空气质量检测.doc

空气质量检测
一、监测方法
1.空气质量自动监测系统
(1）监测项目
PM10、SO2、NO2、NO、O3、CO、湿度、温度、风向、风俗等.有的还配有挥发性有机物自动监测仪、降水自动采样器或监测仪。
（2）监测技术路线
传统的光学方法：指那些用的较早较成熟的光学方法，即SO2用紫外荧光法、NOX(NO2、NO）用化学发光法、CO用非分散红外吸收法（NDIR）/O3用紫外吸收法等，我国大多数城市采用了这种方法。
DOAS系统方法：即长光程差分光谱法,在大约100～1000nm距离范围内测定在一条线上污染物的浓度。光谱扫描范围180~600nm，用计算机对在这个范围内有特征吸收的污染物进行定量，并对干扰物的干扰进行校正，可同时测定多种成分：SO2、NO2、NO、O3、NH3、苯、甲苯、二甲苯、甲醛等。
PM10：多用β射线吸收法或石英振荡天平法进行自动监测。
要进行城市空气质量的预测、预报就必须建立空气质量自动监测系统，根据气象条件变化趋势，对城市空气污染物浓度进行预报。
2.车载式的遥感监测
在监测车上装有激光光谱检测仪或多光谱检测仪，可对该点几公里至数十公里范围内空气中颗粒物、SO2、NO2、O3等作水平方向和垂直高度的监测，可获得污染物三维空间上的分布状况及随时间变化的趋势。也可以将遥感遥测仪器安装在以固定的监测点位上完成同样的任务。
二、 布点与采样
1.监测网络设计的一般原则
（1） 在监测范围内，必须能提供足够的、有代表性的环境质量信息。
代表性指能代表一定空间范围内的环境污染水平、规律及变化趋势，污染物的污染特征及分布规律：足够的信息指获得的数据在空间分布上重复性和代表性最好。
（2） 监测网络应考虑获得信息的完整性
所设计的监测网络不仅应该掌握污染水平,还应该能掌握监测范围内的污染源状况、区域环境污染特征以及影响环境质量的自然环境的背景信息，不仅可以获得污染的共性信息，还能获得范围内典型污染的个性信息，便于对污染水平进行综合分析评价.
（3） 以社会经济和技术水平为基础，根据监测目的进行经济效益分析
监测任务由于受人力、财力、物力和监测技术等方面条件的限制，应根据需要和可能，运用系统理论知识的观点和方法，寻求优化的、可操作性强的监测方案。
（4） 影响监测点位的其他因素
在决定监测点位时，还必须根据现场的实际情况，考虑其他一些具体的问题，比如：监测地点有无易获得的电源，是否会因为设置测点而损坏文物古迹，交通是否便利，监测点位的微气候环境是否干扰采样等等。
2。网络点位设计的基本方法
在进行监测网点位的布设时，首先应考虑所设监测点位的代表性。根据网络范围内多年的污染状况及发展趋势，工业、能源开发和经济建设的发展、人口分布、地形和气象条件的影响等因素，并与代表性相结合，以能客观反映大气污染对人群和生活环境的影响为原则,根据监测任务的目的，综合考虑监测的布点问题。另外，在布点设计中，确定监测点数量与系统资金投入有直接关系。因此，需对监测点位进行合理优化.
