最后挤满病用止水夹夹紧进气口。 4，O3的采集与保存 用内装10.00ml+-0.02mlIDS吸收液的多孔玻板吸收管，套上黑色避光罩，以0.5L|min流量采气5-30L。当吸收液腿色约为60%时（与空白样品对比），应当立即停止采样。样品在运输及存放过程中应严格避光。当确信空气中臭氧的浓度较低，不会穿透时，可以用棕色玻板吸收管采样。 现场空白样品：用同一批配置的IDS吸收液，装入多孔玻板吸收中，带到采样现场。除了不采集空气外，其他环境条件保持与采样管相同。 5，PM10，PM2.5的采集与保存 仪器：PM10

25、切割器（图6-2），采样系统 PM2.5切割器，采样系统 滤膜 分析天平 恒温恒湿箱 干燥器（1） 采样时，采样器入口距地面不低于1.5m。采样不宜在风速大于8m|s等天气条件下进行。采样点应避开污染源及障碍物。采样交通枢纽出PM10和PM2.5，采样点应布置在距人行道边缘外侧1m处。 （2） 采样时，将以称量的滤膜用镊子放人洁净采样夹内的滤网上，滤膜毛面应朝进气方向。将滤膜牢固压紧至不漏气。（3） 样品保存，采集后如不能立即称量，应在4摄氏度条件下冷藏保存。 图6-2 PM10切割器6.2气体的保存大气样品采集后，一般是直接测定，不需要再对样品进行处理。利用阻留法采样分析分子态或气溶胶中的污

26、染因子时，常需要将阻留在柱子上的待测组分洗脱或溶解下来，然后进行分析。第7章 样品的预处理7.1 SO2的测定（甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法）干扰及消除 本标准的主要干扰物为硫化物及某些金属元素，吸收液中加入磷酸及环己二胺四乙酸二钠盐可以消除或减少某些金属离子的干扰。10 ml样品溶液中含有50 g钙、镁、铁、镍、镉、铜等金属离子及5 g二价锰离子时，对本方法测定不产生干扰。当10 ml样品溶液中含有10 g二价锰离子时，可使样品的吸光度降低27%。7.2 NO2的测定（盐酸萘乙二胺分光光度法） O3的测定（靛蓝二磺酸钠分光光度法） NOx的测定（盐酸萘乙二胺分光光度法）干扰及消除 本标准的主

27、要干扰物为氮氧化物、臭氧及某些重金属元素。采样后放置一段时间可使臭氧自行分解；加入氨磺酸钠溶液可消除氮氧化物的干扰；吸收液中加入磷酸及环己二胺四乙酸二钠盐可以消除或减少某些金属离子的干扰。10 ml样品溶液中含有50 g钙、镁、铁、镍、镉、铜等金属离子及5 g二价锰离子时，对本方法测定不产生干扰。当10 ml样品溶液中含有10 g二价锰离子时，可使样品的吸光度降低27%。7.3 CO的测定（非分散红外发）干扰及消除 颗粒物（粒径小于等于10um，粒径小于等于2.5um）及总悬浮颗粒物的测定量法干扰及消除本标准的主要干扰物为碳氧化物及某些颗粒10ml样品溶液中含有50g钙、镁、铁、镍、镉、铜等金

28、属离子及5g二价锰离子时，对本方法测定不产生干扰。当10ml样品溶液中含有10g二价锰离子时，可使样品的吸光度降低27%。第8章 质量保证、评价方法和实施计划8.1质量保证环境监测质量保证是对整个监测过程的全面管理，包括制订质量管理规划；根据需要和可能确定监测指标及数据的要求；规定相应的监测系数等。其内容包括采样、样品预处理、贮存、运输、实验室供应、仪器设备、器皿的选择和标准、试剂、溶剂和基准物的选用，统一测量方法，质量控制程序，数据的规划和整理，各类人员的要求和技术培训，实验室的清洁度和安全，以及编写有关的文件和指南、手册等。质量保证1. 采样时吸收液的温度在2329时，吸收效率为100%。

29、1015时，吸收效率偏低5%。高于33或低于9时，吸收效率偏低10%。2. 每批样品至少测定两个现场空白。即将装有吸收液的采样管带到采样现场，除了不采气之外，其他环境条件与样品相同。3. 当空气中二氧化硫浓度高于测定上限时，可以适当减少采样体积或者减少试料的体积。4. 如果样品溶液的吸光度超过标准曲线的上限，可用试剂空白液稀释，在数分钟内再测定吸光度，但稀释倍数不要大于6。5 . 显色温度低，显色慢，稳定时间长。显色温度高，显色快，稳定时间短。操作人员必须了解显色温度、显色时间和稳定时间的关系，严格控制反应条件。6 . 测定样品时的温度与绘制校准曲线时的温度之差不应超过2。7 . 在给定条件下

30、校准曲线斜率应为0.0420.004，测定样品时的试剂空白吸光度A0和绘制标准曲线时的A0波动范围不超过15%。8 . 六价铬能使紫红色络合物褪色，产生负干扰，故应避免用硫酸-铬酸洗液洗涤玻璃器皿。若已用硫酸-铬酸洗液洗涤过，则需用盐酸溶液（1+1）浸洗，再用水充分洗涤。8.2评价方法 表8-1空气质量新标准中污染物基本项目浓度限值污染物项目平均时间浓度限值单位SO2 一小时平均500g/m3NO2一小时平均200g/m3CO一小时平均10.0mg/m3O3一小时平均200g/m3PM1024小时平均150g/m3PM2.524小时平均75g/m3 基本评价项目包括SO2 、NO2、 CO、PM 10、PM2.5、O3共六项。在年度评价时，对于SO2 、NO2、 CO、PM 10、PM2.5分别计算年平均浓度和24小时平均的特定百分位数浓度相对于年均值标准和日均值标准的超标倍数。对于O3，计算日最大8小时平均的特定百分位数浓度相对于8小时平均浓度限值标准的超标倍数。对于CO，计算24小时平均的特定百分位数浓度相对于浓度限值标准的超标倍数。评价方法超标倍