空气和废气监测

第三章 空气和废气监测

一、本章内容提要：

本章主要介绍了大气和大气污染方面的基本概念和知识，介绍了大气污染监测方案制定方面的基本概念和知识，介绍了大气的采样方法和采样仪器；要求同学们掌握大气样品的采集方法和采样仪器基本操作，重点掌握大气五个必测项目的原理和方法，掌握废气中烟尘的测定原理和方法，通过实验达到重点项目的测定目的。

二、教学目的与要求：

1． 了解大气和大气污染方面的基本概念和知识；

2． 要求同学们掌握大气样品的采集方法和采样仪器；

3． 重点掌握大气五个必测项目的原理和方法，掌握废气中烟尘的测定原理和方法，通过实验达到重点项目的测定目的。 三、重点与难点：

1． 掌握SO2、NO2、TSP或PM10、硫酸盐化速率、降尘等大气必测项目的测定原理和方法； 2． 掌握废气中烟尘、SO2、NO2、黑度的测定原理和方法； 3． 掌握汽车尾气中CO、NO2、CxHy、烟尘黑度的测定原理和方法。 四、本章学时数 14 五、教学内容：

第一节 空气污染基本知识

一、大气、空气和大气污染

大气：地球外面由各种气体和悬浮物组成的复杂流体系统。亦可认为是地球周围所有空气的总和；其厚度为1000—1400公里；

作用：

①直接参与生命物质循环；动物呼吸氧气，放出CO2；植物吸收CO2，进行光合作用，，放出O2。

②调节生态的功能；带动水的循环，调节气候；传递植物花粉，使生命得以繁衍生息；稀释分解有毒、有害物质，维持基本生存条件。

③防护作用；O3层对紫外线的防护；大气层对陨石雨的防护；温室效应，维护地球温度。

④提供生产和生活的原料。生产化肥；提供医用氧气；助燃、传播声音等。

大气圈是是在生命活动参与下长期发育而形成的。按照国际气象组织的建议，大气圈的结构范围：地表→800公里高空

对流层：0→12公里 各种天气现象形成于此，每向上1000m温度下降6.5℃，这导致了空气的竖向流动。

平流层：12→50公里 底部同温，后又随高度而升高温度，从而抑制了大气的垂直运动。 中间层：50→80公里 温度随高度而下降，有上下对流。

热成层：80→800公里 温度随高度而急剧上升，空气分子发生电离，又称电离层，能反射无线电波，对人类的无线电通讯具有特别的意义。

逸散层：800公里以上 大气稀薄，地心引力微弱。

空气：对人类及生物生存起着重大作用的近地面约10公里的对流层；占大气总量的95％，有自己固定的组成；N2占78.06%，O2占20.95%，Ar占0.93%。

大气污染：在人们的生产、生活中产生的大量废气排入空气，当其浓度超过环境所允许的极限，并持续一段时间后，就会改变大气的正常组成，破坏自然平衡，造成社会危害，这种现象称为大气污染。 二、空气污染的危害

急性作用：短期内导致人生病甚至死亡，如著名的烟雾事件，这是短期内大量污染物排放的结果。 慢性作用：导致各种疾病及癌症发病率的提高，破坏人类遗传的基因，使人类面临灭顶之灾。对各种材料产生腐蚀损害。

当前，人类面临的环境问题，许多与大气污染有关：如温室效应、臭氧层空洞、全球酸雨化及其带来的生物多样性锐减、荒漠化和沙漠化等。

三、空气污染源

向大气排放污染物的装置和和设备。包括自然污染源和人为污染源。

自然污染源：由于自然原因造成的对大气的污染，如火山爆发、地震、海啸和由于自然原因引起的森林火灾等；

人为污染源：由于人类的生产和生活活动造成的对大气的污染。包括： （一）工业企业排放的废气

火力发电，矿石冶炼，化学工业，建材行业等是主要的大气污染源。 （二）交通运输工具排出的废气

化石燃料的燃烧会带来严重的大气污染。1995年我国汽车保有量1050万辆，单车排放量相当于国外同类产品的5—10倍，排放CO 2000万吨，NOx 120万吨，对城市污染的贡献率分别为80%、40%。2006年我国的机动车保有量达2亿多辆，对环境的污染是非常严重的。

