2010级大气环境监测设计性实验指导书

1《大气环境监测设计性实验》指导书（环境科学专业适用）海洋科学与工程学院环境科学与工程系2013.102一、《大气环境监测设计性实验》目的及意义大气环境监测设计性实验是环境化学、环境监测、环境质量及评价等课堂教学和实验课训练完成的基础上，单独设立的一门综合性、设计性实验课。该环节要求学生自主进行大气环境监测方案的设计；对环境监测方案的制定、采样点的布设、样品采集方法、分析检验、数据处理、结果分析及环境质量评价进行一次综合训练。该环节设置的目的如下:①训练学生独立完成一项模拟或实际监测任务的能力。②使学生学会合理地选择和确定某监侧任务中所需监测的项目，准确选择样品预处理方法及分析监测方法。③训练学生科学地处理监测数据的能力，对各项目监测结果的综合分析和评价的能力。二、《大气环境监测设计性实验》任务①对监测区域进行现场调查，制订大气监测方案。②采集大气环境样品。③对环境样品各进行分析测试。④数据处理，以合理的方式表示监测结果。⑤写出大气环境监测设计性实验报告，并对监测区域大气监测组份检出特征、平面分布特征进行分析，最后对环境质量进行简单评价。三、《大气环境监测设计性实验》内容（1）校区大气环境影响因素调查①调查监测区大气污染源、数量、方位、排出口的主要污染物及排放量、排放方式同时了解所用原料、燃料及消耗量等。将以上内容填表1。②调查监测区周边大气污染源的类型、数量及排放量。③调查监测区周边的交通运输引起的污染情况及车流量。将以上内容填表2。④测试和收集监测时段内校园气象资料：风向、风速、气温、气压、降水量、相对湿度。⑤校园区域划分等其他调查内容。3表1校园内污染物调查情况污染源数量燃料种类污染物名称防治措施排放方式食堂炉灶锅炉旁建筑工地实验楼其它表2校园周围各路段汽车流量路段车流量（辆／h）大型车中型车小型车（二）大气环境监测因子的确定大气监测项目根据国家环境空气质量标准及校区及其周边大气污染物排放情况制定。一般可选TSP、PM10、SO2、NO2、CO等作为大气环境监测项目。本次实验选TSP、SO2和NOx三项。（三）大气监测方案设计①采样点的布设根据校园各功能区划分、主要污染物及排放量，结合当地地形地貌、气象条件，按功能区划分的布点法和网格布点法相结合的方式布置采样点。本次实验布设四个采样点：一层食堂（1站点）、职业技术学院与科大中间的133路公路旁（2站点）、实验楼（3站点）和操场（4站点）。采用GPS定位、确定采样点高程以及采用点之间的距离和相对位置，绘取样点平面布置图。②监测项目和分析方法的确定风向、风速、风级、气温、相对湿度等气象数据采用风速仪测定；监测因子TSP、SO2和NOx的采样分析方法按照《空气和废气监测分析方法》和《环境监测4技术规范》进行。本次实验的检测方法已附在后面或参见《环境监测》教材。③采样时间和频次本次实验连续监测四天，由两个班共同完成。SO2和NOx每天9：00－11：00、13：00－15：00采样监测一次。TSP每天15：00采样监测一次。④数据处理1）原始记录要清楚完整，自行设计记录表格，采样记录要包括点位、采样日期和采样时间；仪器型号；检验项目、采样方法、气体流量、采气量、采样量吸收液体积等。实验记录要记录所有原始数据（质量、体积、浓度、吸光度等）；GPS点坐标；风级、气温、湿度、相对湿度以及天气情况等。2）监测结果的原始数据要根据有效数字的保留规则记录，监测数据的运算要遵循运算规则。3）分析数据的统计计算各站点TSP、SO2、NOx样品数、检出率、日平均浓度范围（最大值、最小值）、小时平均浓度范围（最大值、最小值）、超标率、最大超标倍数等。“标准值”采用环境空气质量标准（GB3095-1996）二级标准，参见环境监测教材。（四）结果分析对所有四个站点的结果进行分析和总结，包括监测站点周围的环境；监测过程中出现那些异常问题，对本组所得监测结果进行总结；用环境化学的知识探讨本组各采样时段内不同的大气污染物的变化规律；同—天的不同时段及不同天的同一相应时段各污染物浓度的变化特征。