在中小城市进行空气质量监测时，采用功能区分点法布设三或四个测点是最为简单的方法。因为可以选用工业区、商业区、居民区等概念进行布点。但对于大多数监测的环境要素来讲,按功能区的划分实际上很困难。而且，随着城市规模的扩大或功能区的变化等，功能区代表点的选择，城市间功能区的统一性和可比性均难保证，这些问题始终存在异议。更为客观、合理和科学的监测网络设计方法主要有：统计学的方法，模拟技术的方法，经验和统计模型技术相结合的综合技术方法。
3。环境空气质量监测点位布设的基本要求
环境监测网络及其任务不同,空气质量监测点位的布点要求、点位数量等也不相同。环境空气质量监测的目的是为了了解污染物的含量水平及特征,并根据污染源的分布及其特征、气象条件和地理地貌特征等因素，分析评价污染物的现状及其变化规律。以城市空气质量监测点位的布设为例简述。
（1）监测点位布设的一般原则
监测点的布设应具有较好的代表性，应能客观反映一定空间范围内的空气污染水平和变化规律。应考虑各监测点之间设置条件尽可能一致,使各个监测点取得的监测资料具有可比性。
为了大致反映城市各行政区空气污染水平及规律，在监测点位的布局上尽可能分布均匀。同时，在布局上还应考虑能大致反映城市主要功能区和主要空气污染源的污染现状及变化趋势。
应结合城市规划考虑环境空气监测点位的布设，使确定的监测点位能兼顾城市未来发展的需要。
（2）监测点位数目的确定
根据《环境检测技术规范》的要求，在确定环境空气监测点具体位置时，必须满足以下要求:
a。监测点位置的确定应首先进行周密的调查研究，采用间断性的监测,对本地区空气污染状况有粗略的概念后再选择设置监测点的位置。监测点的位置一经确定，不宜轻易变动，以保证监测资料的连续性和可比性。
b。在监测点50m范围内不能有明显的污染源，不能靠近锅炉烟囱。
c。在监测点采样口周围270°捕集空间，环境空气流动不受任何影响.如果采样管的边靠近建筑物,至少在采样口周围要有180°弧形范围的自由空间。
d.点式监测仪(每个监测项目对应一台监测仪）采样口周围，或长光程监测仪器（用查分吸收光谱分析多个监测项目）发射光源到监测光束接收端之间90％光程附近，不能有高大建筑物、树木或其他障碍物阻碍环境空气流畅。从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的距离，至少是该障碍物高出采样口或监测光束的两倍以上.
e.监测点周围建设情况相对稳定，在相当长的时间内不能有新的建筑工地出现。f.监测点应建在能长期使用且不会改动的地方.
g。监测点应地处相对安全和防火措施有保障的地方。
监测点位附近无强大的电磁波干扰，周围容易获得稳定可靠的电源共给，电话线容易安装和检修。
h。为了方便进出监测点位进行维修，应有便于出入监测点位的车辆通道.
4. 样品采集
（1） 气态污染物的采样方法
a。直接采样法
当空气中被测组分浓度较高或所用的分析方法灵敏度很高时可选用直接采取少量气体样品的采样法。
（1）注射器采样
（2）塑料袋采样
（3)固定容器法采样
b。有动力采样法
有动力采样法是用一个排气泵，将空气样品通过吸收瓶（管）中的吸收介质，是空气样品中的待测污染物浓缩在吸收介质中.吸收介质通常是液体和多孔状的固体颗粒物,其目的不仅浓缩了待测污染物，提高了分析灵敏度，并有利于去除干扰物质和选择不同原理的分析方法。
（1） 溶液吸收法
（2） 填充柱采样法
（3） 低温冷凝浓缩法
c.被动式采样法
被动式采样器是基于气体分子扩散或渗透原理采集空气中气态污染物的一种采样方法。
（2） 颗粒物的采样
空气中颗粒物质的采样方法主要有滤料法和自然沉降法，自然沉降法主要用于采集颗粒物粒径大于30µm的尘粒，滤料法根据粒子切割器和采样流苏等的不同,分别用于采集空气中不同粒径的颗粒物或利用等速跟踪排气流速的原理，采集烟尘和粉尘。
（3） 两种状态共存的污染物的采样方法
两种状态共存的污染物利用综合采样法采样
三、空气中污染物浓度的表示方法
1.空气体积的换算
（1)气体体积受气体温度和大气压力的影响，为了使采样体积和计算出的污染物浓度具
有可比性，要将采样体积换算成标准状态(0℃,101。325kPa )下的采样体积，根据气体状
态方程式，换算公式如下:
（2)若用真空瓶采样，应预先记录下瓶内剩余压力,然后，再根据剩余压力换算出标准状况下的采气体积.