（三）室内空气污染源 1．室内空气污染的分类

（1）化学性污染；如甲醛、氨、硫化氢、挥发性有机物等。 （2）物理性污染；噪声、电磁辐射、可吸入颗粒物等。 （3）生物性污染；细菌、病毒等。

（4）放射性污染；微波炉、电磁炉、电视、电脑等。 2．室内空气的质量表征

（1）有毒、有害污染因子指标；

（2）舒适性指标；温度、湿度、光照、新风量等。

四、空气中的污染物及其存在状态

按其来源进行分类：

一次污染物：直接从排放源排出的有害物质；

二次污染物：与大气中的物质作用后产生的新污染物，主要是各种气溶胶； 按其存在形态进行分类： （一）分子状态污染物

以分子状态存在于空气中，如：CO SO2 NO2 HCl HCN Cl2 O3 苯蒸气等。

（二）粒子状态污染物

分散在大气中的微小液体和固体微粒，粒径0.01--100μm；总称为总悬浮颗粒物（Total Suspended

Particulate matter）；其中粒径大于10μm的由于重力作用可自然沉降到地面称为降尘。小于10μm的为飘尘，亦称可吸入颗粒物（Inhalable Particulate matter简写：IP或PM10）；以气溶胶形式存在，具体表现为烟、雾、尘。烟是固体凝聚型气溶胶；雾是由悬浮在空气中的微小液滴构成的气溶胶；尘是分散在大气中的固体颗粒物。

五、空气中污染物的时空分布特点

污染物随时空变化大：受排放源位置、排放量、地形、地貌、气象条件等因素的影响；一次污染物，清晨和黄昏浓度较高，中午较低；二次污染物中午高。

大气监测时，需要测定瞬时最大浓度、日平均、月平均、季平均、年平均等各项指标。 六、空气中污染物的浓度表示方法

（一）单位体积质量浓度

单位体积空气中所含污染物的质量数 mg/m3 μg/m3 可用于表示分子和气溶胶 态的污染物。

（二）体积比浓度

污染物体积与气样总体积的比值 ，常用100万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数；常用ml/m3

（ppm）或μl/m3（ppb）

Cv=

22.4M

∙cm

气体体积换算 气态方程：V1P1/T1=P2V2/T2=P0V0/T0

V0=Vt∙

273273+t

∙

P101.325

第二节 空气污染监测方案的制定

根据监测目的进行调查研究；收集必要的基础资料；进行综合分析，确定监测项目；设计布点网络；选定采样频率、采样方法和监测技术；建立质量保证程序和措施；提出监测结果报告要求及进度计划等。 一、监测目的：

①了解大气质量，为空气质量状况评价提供依据；

②预报大气环境发展趋势、为研究污染物迁移、转化情况提供基础资料。 ③为污染源的管理提供依据；为修订空气质量标准提供依据和基础资料。 二、调研及有关资料收集：

（一） 污染源分布及排放情况

包括污染源类型、数量、位置、排放的主要污染物、排放量；了解所用原料、燃料及消耗量。 （二）气象资料：

包括风向、风速、气温、气压、降水量、日照时间、相对湿度、温度垂直梯度和逆温层底部高度等资料。

（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 三、监测项目：

1．必测项目 硫酸盐化速率、降尘、SO2、NO2、TSP； 2．自动监测项目 SO2、NO2、TSP或PM10、CO； 四、监测站（点）的布设

（一）布设采样站（点）的原则和要求

1．采样点设在高、中、低三个不同污染物浓度的地方； 2．下风向增加采样点，上风向减少采样点；

3．人口密度大，污染超标地区适当增加采样点，否则可减少； 4．采样点周围应开阔，无高大树木、建筑物等； 5．采样点设置条件尽可能一致； 6．采样高度根据监测目的而定； （二）采样站（点）数目的确定