（五）空气质量评价将校园的大气质量与国家相应标准比较得出结论；分析校园大气质量现状。找出出现目前校园空气环境质量现状的原因；提出改善校园空气环境质量的建议及措施。评价方法的选择：①单因子评价②格林大气污染指数576.0431.021576.022431.0113.130.42216.260.8421CSIIICSaISSaIbb5公式：式中：S－SO2实测日平均浓度cm3/m3C－实测日平均烟雾系数（COH），1COH≈125µg/m3TSP。表3格林SO2和烟雾系数日平均浓度标准污染物希望水平警戒水平极限水平SO20.060.31.5烟雾系数0.93.010.0污染指数2550100③上海大气污染指数公式：IIImax上表4上海大气污染指数分级清洁轻污染中污染重污染极重污染I0.60.6-11-1.91.9-2.82.8大气污染水平清洁大气污染指数三级指标普戒水平警告水平紧急水平四、要求①要求学生理论联系实际，实地调查，每个学生都自己动手亲自制订方案，设计分析操作过程，处理实验数据，写出实验报告。②实事求是地报出监测结果，实验结果准确可靠。③选择的项的要能够反映监测区大气环境质量，选样的采样、分析监测方式要科学合理。五、时间安排及分工（1）实验时间安排周一：动员；安排实验相关内容；周二：现场调查监测区周边环境以及污染源；在调查基础上，制订校园大气的监测方案。周二、周三、周四：大气监测实施，获得监测结果。6周五：开始撰写出实验报告。（2）大气监测实施分工本次实验由两个班、分四个站点、在四天内完成，每个班分成六组，四个站点均监测NOX和SO2，两个站点监测TSP。具体分工见表5。表5大气监测分工情况班组时间第一天上午第二天上午第三天上午第四天上午1-11站点TSP1站点SO21站点NOX3站点TSP2站点SO21-21站点SO21站点NOX3站点TSP2站点SO22站点NOX1-31站点NOX2站点SO22站点NOX1站点TSP1-42站点SO23站点TSP2站点NOX1站点TSP1站点SO21-52站点NOX1站点TSP1站点SO21站点NOX3站点TSP班组时间第一天下午第二天下午第三天下午第四天下午2-11站点TSP3站点SO23站点NOX3站点TSP4站点SO22-23站点SO23站点TSP3站点NOX3站点TSP4站点SO24站点NOX2-33站点NOX4站点SO24站点NOX1站点TSP2-44站点SO24站点NOX1站点TSP3站点SO22-54站点NOX1站点TSP3站点SO23站点NOX3站点TSP7六、实验报告编写提纲1绪论1.1实习目的1.2实习地点校园基本情况；周围的情况等。1.3实习安排用简练的语言说明整个实习过程；监测人员分组情况。2监测区水文气象特征收集历年塘沽区水文气象资料；详细阐述本次监测结果。3大气污染源调查3.1校园内污染源调查3.2校园周围污染源调查4大气监测方案设计4.1采样点布设以4.1.1站点布设(做平面布置图)4.1.2GPS和风速仪的使用方法4.2采样时间和频次4.3监测项目和分析方法4.3.1监测项目4.3.2分析方法4.3.2.1大气中总悬浮颗粒物的测定(重量法)4.3.2.2大气中氮氧化物的测定4.3.2.3大气中二氧化硫的测定5监测结果及评价5.1各污染物检出情况分析统计分析5.2校园大气质量评价5.2.1评价因子和评价方法的选择85.2.2结果分析6结论与建议6.1结论6.2建议致谢参考文献:（1）《环境监测技术实习》，吴同华主编，化学工业出版社，2003（2）《污染防治实习》，苏玉玲、董超主编，化学工业出版社，2003（3）《环境监测与分析实践教程》，聂麦茜主编，化学工业出版社，2003（4）《环境监测》，奚旦立、孙裕生等高等教育出版社，20049报告扉页格式:《大气环境监测设计性实验》报告专业：姓名：学号：指导教师姓名：报告提交日期：10目录1绪论……………………………………………………………………….