华北理工环境监测课件第13讲-空气和废气监测-3

2022-3-151总悬浮颗粒物TSP环境空气中空气动力学当量直径100微米的颗粒物可吸入颗粒物PM10环境空气中空气中空气动力学直径10微米的颗粒物细颗粒物PM2.5环境空气中空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物。2022-3-152ü来源：天然源、人工源ü分类1）一次气溶胶由天然和人类活动直接排放的物质形成的气溶胶。2）二次气溶胶排入大气的物质(包括气体物质、一次气溶胶和大气气体组分)经过化学转化而形成的气溶胶。ü对环境的影响气候大气能见度大气中化学过程人体健康2022-3-153GB3095-2012对颗粒物的浓度限值2022-3-154一、TSP测定方法滤料采样夹抽气动力恒重滤膜计算TSP的质量浓度。滤膜阻留物经处理后，可进行化学组分分析。滤膜捕集-重量法2022-3-1552022-3-1561、大流量采样器W——阻留在滤膜上的TSP质量，mg；Qn——标准状态下的采样流量(m3/min)；t——采样时间(min)。GB3095-2012要求：流量计指示范围0.8～1.4m3/min；采样24h。TSP(mg/m3)=W·t/Qn2022-3-1572.中流量流量计：量程（60~125）L/min；误差≤2%。3.小流量流量计：量程＜30L/min；误差≤2%。滤膜材质：无机滤膜——玻璃纤维滤膜、石英滤膜；有机滤膜——聚氯乙烯、聚丙烯、混合纤维素。要求：滤膜对0.3μm标准粒子的截留效率不低于99％。滤膜平衡条件：温度15-30℃，相对湿度45~55%，24h，用感量0.1mg或0.01mg的分析天平称量。重复平衡1h。PM10滤膜Δm小于0.4mg；PM2.5滤膜Δm小于0.04mg。平衡的滤膜称量后，放入干燥器中备用。2022-3-158分尘器或切割器粉尘切割器（PM10-100型）二、PM10、PM2.5测定方法类别：重量法、压电晶体振荡法、β射线吸收法及光散射法等1.重量法PM2.5切割器2022-3-1510HJ618-2011《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》对切割器的要求：PM10切割器、采样系统：切割粒径Da50=（10±0.5）μm；捕集效率的几何标准差为σg=（1.5±0.1）μm。其他性能和技术指标应符合HJ/T93-2003的规定。PM2.5切割器、采样系统：切割粒径Da50=（2.5±0.2）μm；捕集效率的几何标准差为σg=（1.2±0.1）μm。2022-3-1511工作流量：100L/min。切割粒径：10±0.5μm。滤膜有效面积：φ80mm。QG-100型PM10撞击式切割器2.压电晶体差频法1大粒子切割器2放电针3测量石英振荡器4参比石英谐振器5流量计6抽气泵7浓度计算器8显示器2022-3-1513原理：无颗粒物进入时，两谐振器固有振荡频率相同(f1=f2)，其差△f=f1-f2=0；有气样进入时，石英谐振器因集尘而质量增加，使振荡频率(f1)降低，两振荡器频率之差△f=K·△M式中：K—由石英晶体特性和温度等因素决定的常数；M—测量石英晶体质量增值，即采集的飘尘)质量(mg)。△f值经信号处理系统转换成飘尘浓度并在数显屏幕上显示。3.光散射法原理：悬浮颗粒物对光的散射作用，其散射光强度与颗粒物浓度成正比。直读式粉尘浓度测定仪2022-3-1516三、自然降尘的测定Ø大气中自然降落于地面上的颗粒物(粒径多在10μm以上)。Ø自然降尘和非自然降尘难以区分。Ø降尘化学分析：判断污染因子、污染范围和程度等.Ø项目举例：可燃物、水溶物、非水溶物、灰分；化学组分如硫酸盐、硝酸盐、氯化物、焦油等。简称降尘——污染参考性指标2022-3-15171、自然降尘量测定采样：收集缸，30±2d处理：剔除异物，定量转移至烧杯中，蒸发浓缩至10～20mL，转移已恒重瓷坩埚中（W0），电热板上蒸干，105±5℃恒重（W1）。