根据城市的规模（主要是人口）而定，具体参看153页表3—3。

我国大气环境污染例行监测采样点设置数目

（三）采样站（点）布设方法

1．功能区布点法；适合规划合理，功能区划分比较明显的城市，这是最好的布点方法，可以全面

了解环境污染状况。

2．网格布点法；适合污染源分布较均匀、重点污染源不明显的地区。 3．同心圆布点法；适合大污染源分布较集中的地区。

4．扇形布点法；适合有孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。

5．因地制宜，综合布点法；结合城市特点，具体问题，具体分析，最好进行测试调查。

五、采样频率和采样时间

按156页表3—6《采样频率和采样时间》，表3—7《污染物监测数据统计的有效性规定》执行； 六、采样方法、监测方法和质量保证

第三节 空气样品的采集方法和采样仪器

一、直接采样法

适用于污染物浓度高或分析方法灵敏的情况，包括的内容： ①注射器采样法； ②塑料袋采样法； ③采气管采样法； ④真空瓶采样法；

二、富集（浓缩）采样法

大多数情况利用此法，主要包括： （一）溶液吸收法

抽去一定量的空气，通过选择的吸收液，被测组分由于溶解或化学反应被阻留下来形成溶液，然后对溶液进行测定。适用于气态、蒸汽态、气溶胶态污染物质；吸收原理上分为物理溶解和化学反应；

吸收效率取决于吸收速度和接触面积；必须选择合适的吸收液和吸收管。 吸收液的选择原则：

①与被采集的污染物质发生化学反应快或对其溶解度大。

②污染物质被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满足分析测定所需时间的要求。 ③污染物质被吸收后，应有利于下一步分析测定，最好能直接用于测定。 ④吸收液毒性小、价格低、易于购买，且尽可能回收利用。 吸收管的选择：增大被采气体与吸收液接触面积 ①气泡吸收管 （适用气态或蒸汽态物质）； ②冲击式吸收管（适用气溶胶态或易溶解样品）； ③多孔筛板吸收管（适用于气态、气溶胶态样品）。 （二）填冲柱阻留法

阻留柱：长6—10厘米，内径3—5毫米，内装颗粒状填充剂的玻璃或塑料管。让气体以一定流速通过填充柱，则欲测组分因吸附溶解或化学反应等作用阻留在填充剂上，采样后通过解吸或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来进行测定。包括：

①吸附型填充柱 填充剂是颗粒状固体吸附剂，如活性炭、硅胶、分子筛、高分子多孔微球等；

②分配型填充柱 填充剂是表面涂高沸点有机溶剂的惰性多孔颗粒物；

③反应型填充柱 填充剂是由惰性多孔颗粒物（如石英沙、玻璃微球等）或纤维状物（如滤纸、玻璃棉等）表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成。

（三）滤料阻留法

用抽气装置抽取一定量的空气，则空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上，称量颗粒物的重量，再根据采样体积计算。 （四）低温冷凝法

当空气流经采样管时，被测组分因冷凝而凝结在采样管底部。应在采样管的进气端装置选择性过滤

器，以除去水分和CO2等。

（五）静电沉降法

通过电场使气体分子电离，附着在气溶胶上，使颗粒带电，沉降到收集极上。

（六）扩散（或渗透）法

用在个体采样器中，佩带在人身上，跟踪人的活动，用作人体接触有害物质量的监测。 （七）自然集积法

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

三、采样仪器

（一）组成部分：采样动力、流量计、收集器；

1．收集器：吸收管、填冲柱、冷凝采样管、滤料采样夹；

2．流量计：转子流量计、孔口流量计、限流孔，流量计在使用前要进行校正； 3．采样动力：真空泵、刮板泵、薄膜泵、电磁泵；

（二）专用采样器：

将收集器、流量计、抽气泵及采样预处理、流量调节、自动定时控制等部件装在一起，就构成专用采样器，如：

1．SO2、NO2等空气采样器；

2． TSP、IP等颗粒物采样器；

①总悬浮颗粒物采样器：大流量（1.1—1.7m3/min）和中流量（50—150L/min）；

②可吸入颗粒物采样器：测可吸入颗粒物时需加分尘器，分尘器有旋风式、向心式、多层薄板式、撞击式等；个体计量器，调节成与人的呼吸线速度相似的流量，并随人的活动来采集空气样品。 四 、 采样效率

衡量采样方法好与坏的重要指标。指在规定的条件下，所采集到的污染物占其总量的百分数。 （一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法

1．绝对比较法 K=（C1/C0）×100%

2．相对比较法 K=C1÷（C1+C2+C3）*100% K﹥90% （二）采集颗粒物效率的评价方法 1．采集颗粒数效率

采集到颗粒物粒数占总颗粒物粒数的百分数。

K=（n1-n2）÷n1×100%

采用已知采样效率高的方法，用一个灵敏度很高的计数器测量进入滤料前后的空气中的颗粒数来计算。

2．质量采样效率 所采到的颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数。

五、采样记录

内容：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。

第四节 气态和蒸气态污染物质的测定

包括项目:SO2 NO2 CO O3和光化学氧化剂 硫酸盐化速率 总烃(THC)和非甲烷烃(NMHC) F- Hg(空气中的金属汞)