页码1.1实习目的…………………………………………………………….页码1.2实习地点1.3实习安排2监测区水文气象特征3大气污染源调查3.1校园内污染源调查3.2校园周围污染源调查4大气监测方案设计4.1采样点布设4.1.1站点布设4.1.2GPS和风速仪的使用方法4.2采样时间和频次4.3监测项目和分析方法4.3.1监测项目4.3.2分析方法4.3.2.1大气中总悬浮颗粒物的测定(重量法)4.3.2.2大气中氮氧化物的测定4.3.2.3大气中二氧化硫的测定5监测结果及评价5.1各污染物检出情况分析5.2校园大气质量评价5.2.1评价因子和评价方法的选择5.2.2结果分析6结论与建议6.1结论6.2建议致谢参考文献11大气中总悬浮颗粒物的测定(重量法)一、实验目的掌握重量法测定大气中总悬浮颗粒物的原理；了解2030B型智能TSP采样器及中流量总悬浮颗粒物采样头的使用方法。二、原理用重量法测定大气中总悬浮颗粒物的方法一般分为大流量(3.3-3.7)中流量(0.05-0.35m)采样法。其原理为：抽取一定体积的空气，使之通过已恒重的滤膜，则悬浮微粒被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，可计算总悬浮颗粒物的质量浓度。本实验采用中流量采样法则定。三、仪器(1)中流量采样器流量50-350l/min，滤膜直径8－30cm；(2)流量校准装置经过罗茨流量计校准的孔口校准器(3)气压计(4)滤膜超细玻璃纤维滤膜或聚氯乙烯滤膜。(5)滤膜储存袋及储存盒。(6)分析天平感量0.3mg四、测定步骤1．采样器的流量校准采样器每日用孔口校准器进行流量校准。2．采样（1）每张滤膜使用前均需用光照检查，不得使用有针孔或有任何缺陷的滤膜采样。（2）迅速称量在平衡室内已平衡24h的滤膜，读数淮确至0.3mg。记下滤膜的编号及质量，将其平展地放在光滑干净的纸袋内，然后储存于盒内备用。天平放置在平衡室内，平衡室温度在20－25℃。之间，温度变化小于+3℃。相对湿度小于50％，湿度变化小于5％。（3）将已恒重的滤膜用小镊子取出，“毛”面向上，平放在采样夹的网托上，拧紧采样夹，按照规定的流量采样，12（4）采样5min后和采样结束前5min，各记录一次U形压力计压差值，读数准至3mm。若有流量记录器．则直接记录流量。测定日平均浓度时，一般从8：00开始采样至第二天8：00结束。若污染严重，可用几张滤膜分段采样，合并计算日平均浓度。（5）采样后，用镊子小心取下滤膜，使采样“毛”面向内，以采样有效面积的长边为中线对叠好，放回表面光滑的纸袋并储存于盒内。将有关参数及现场温度、大气压力等记录填写在表1中。表1总悬浮颗粒物采样记录市(县)监测点年，月，日时间滤膜编号流量Qn(m3/min)采样体积m3滤膜质量/g总悬浮颗粒物浓度采样前采样后样品质量3．样品测定将采样后的滤膜在平衡室内平衡24h，迅速称量。结果及有关参数记录于表1中。五、计算总悬浮颗粒物(TSP，mg/m3)=W/(Qn*t)式中W—采集在滤膜上的总悬浮颗粒物质量，mg；t—采样时间，min；Qn—标准状态下的采样流量，（m3/min）按下式计算Qn=Q2[（T3P2/T2P3）-2]*[(273*P3)/(303.3*T3)]=Q2[（P3P2/T2T3）-2]*(273/303.3)=2.69*Q2[（P3P2/T2T3）-2]Q2—现场采样流量，m3/minP2—采样器现场校准时大气压力，kPaP3—采样时大气压力，kPa，T2—采样器现场校准空气温度，K13T3—采样时的空气温度，K。若T3、P3与采样器校准时的T2、P2相近，可用T2、P2代之。六、注意事项1．称量滤膜时的质量控制要严格。取清洁滤膜若干张，在平衡室内平衡24h，称量。每张滤膜称30次以上，则每张滤膜的平均值为该张滤膜的原始质量，此为“标准滤膜”。每次称清洁或样品滤膜的同时，称量两张“标准滤膜”，若称出的质量在