用开管压力计测量剩余压力时，换算公式为：
用闭管压力测量剩余压力时，换算公式为:
2.气体污染物浓度的表示方法
空气中污染物的浓度是以单位体积内所含污染物的质量来表示，即毫克每立方米(mg/m3）和微克每立方米（µg/m3）。在实际工作中，大家往往习惯于用体积分数表示气体污染物浓度，即pob或ppb，它表示1000000单位体积空气中含气体污染物的体积数.两个单位可用以下公式互相换算:
3。固体污染物浓度的表示方法
对于存在颗粒物种的无机污染物,尤其是重金属元素，其浓度可用体积浓度，即毫克每立方米（mg/m3)和微克每立方米（µg/m3）表示。空气中悬浮颗粒物的成分，还可以用单位质量颗粒物中所含某成分的质量数来表示，常用µg/g或ng/g.
四、空气质量连续自动监测仪工作原理
1。紫外荧光仪测定SO2
紫外光在光反应室中各点强度I的表达公式为：
当SO2浓度相对较低，激发光的光程较短,样品是空气，以上等式可化为：
F=K（SO2)
因此光电倍增管测得的荧光F与SO2浓度呈正比。K由荧光室几何尺寸、荧光效率等决定。
2。化学发光仪测定NO、NO2、NOX
该法的一作原理是基于NO与O3的化学发光反应生成激发态的NO2分子，在返回基态时放出与NO浓度成正比的光，以下的等式描述了此反应。
用红敏光倍增管接受此光即可测得NO浓度。
对于总氮氧化合物（NOX=NO+NO2)的测定，需先将样气中NO2转换成NO，再与O3反应后进行测定，即测得NOX浓度，两次测定值的差值NOX→NO即为NO2浓度。
该方法灵敏度高、选择性好、响应快,检出限低；为降低光电倍增管的噪声，要使用制冷器使光电倍增管工作在较低的温度下。
3。气体滤波法相关红外吸收仪测定CO
4。紫外光度仪测定O3
该法的工作原理是基于臭氧分子内部电子的共振对紫外光(波长254nm )的吸收，直接测定紫外光通过臭氧时减弱的程度就可计算出臭氧的浓度。紫外光照射于一个交替地充满样品气和充满零气的玻璃管吸收池,光通过零气吸收池时的光强为I0通过充满样品气吸收池的光强为I，得到一个I/I0的比率,山朗伯比尔定律从光强的比率计算出一臭氧浓度：
该方法线性良好，响应很快;主要干扰是颗粒物和湿气。
监测系统用O3分析仪主要技术指标应满足:
最低检测限:0。0043mg/m3;线性度:小于满量程的士1％；精度：读数的0.5%
4。长光程差分吸收光谱仪测定多种成分
该法的工作原理为从氙灯发射出的紫外可见光束，在其光程中的SO2,NO2,O3等气体分子会对光产生特征吸收，形成特征吸收光谱，通过对特征吸收光谱的鉴别及依据朗伯比尔定律进行差分拟合计算得到整段光程内各种气态物质的平均浓度.该方法的仪器目前有同轴反射式、发射单元在光程的另一端式和接收/光谱分析单元合为一体式的三种类型。该方法各类监测仪的工作原理可参见有关仪器说明书.
该方法对自然光强的变化及影响能见度的雨、雾、尘、雪的干扰在一定程度内可作自动修正。但当光强被大雨、浓雾或沙尘大幅度衰减,而使接收端得不到足够的光强信号时,该仪器不能正常运行。
本方法适宜环境空气中SO2,NO2，O3的测定，其检出限与光程长度有关。当光程为500m时,平均时间为1min时,该方法最低检出浓度：SO2为1µg/m3, NO2为1µg/m3，O3为3µg/m3。
5.PM10监测仪
（1）TEOM微量振荡天平仪
该方法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管,在空心锥形管振荡端上安放可更换的滤膜,振荡频率取决于锥形管特性和它的质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜质量变化导致振荡频率变化，通过测量振荡频率的变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据采样流量、采样现场环境温度和气压计算出该时段的颗粒物标态质量浓度.颗粒物质量与振荡频率之间的关系可由下式表示:
该方法主要技术指标为:测量范围小于5µg/m3～几个µg/m3;噪声：<1.0dB(A）；质
量传感器误差：<2。5％;流量稳定性：优于±1%.