主要测定方法：分光光度法、气相色谱法、专用仪器分析法、重量分析法。 一、SO2的测定:

来源： 煤和石油燃烧 金属矿冶炼 硫酸等化学工业生产 测定方法:

（一）分光光度法

1．四氯汞钾溶液吸收—盐酸副玫瑰苯胺分光光度法

原理：以K2HgCl4为吸收液，再与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色络合物。有两种方法，1。所用磷酸少 pH 1.6±0.1灵敏度高,空白高,最大吸收波长548nm；2.pH1.2±0.1 灵敏度低,空白值低,干扰少,现为国家标准,最大吸收波长575 nm；

用Na2SO3配制标准溶液，以蒸馏水为参比作工作曲线，以最小二乘法计算出直线的截距和斜率，利用下式计算大气中SO2的含量：

ρ=

(A-A0)⋅BS

V0

∙VtVa

2．甲醛缓冲溶液吸收—盐酸副玫瑰苯胺分光光度法

气样中的SO2被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟基甲基磺酸加成化合物，加入NaOH溶液使加成化合物分解，释放出SO2与盐酸副玫瑰苯胺反应，生成紫红色络合物，其最大吸收波长为577nm，用分光光度法测定。

3．钍试剂分光光度法

空气中的SO2用过氧化氢溶液吸收并氧化成硫酸。硫酸根离子与定量加入的过量高氯酸钡反应，生成硫酸钡沉淀，剩余钡离子与钍试剂作用生成紫红色的钍试剂—钡络合物，据其颜色深浅，间接进行定量测定。

（二）定电位电解法

1．原理：当气样中的SO2通过透气隔膜进入电解池后，在工作电极上迅速发生氧化反应，所产生的极限扩散电流与SO2浓度的关系服从菲克斯扩散定律：

δ

2．定电位电解SO2分析仪

iL=

n∙F∙A∙D∙c

（三)紫外荧光法

这是SO2的全自动分析方法。其原理是：不同物质的分子结构不同，其激发光谱和发射光谱不同，这是定性分析的依据。稀溶液发射的荧光强度与其浓度成线性关系，即：F=KC 这是定量分析的依据。

影响荧光强度的因素：激发光照射时间、溶液温度和pH值、溶液种类和伴生的散射光等。

测定：用波长190—230nm紫外光照射大气样品，SO2吸收后发射出波长为330nm的荧光，发射强度与SO2浓度成正比。

主要干扰物质是水分和芳香烃化合物。用半透膜渗透法或反应室加热法去除水的干扰；用装有特殊吸附剂的过滤器预先除去芳香烃化合物。

紫外荧光SO2监测仪必须用标准气体标定仪器。 （四）其他监测方法

1．恒电流库仑滴定法 采用三电极体系： 铂丝阳极 铂网阴极 活性碳参比电极

其中：I阳=I阴+IR SO2含量越大，消耗碘越多，导致阴极电流减少，而通过参比电极流出的电流越大。从而实现定量分析。

2．溶液电导法 用酸化过氧化氢溶液吸收SO2，所生成的硫酸，使吸收液电导率增加，其增加值决定与SO2的含量。 二、氮氧化物的测定

空气中氮氧化物以NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等多种形态存在，其中NO、NO2是主要存在形态，就是通常所指的氮氧化物。

来源：石化燃料的高温燃烧、硝酸制造、化肥工业、汽车尾气（40%） 测定方法：

（一） 盐酸萘乙二胺分光光度法（中流量和大流量采样）

1． 原理：用冰乙酸对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成吸收—显色液，NO2被吸收转变为NO2-和NO3-，发生重氮偶合反应，生成玫瑰红色染料。以亚硝酸钠为标准溶液。