降尘量[t/(km2·30d)]=4011030nS—降尘瓷坩埚和乙二醇水溶液蒸干并在105±5℃恒重后的重量(g)；W0—在105±5℃烘干至恒重的瓷坩埚的重量(g)；Wa—加入的乙二醇水溶液经蒸发和烘干至恒重后的重量(g)；S—集尘缸口的面积(cm2)；n—采样天数(精确到0.1d)2022-3-15182、降尘中其它物质测定-处理流程2022-3-1519四、颗粒物中主要组分测定（一）金属元素和非金属化合物的测定铍、铬、铅、铁、铜、锌、镉、镍、钴、锑、锰、砷、硒；硫酸根、硝酸根、氯化物等。多数含量很低，需选择灵敏度高的测定方法。1.样品预处理方法湿式分解法；干式灰化法；水浸取法。2.测定方法铍、六价铬、铁、砷、铅、铜、锌、镉、铬、锰、镍均可采用AAS法。2022-3-1520（二）有机化合物的测定监测重点：多环芳烃，如蒽、菲、芘等。主要测定：3，4—苯并芘(简称苯并(a)芘或BaP)。BaP来源：含碳燃料及有机物热解过程。煤炭、石油等在无氧加热裂解过程中，产生的烷烃、烯烃等经过脱氢、聚合产生。吸烟烟雾。熏烤、烧烤食物。主要测定方法：荧光分光光度法、高压液相色谱法、紫外分光光度法等。在测定之前，需要先进行提取和分离。3，4—苯并芘2022-3-15212.多环芳烃的分离1.多环芳烃的提取真空升华法提取装置示意图纸层析示意图(现很少用)2022-3-15223.苯并(a)芘的测定荧光色谱法测定PHA本节结束2022-3-151第六节大气降水监测监测内容：降雨(雪)过程沉降物的主要组成、性质及有关组分。酸雨危害：对土壤、森林和湖泊等生态系统的潜在危害及对器物、材料的腐蚀作用。样品采集与保存的相关标准•大气降水采样分析方法总则GB13580.1-92•大气降水样品的采集与保存GB13580.2-92•降雨自动采样器技术要求及检测方法HJ/T174-2005•降雨自动监测仪技术要求及检测方法HJ/T175-20052022-3-1522022-3-153一、布设采样点的原则（2）人口50万以下的城市，两点（一）采用点数目确定采样点数目规定：（1）人口50万以上城市，三点采样位置：兼顾城市、农村或清洁对照区（二）采样点的选择Ø应考虑区域的环境特点，如地形、气象、工农业分布等。Ø尽可能避开污染源（排放酸碱物质、粉尘、交通污染源）Ø四周无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。2022-3-1541、采集雨水二、样品采集简易收集：聚乙烯塑料桶或玻璃缸，上口直径20cm，高20cm自动采样器：将足够数量、容积相同的采水瓶由高向低依次排列，当第一个瓶子装满后，则自动关闭，雨水继续流入第二、第三瓶。在一次性降雨中，每lmm降雨量收集l00mL雨水，共收集三瓶。2022-3-1552、大气降水自动采样仪器材质：不锈钢，结构：滑板平移开（门）关（门。设置过滤装置，将较大颗粒物（酸性或碱性氧化物颗粒）过滤。避免其进入水中与水所产生的化学反应。系统密封，减轻形成酸雨的主要物质（SO2）的挥发。使降水pH更真实。2022-3-156三、大气降水中组分的测定（一）监测项目根据监测目的确定I级测点：pH、DS、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH+4、SO2-4、NO-3、Cl-。共10个。每月测定不少于一次，每月选一个或几个随机降水样品分析上述十个项目。Ⅱ、Ⅲ级测点（省、市监测网）：视实际需要和可能决定测定项目。大气降水中：电导率的测定方法GB13580.3-92pH值的测定电极法GB13580.4-92氟、氯、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐的测定离子色谱法GB13580.5-92硫酸盐的测定GB13580.6-92亚硝酸盐测定N-（1-萘基）-乙二胺光度法GB13580.7-92硝酸盐的测定GB13580.8-92氯化物的测定硫氰酸汞高铁光度法GB13580.9-92氟化物的测定新氟试剂光度法GB13580.10-92氨盐的测定GB13580.11-92钠、钾的测定原子吸收分光光度法GB13580.12-92钙、镁的测定原子吸收分光光度法GB13580.13-927（二）测定方法本节结束2022-3-151（一）监测目的和要求•目的：Ø检查排放废气中有害物质是否符合排放标准；Ø评价净化装置及污染防治设施的性能和运行情况。