该方法对空气湿度的变化较为敏感，为降低湿度的影响,对样气和振荡天平室一般进行50℃加热，这样会损失一部分不稳定的半挥发性物质.
五、空气质量连续自动监测系统
空气质量连续自动监测系统主要由监测子站、中心站（包括中心计算机室、质量保证实验室和支持实验室）组成，要确保各组成部分的正常运行，使所获得数据准确可靠并具有良好的代表性，就必须明确系统建设目标,并根据所定目标进行系统设计，这包括监测子站的数量、子站布局、要测试的污染物项目、数据捕获率和数据质量要求等。
1.监测点位数和监测点位布局
监测点位数一般根据空气质量连续自动监测网络覆盖区域的人口数、城市规模、该区域被测污染物污染状况及发展趋势，经济建设的发展情况和要求来确定。
监测点位的选择是一个较复杂的问题，对于以掌握区域内污染物的时空分布和人群的暴露状况为目的的城市区域空气质量监测网络，土要采用几何图形布点法和按人口和功能区域布点法等方法。为能客观反映一定空间范围的大气污染水平和变化规律、空气污染对人群和生活的影响，无论采用哪一种方法,监测点位的布局应考虑区域类别或特征、区域内污染状况、人门布局、地形和气象条件等因素，尽可能分布均匀及兼顾未来发展的需要，尽可能地排除监测点位周围环境中可能干扰监测结果的因素,各监测点位之间的条件尽可能一致。另外还应在远离监测区域的主导风向上风方位设置一背景对照点。
2.监测子站的设置
在监测点位布局已确定的前提下，监测站的具体定位是相当重要的，子站的位置在系统的总体规划中所选择的区域范围内应具有代表性，使监测结果能反映该区域内空气污染物的实际浓度。因此监测站的设置应满足以下的要求：
（1） 采用点式监测仪的子站在50m范围内不能有明显的污染源;
（2） 采样口附近一定范围内不能有障碍物阻碍环境空气流通；
（3） 从采样口到附近最高障碍物之间的距离至少是该障碍物高出采样口的两倍以上；
（4） 点位周围建设情况相对稳定并地处相对安全和防火措施有保障的地方。
采用差分吸收光潜法的子站，光程附近不应有局地污染源；80％的光程必须在离地面3～25m的高度上,距下垫面小于lm的光程不能超过总光程的10％；整个光程不能穿越车流量大于10000辆/天的道路，且至少90%的光程离道路20m以上；至少90％的光程周围要开阔，离建筑物距离至少是建筑物高度的2倍以上和至少90%的光程离绿化带的距离大于20m。
3.监测周期与频率
项 目
采样方法
监测周期
频 率
说 明
TSP
间断采样
每年二次
每次连续5～7d，每天采样4次
监测周期，厅数年在夏季（6~9月），偶数年在冬季（11~12月）
连续采样
每年二次
每次半个月，隔天采样
SO2
NOx
间断采样
每年二次
每次连续5～7d，每天采样4次
连续采样
每年二次
每次半个月，隔天采样
降尘量
连续采样
每年二次
每次连续30±2d
采用大气自动监测系统，每年监测2次，冬、夏季各一次,每次一个月，每天监测24±0.5h，每月不少于20d.
4.监测点数目
按厂规模生产区设置1~2个监测点，生活区设置1个监测点.监测点位置一般不宜经常变动。有条件的情况下还可增设监测点。
5。质量保证与质量控制
（1）质量流量计校准(第一级校准）
校准曲线的绘制和检验：校准曲线的绘制是基于线性回归的原理。根据最小二乘法
计算得到质量流量(QS)和质量流量计流量读数（RM）之问的校准曲线，其校准曲线应
满足以下方程：
为确保对质量流量计进行的流量标准传递的准确度在±1%范围内，对所获校准曲线的
检验指标应符合以下要求:
相关系数:r 〉0。9999；斜率：0。99≦b≦1.01；截距：a〈满量程±1％。
(2）流量修正:一级标准流量测量装置实测流量修正到标准状态下（273K、101.325kPa）的质量流量QS计算公式为：
(3）质量流量控制器校准（第二级校准）
（4）监测数据修正和有效性判别
a.数据有效性的判定方法
（1)检查是否有不正常的高低值,如有则应对数据采集系统和监测仪器进行检查，还应
了解在出现不正常的高低值时监测点位附近是否有异常污染源或干扰物影响，是否因工作
人员对仪器的维护操作不当而使数据值突变或短时不正常。
（2）当气体待测组分的浓度极低时（如:背景值),由于零点漂移等原因，监测仪器可能
出现负值，此值可能无任何物理意义,可将此值作为未检出处理。
（3)如对仪器进行手工校准时，发现监测仪器零点漂移或标点漂移超出漂移控制限，应
从发现超出控制限时刻的前一天算起，到监测仪器恢复至调节控制限时为止的时段内的数
据作无效数据处理，不参加统计,但要对该数据作标记,作为参考数据保留。
（4)如果零点或标点漂移超出了规定限度,那么从知道的最近一个有效测量时间点开始
以来的测最是无效的，除非能够确认零点或标点漂移超出规定限度是在其它的时间点.