NO2（mg/m）=

3

(A-A0)∙Bs

0.76⨯Vn

2．酸性高锰酸钾溶液氧化法 按176页图3-24所示的接法连接

3．三氧化铬—石英砂氧化法 （二）原电池库仑滴定法

活性碳阳极 铂网阴极 池内充0.1mol/l磷酸盐缓冲溶液和0.3 mol/lKI溶液。

（三）化学发光法 某些化合物分子吸收化学能后，被激发到激发态，返回时以光量子的形式释放出能量，成为化学发光反应。通过测量化学发光强度对物质进行分析测定。

NO+O3→NO2﹡ NO2﹡→NO2+hν

发光强度与气样中的NO浓度成正比；使气样先通过装有碳钼催化剂的催化转化装置，将NO2→NO既可测总量，亦可测各自含量。 三、CO的测定

来源：石化燃料的不完全燃烧、汽车尾气（80%） 危害：与血液中的血红蛋白结合妨碍输氧功能

测定方法： 非分散红外法 国家标准 原理如下图：

其中参比光束强，CO受热强，膨胀大，金属薄膜变形，从而改变电容。测量时，先通N2校正零点，

再用标准的CO气体校正。最后通入气样，即可显示结果。CO2和水干扰测定，测定前用致冷或通过干燥剂的方法除去水份；用气体滤波室将红外辐射限制在CO吸收的窄带范围内。CO吸收峰在4.5μm。吸收红外光产生振动—转动吸收光谱，在一定浓度范围内，吸收光谱的峰值与气态物质浓度之间的关系符合朗伯——比尔定律。

（一）气相色谱法

1．原理： 它基于不同物质在相对运动的两相中具有不同的分配系数，当这些物质随流动相移动时，就在两相之间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好的分离，依次送入检测器测定达到分离、分析各组分的目的。

2．色谱流出曲线：当载气载带着各组分依次通过检测器时，检测器响应信号随时间变化的曲线称为色谱流出曲线，也称色谱图，根据色谱峰出峰时间可进行定性分析，根据色谱峰高或面积进行定量分析。

3．色谱分离条件的选择：色谱柱内径及柱长、固定相、气化温度及柱温、载气及其流速、进样时间和进样量等条件的选择。

固定相：1。气固色谱固定相；2。气液色谱固定相，在担体表面涂一层固定液；

柱 温：近似等于试样中各组分的平均沸点或稍低温度； 气化温度：将试样气化而不分解，高于柱温30--70℃；

载气选择：流速需要通过实验确定；

检测 器：热导检测器，氢火焰离子化检测器，电子捕获检测器，火焰光度检测器；

定量分析方法：1。标准曲线法；2。内标法；3。归一化法；

CO的测定：大气中CO、CO2、和CH4经TDX—01碳分筛柱分离后，于氢气流中在镍催化剂（360±10℃）

作用下，CO、CO2转化为CH4，然后用氢火焰离子化检测器分别测定上述三种物质，出峰顺序为：CO、CH4、 CO2。先用气样测校正值： k

cshs

然后测定气样 Cx=hx*k （二）汞置换法 基于气样的CO与活性氧化汞在180--200℃发生反应，置换出汞蒸气，测定汞的含量，再换算成CO浓度。

四、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KI析出I2的物质，主要指臭氧、过氧乙酰硝酸酯、氮氧化物等。光化学氧化剂是指除去氮氧化物以外的能氧化碘化钾的物质。 常用硼酸-碘化钾分光光度法测定。 五、臭氧的测定

空气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。

（一）硼酸碘化钾分光光度法

用含有硫代硫酸钠的硼酸碘化钾溶液作吸收液采样，空气中的O3等氧化剂氧化碘离子为碘分子，而碘分子又立即被硫代硫酸钠还原，剩余硫代硫酸钠加入过量碘标准溶液氧化，剩余碘于352nm处以水为参比测定吸光度。