•工况要求：生产设备处于正常运转状态下。•监测内容：废气排放量、污染物质排放浓度及排放速率。•结果计算：标准状态、干气体体积。一、固定污染源排气监测第七节污染源监测2022-3-152（二）采样点的布设•1）采样位置在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开弯头、变径管、三通管及阀门等易产生涡流的阻力构件。•2）采样点数目•根据烟道的形状、尺寸和流速分布确定。圆形烟道：断面设相互垂直的采样孔，依据烟道直径，划分成同心等面积圆环。圆形烟道采样示意图。2022-3-153圆形烟道的分环和各点距烟道内壁的距离烟道直径(m)分环数(个)各测点距烟道内壁的距离(以烟道直径为单位)123456789100.610.1460.8540.6—1.020.0670.2500.7500.9331.0—2.030.0440.1460.2960.7040.8540.9562.0—4.040.0330.1050.1940.3230.6770.8060.8950.9674.050.0260.0820.1460.2260.3420.6580.7740.8540.9180.9742022-3-154返回圆形烟道采样点布设示意图2022-3-155分块和测点数烟道断面积(m2)等面积小块长边长(m)测点数0.1—0.50.351—40.5—1.00.504—61.0—4.00.676—94.0—9.00.759—169.0≤1.0≤20矩形或方形烟道：断面分成等面积矩形块，中心为采样点。矩形(或方形)烟道采样示意图2022-3-156返回矩形(或方形)烟道采样点布设示意图2022-3-157（三）基本状态参数的测量烟气基本状态常数：体积、温度和压力。1．温度测量长杆水银温度计——直径小、温度不高的烟道。热电偶测温毫伏计——直径大、温度高的烟道。测温原理：两根不同材质金属导线连成闭合回路，两接点处于不同温度环境，产生热电势，温差越大，热电势越大。参比端接点温度保持恒定，则热电势大小决定于测量端接点温度，用毫伏计测量热电势，得知工作端环境温度。热电偶材质：＜800℃，镍铬-铜；1300℃以下，镍铬-镍铝；1600℃以下，铂-铂铑。2022-3-1582．压力的测量烟气压力：全压(Pt)、静压(Ps)和动压(Pv)。1)静压：单位体积气体所具有的势能，表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力。2)动压：单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压力。3)全压：气体在管道中流动具有的总能量。关系：管道中任意一点，Pt=Ps+Pv。2022-3-159•测压装置：测压管、压力计。(1)测压管：两种1）标准皮托管：弯成90°的双层同心圆管，前端呈半圆形，前方有一开孔与内管相通，用来测量全压；在靠近前端的外管壁上开有一圈小孔，通至后端的侧出口，用来测量静压。测量精度高，但测孔很小，易被烟气中颗粒物堵塞，适用于测量含尘量少的烟气。皮托管：又名“空速管”，PITOT2022-3-15102）S型皮托管：两根相同的金属管并联，测量端有两个大小相等、方向相反的开口。测压：开口一面向气流，接受气流全压，另一开口背向气流，接受气流静压。由于气体绕流的影响，测得的静压比实际值小，使用前须校正。特点：开口较大，适于测颗粒物含量较高的烟气。2022-3-1511•(2)压力计：两种U形压力计：工作液体有水、乙醇、汞。测量烟气的全压和静压。微压计：测量较小压强或压强差的仪器（150mmH2O以下）2phh1p1Al2A倾斜式微压计原理图倾斜式微压计：一根倾角α可调的玻璃管（横截面面积为A1）和一个盛液体的容器（横截面面积为A2）组成。P1和P2相等，容器内液面与斜管中的液面齐平；P1和P2不等，例如P1＜P2，则斜管中液面将上升h，容器内液面下降Δh。2022-3-1512)(12hhgpp容器内液面下降