（5）在监测仪器校零和校标期间的数据作无效数据处理，不参加统计，但对时段数据作
标记，作为监测仪器检查和校准的依据于以保留。
（6）由于监测了站临时停电或断电原因使数据丢失，从停电或断电时起，到恢复供电监
测仪器完成预热为止的时段内数据都作无效数据处理，不参加统计.
（7）正常的监测结果不会出现突变，也不会长时间停留在某个水平不变，若监测结果出
现突变或长时间停留在某个水平不变时，一般都是由仪器故障引起的；应从仪器运行状况、
数据采集系统和当地环境污染情况及时查找原因，再作取舍。数据出现异常到数据正常这
时段内的数据作为异常值，不参加统计。
（8）对于低浓度未检出结果，取仪器最低检出限值的l/2,作为监测结果参加统计.
b。具有自动调节功能系统的数据修正
（1)具有自动校准功能的系统，仪器在校零和校标期间，发现零点或标点漂移超出漂移
控制限，应从发现超出控制限的时刻算起，到仪器恢复到调节控制限时段内的监测数据作
无效数据处理,不参加统计，但要对该数据作标记,作为参考数据保留。
（2）有些仪器具有周期性自动进行零点漂移和标点漂移校准、调节零点和标点漂移的能
力，如能满足所有手动校准时的要求并进行调节，或未进行调节的响应读数能够从数字记
录装置上得到，这些数据将自动地不参与1h等平均值计算，那么所作的零点漂移和标点漂
移自动校准是有效的。否则无效，应启用手动校准功能。
(3）对于数据采集和处理系统具有自动修正功能的系统，可根据仪器当日或近期的零点
和标点校准值，对漂移控制限之内的仪器零点和标点漂移进行修正，以保证所获监测数据
的准确性。修正公式如下：
（5）空气质量连续自动监测系统精密度和准确度的审核
a。百分误差
用以下公式计算被审监测仪器响应值对各标准审核浓度值得百分误差d1.
b。最小二乘法
(1）线性回归方程
采用线性回归的分析方法有助于综合评价被审仪器的性能水平,所有的审核校准曲线应符合以下公式所示的线性方程：
c。精密度
(1）精密度计算
用下式计算被审核检测仪器每次审核时的百分偏差。
用下式计算被审核检测仪器每季度或全年的平均百分偏差.
用下式计算被审核检测仪器每季度或全年的标准偏差，作为该被审核检测仪器每季度或全年的精密度。
用下式计算被审监测子站或全系统每季度或全年的平均百分偏差。
用下式计算被审子站或全系统每季度或全年的标准偏差，作为该被审子站或全系统每季度或全年的精密度。
如果每台被审仪器的精密度审核次数不同，则使用以下公式计算被审子站或全系统每季度或全年的平均百分偏差的加权平均值和被审子站或全系统每季度或全年的精密度的加权平均值。
d。精密控制区间
使用下式分别计算报出数据精密度95%的可信度区间：
报出数据精密度95%的可信度区间上限=D+1。96Sa
报出数据精密度95％的可信度区间下限=D−1.96Sa
作为一个目标，在95％的置信区间，精密度应小于±15％
e。准确度
准确度可由以上步骤确定。
以下无正文
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