（二）靛蓝二磺酸钠分光光度法 六、氟化物的测定

空气中的气态氟化物主要HF、SiF4、CF4 （一）滤膜采样—离子选择电极法

（二）石灰滤纸采样—氟离子选择电极法

七、硫酸盐化速率的测定

定义：硫酸盐化速率是指大气中含硫污染物演变为硫酸雾和硫酸盐雾的速度。

测定方法： （一）PbO2重量法

1．原理 空气中的SO2、硫酸蒸气、H2S等与采气管上的PbO2反应生成硫酸铅，用Na2CO3溶液处

理，使硫酸铅转化为碳酸铅，释放出加入SO42-，再加入BaCl2溶液将其转化为BaSO4沉淀，用重量法测定。单位为：SO3mg/100.cm2 PbO2膜.d。

2．测定要点 PbO2采样管制备 采样 测定 （二）碱片—重量法：

将用K2CO3溶液浸渍的滤膜暴露于大气中，K2CO3与空气中的SO2等反应生成硫酸盐，加入BaCl2溶

液将其转化为BaSO4沉淀，用重量法测定。单位为：SO3mg/100.cm2碱片.d。 （三））碱片—离子色谱法： 八、汞的测定

（一） 金膜富集—冷原子吸收法 （二） 巯基棉富集—冷原子荧光法 九、总烃及非甲烷烃的测定 （一） 气相色谱法 （二）光电离检测法

十、挥发性有机物（VOC3）和甲醛的测定 （一） 挥发性有机物（VOC3）的测定 （二） 甲醛的测定 1． 酚试剂分光光度法

2． 空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪，在高铁离子存在下，嗪与酚试剂的氧化产物反应生成蓝绿色

化合物，在波长630nm处用分光光度法测定。

3． 乙酰丙酮分光光度法 4． 气相色谱法

5． 离子色谱法

十一、其他有机污染物质的测定 （一）苯系物的测定 （二）挥发酚的测定

（三）甲基对硫磷和敌百虫的测定 十二、空气污染指数计算

空气污染指数（API）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。

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值。选定项目主要有：SO2、NOx、NO2、TSP、PM10。 按下式计算污染指数： Ii=

(ci-ci,j)(ci,j+1-ci,j)

(Ii,j+1-Ii,j)+Ii,j

各种污染物的污染分指数中最大者为该城市的API。

第五节 颗粒物的测定

一、总悬浮颗粒物（Total Suspended Particulate matter 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，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可以计算TSP的质量浓度。分为大流量采样法和中流量采样法，前者以1.1—1.7m3/min采样24小时,可进行化学组分分析；后者以50—150L/min流量采样0.5—1小时。 二 、可吸入颗粒物（Inhalable Particulate matter IP或PM10）的测定 （一） 重量法：

与测定TSP的原理相同，只是在采样时加一切割器，使＞10μm的粒子除去。

（二） 压电晶体差频（振荡）法：

一石英谐振器为测定飘尘的传感器，经切割后的飘尘，因高压电晕放电作用而带上负电荷，沉积

在石英谐振器上，使其振荡频率变化，有信号输出，即Δf=k*ΔM C=A*Δf 用标准飘尘浓度气样校正仪器，可直接显示飘尘浓度，应定期清洗石英谐振器。

（三） 光散射法 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。 连续自动监测：

可吸入颗粒物的连续自动监测，β射线吸收法：

将β射线通过特定物质后，其强度衰减程度与所透过的物质质量有关，而与物质的物理、化学性质无关。通过测定清洁滤带和采尘滤带对β射线吸收程度的差异来测定采尘量的，有时需测飘尘粒径分布、不同粒径的重量浓度分布。

三、灰尘自然沉降量及其组分的测定

（一）灰尘自然沉降量的测定

指大气中自然降落于地面上的颗粒物，其粒径多在10μm以上，主要决定于自然重量和粒度大小，但也受风力、降水、地形等影响，是大气污染的参考性指标。

重量法测定原理：按规定的要求采样：采样高度5—15m，相对高度1.5m，积尘缸加水1500--3000ml，剔除异物，转移至1000ml烧杯中蒸发浓缩，再至恒重的瓷坩埚中，烘至恒重，称其重量，按下式计算：

降尘量[t/（km2·月）]=

w1-w0-wa

S∙n

⨯30⨯10

4

（二）降尘中可燃物的测定

（三）降尘中其它组分的测定 可参见196页。 四、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

①湿式分解法 ②干式灰化法 ③水浸取法

2．测定方法简介 分光光度法 原子吸收法 （二）有机化合物的测定

1．多环芳烃的提取 索氏提取器提取法 真空充氮升华法 2．多环芳烃的分离 纸层析法 薄层层析法 3．苯并（a）芘的测定

①乙酰化滤纸层析—荧光分光光度法 ②高效液相色谱法（HPLC）

贮液器中的流动相经脱气和进入混合室混合后，用高压泵打入色谱柱。从进样口进样，被流动相带入分离柱进行分离。分离后的各组分依次进入检测器，将质量信号转换成电信号，再经放大送入记录仪记录各组分的色谱峰。

高效液相色谱与气相色谱的差别：气相色谱的流动相是惰性气体，分离主要取决于组分分子与固定相之间的作用力，而高效液相色谱的流动相是液体，分离过程的实现是组分、流动相和固定相三者间相互作用的结果；高效液相色谱一般可在室温下进行分离，固定相颗粒很细，流动相受到的阻力大，加上本身黏度高，必须用高压泵输送；高效液相色谱的突出优点是可分离难挥发、热不稳定性、离子型和分子量大的有机化合物，是分离、分析多环芳烃类化合物的理想方法。

常用的检测器有紫外吸收、荧光、示差折光率和安培检测器。

第六节 降水监测

目的：了解在降雨（雪）过程中从大气中沉降到地球表面的沉降物的主要组成、性质及有关组分的含量，为分析大气污染状况和提出控制污染途径、方法提供基础资料和依据。 一、采样点的布设

采样 点数 以人口计>50万，需布三个点；

（一）采样器：直径20cm高20 cm的塑料桶或玻璃缸，亦可用分段连续自动采集雨水的采样器。 （二）采样方法：要采集全始终的雨雪。

（三）水样的保存：应尽快测定，可在聚乙烯瓶中于冰箱中。 三、降水组分的测定：

（一） 测定项目和测定频次

一级测点：pH 电导率 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ NH+4 SO42- NO3- F-、 Cl-等；其它省、市监测网络中的测点视实际需要而定。 （二） 测定方法

pH 电导率等用电极法测定；K NaCa Mg NH4等用离子选择电极法测定，金属离子亦可用原子吸收分光光度法测定；SO42- NO3- F-、 Cl-等现多用离子色谱法测定；

+

+

2+

2+

+

第七节 污染源监测

向大气中排放污染物的设备或装置。根据其运动状态可以分为固定污染源和流动污染源。 一、固定污染源排气监测：

固定污染源主要是指工厂、企事业单位和居民生活用的烟道、烟囱。

（一）监测目的和要求：

1．是否达到国家规定的排放标准； 2．评价污染处理设施的治理效果； 3．为空气质量评价和管理提供依据。 测定指标包括：

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①有害物浓度mg/m； ②有害物排放量Kg/h； ③废气排量m/h。 （二）采样点的布设

在调查研究的基础上，综合分析后确定。 1．采样位置

应选在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开阻力构件；在阻力构件下方大于6倍d或上方大于3倍d处，不得小于1.5d；流速5m/s以上；垂直管道更好。考虑方便、安全等因素。 2．采样点数目

根据断面形状、尺寸、流速分布等确定。

（1）圆形烟道 设两个互相垂直的采样孔，按206页表3—9确定采样点数；

（2）矩形烟道 分成等面积矩形小块，中心为采点；

（3）拱形烟道 分别按圆形和矩形设点，要扣除积灰部分面积，尽量少开孔。当采样点处烟气成正压时，采样孔应设置防喷装置。

（三）基本状态参数的测定

内容包括体积、温度、压力；目的是换算成标准状态。 1．温度的测量：

长杆水银温度计法；热电偶测温毫伏计法。

2．压力的测量：

内容包括全压Pt、静压Ps、动压Pv 其中 Pt=Ps+Pv 仪器组成：测压管、压力计

测压管：标准皮托管（精度高，适合含尘量少的烟囱，不需校正皮托管；但孔小，易堵塞。）和S型皮托管（适合含尘量高的烟囱，有一个校正系数，约为0.85）。

压力计：U型压力计 P=ρ•h•g；倾斜式压力计 p=l(sinα+3．流速和流量的计算：

各测点的烟气流速：vs=kp

2pv

fF

)∙ρ∙g

3

ρ

或vs=kp∙2pv∙

RsTsBs

当烟气动压以mm水柱表示时，则：Vs=kp∙

2g∙Hd

ρ

=kp

2gH

d

∙

Rs∙Ts

Bs

Rs为烟气气体常数，干湿烟气计算方法不一样。 当干烟气组分与空气相近时：Vs=0.077kp用mm水柱时：Vs=0.24kp∙在测得动压Hd和ts可计算vs

测量状态下的烟气流量Qs=3600s∙S

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Hd∙273+ts

Hd∙273+ts

标准状态下干烟气流量 Qnd=Qs∙(1-xsw)∙（四） 含湿量的测定：

Ba+Ps101325

∙

273273+ts

1．重量法

抽取一定体积的烟气，使之通过装有吸收剂的吸收管，则烟气中的水蒸气被吸收剂吸收，吸收管的增重即为所采烟气中的水蒸气重量。

2．冷凝法 抽取一定体积的烟气，使之通过冷凝器，根据获得的冷凝水量和从冷凝器排出烟气中的饱和水蒸气量计算烟气的含湿量。

3．干湿球温度计法

烟气以一定流速通过干湿球温度计，根据干湿球温度计及有关压力读出烟气含湿量。 （五）烟尘浓度的测定

1．原理：

抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置，根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积，计算排气中烟尘浓度。必须采用等速采样 。

2．采样类型：有移动采样法、定点采样法和间断采样法。

3．等速采样法 ①预测流速法；

②皮托管平行测速采样法； ③动态平衡型等速管法。 4．烟尘浓度计算

（1）计算滤筒采样前后重量之差； （2）计算出标准状态的采样体积； （3）计算烟尘浓度。

（六）烟尘（或气态污染物）排放速率的计算 排放速率（Kg/h）=ρ·Qsn·10-6 （七）烟气黑度的测定

1．林格曼黑度图法

2．测烟望远镜法 3．光电测烟仪法 （八）烟气组分的测定

主要组分：N2 O2 CO2 H2O ； 有害组分：C0 NOx、 SOx H2S

1．样品的采集：

只要在靠近烟道中心的任何一点都可采集到具有代表性的气样。不需要等速采样，但需在采样管头部装有烟尘过滤器，加热或保温装置，采用不锈钢材料还可对烟气组分进行连续自动监测。

2． 烟气主要组分（N2 O2 CO2 C0）的测定：

可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器分析法测定。

3．烟气中有害组分的测定：

按前述方法，根据测定组分选择不同的方法。参见176页表。

二、流动污染源监测

主要是各种交通装置，尤其是城市里的汽车，是不容忽视的污染问题。汽车排尾气的组分：NOx CH CO 与汽车的运行状态有关。

（一）汽油车怠速排气中CH 、CO的测定

1．怠速工况的条件；

2．测定方法：非分散红外气体分析仪；

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3．排放标准。

（二）汽油车排气中NOx的测定

可用专用仪器直接测定NOx的含量；亦可取样后显色比色。

（三）柴油车排气烟度的测定 烟度的含义是使一定体积排气透过一定面积的滤纸后，滤纸被染黑的程度，单位用波许（Rb）表示。

1．测定原理：洁白滤纸的烟度为零，全黑滤纸的烟度为10。 2．滤纸式烟度计。

第八节 标准气体的配制

标准气体如同标准溶液、标准物质同样重要，是检验监测方法、评价采样效率、绘制标准曲线、校

准分析仪器及进行监测质量控制的依据。

标准气体的制备：对于挥发性较强的液态物质，用其挥发作用制取；有些用化学反应法制取。

常见有害气体的制取方法

标准气体配制方法：用原料气配制标准气，有动态和静态配气法。

一、静态配气法

将一定量的原料气加入定量容器中，再充入稀释气体，混匀即可。包括： 1．注射器配气法；

2．配气瓶配气法 ：a。常压配气法；b。正压法； 3．高压钢瓶配气法。

二、动态配气法 使已知浓度的原料气与稀释气体按恒定的比例连续不断地进入混合器混合。包括：

1．连续稀释法； 2．负压喷射法； 3．渗透管法。 4．气体扩散法； 5．电解法；

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六、本章小结：

本章首先介绍了大气和大气污染的基本知识，介绍了大气污染物及其存在状态和时空分布特点；其次介绍了大气污染监测方案的制订方法和大气样品的采集方法；第三介绍了大气中污染物具体项目的测定原理和方法，尤其是SO2、NO2、TSP或PM10、硫酸盐化速率、降尘等大气必测项目的测定原理和方法；第四介绍了大气降水的测定和大气的生物测定；最后介绍了大气污染源的测定，包括固定（烟筒）和流动（汽车）污染源的测定。要求同学们了解大气和大气污染方面的基本概念和知识；掌握大气样品的采集方法和采样仪器；重点掌握大气五个必测项目的原理和方法，掌握废气中烟尘的测定原理和方法，掌握汽车尾气的测定方法，通过实验达到重点项目的测定目的。

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