采样点数目:
降水采样点的设置数目应视区域具体情况确定。我国环境监测技术规范中规定,人口 50万以上的城市布三个采样点,50万以下的城市布两个点。采样点位置要兼顾城市,农村或清洁对照区。
采样地点的选择:
采样点设置位置应考虑区域的环境特点、地形、气象、工农业分布等,采样点应尽可能避开排放酸、碱物质和粉尘的局地污染源,主要街道交通污染源的影响,四周应无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。
二、样品的采集
1. 采样器
(1)采集雨水使用聚乙烯塑料桶或玻璃缸,其上口直径为20cm,高为20cm,也可采用自动采样器。
(2) 采集雪水用上口径为40cm 以上的聚乙烯塑料桶。 雨水自动采集器
2.采样方法
(1)每次降雨(雪)开始,立即将清洁的采样器放置在预定的采样点支架上,采集全过程雨(雪)样。
(2)采样器应高于基础面1.2m以上。
(3)样品采集好后,应贴上标签,编好号,记录采样地点、日期、采样起止时间、雨量等。
3.水样的保存
降水中的化学组分含量一般都很低,易发生物理变化、化学变化和生物作用,故采样后应尽快测定,如需要保存,一般不主张添加保存剂,而是密封后放于冰箱中。
三、降水中的组分的测定
(一)测定项目
监测项目一般根据监测目的确定。一般规定项目:
I 级测点为:PH值、电导率、硫酸根、硝酸根、氯离子、铵离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子。
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。 省、市监测网络中的Ⅱ、Ⅲ级测点视实际需要和可能决定测定项目。 (二)测定方法
十个项目的测定方法与“水和废水监测”中这些项目的测定方法相同。
1.PH值的测定:这是酸雨调查最重要的项目,常用pH玻璃电极法测定。 2.电导率的测定:用电导率仪或电导仪测定。通过电导率的测定,能快速推测雨水中溶解物质总量。(成正比)
3.硫酸根的测定:可用铬酸钡-二苯碳酰二肼分光光度法、硫酸钡比浊法、离子色谱法等。
4.硝酸根的测定:可反映大气被NOx污染状况,也是导致降水pH值降低的因素之一。测定方法有:镉柱还原-偶氯染料分光光度法、紫外分光光度法及离子色谱法
等。
5.氯离子的测定:氯离子是衡量大气中氯化氢(HCl)导致降水pH值降低的标志,也是判断海盐粒子影响的标志。可用硫氰酸汞-高铁分光光度法、离子色谱法等测定。
6.铵离子的测定:铵离子的存在,可抑制酸雨,但可能会导致水体富营养化。可用钠氏试剂分光光度法或次氯酸钠-水杨酸分光光度法测定。
7.钾、钠、钙、镁等离子的测定:
降水中K+、Na+浓度多在几mg/L以下,常用空气-乙炔(贫焰)原子吸收分光光度法测定。
Ca2+是降水中主要的阳离子之一,其浓度多在几至数十mg/L,可用原子吸收分光光度法、络合滴定法、偶氮氯膦Ⅲ分光光度法等测定。
第七节 污染源监测
污染源包括固定污染源和流动污染源。
固定污染源系指烟道、烟囱及排气筒等。它们排放的废气中既包含固态的烟尘和粉尘,也包含气态和气溶胶态的多种有害物质。
流动污染源系指汽车、柴油机车等交通运输工具,其排放废气中也含有烟尘和某些有害物质。两种污染源都是大气污染物的主要来源。
一、 固定污染源监测
(一) 监测目的和要求
监测目的:检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要求;评价净化装置的性能和运行情况及污染防治措施的效果;为大气质量管理与评价提供依据。
监测要求:
①生产设备处于正常运转状态下;
②对因生产过程而引起排放情况变化的污染源,应根据其变化的特点和周期进行系统监测;
③当测定工业锅炉烟尘浓度时,锅炉应在稳定的负荷下运转,不能低于额定负荷的85%。
④对于手烧炉,测定时间不得少于两个加煤周期。
污染源监测的内容包括:
3
?排放废气中有害物质的浓度(mg/m); ?有害物质的排放量(kg/h);
3
?废气排放量(m/h);
?烟尘排放浓度和排放量。
在有害物质排放浓度和废气排放量的计算中,都采用现行监测方法中推荐的标准状态(温度为0℃,大气压力为101.3Kpa或760mmHg柱)下的干气体表示。
(二)采样位置和采样点布设
正确地选择采样位置,确定适当的采样点数目,是决定能否获得有代表性的废气样品和尽可能地节约人力、物力的一项很重要的工作。
1.采样位置:应选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。此外,还应注意操作地点的方便、安全。高位测定时,应设置带拉杆的工作平台。
2.采样点布设:
因烟道内同一断面上各点的气流速度和烟尘浓度分布通常是不均匀的,因此,需按一定原则进行多点采样。采样点的位置和数目主要依据烟道断面的形状、尺寸大小和流速分布情况确定。
(1)圆形烟道:不同直径圆形烟道的等面积环数、采样点数及采样点距离烟道内壁的距离。
(2)矩形烟道:将烟道断面分成一定数目的等面积矩形小块,各小块中心即为采样点位置,小矩形数目可根据烟道断面面积大小确定。
(3)拱形烟道:可分别按圆形和矩形烟道的布点方法确定采样点的位置及数目。 (三)基本状态参数的测定
烟气的基本状态参数:烟气的体积、温度、压力。 通过这几个基本状态参数,可计算出烟气流速、烟尘及有害物质浓度。其中,
烟气体积V = 采样流量Q ×采样时间t 采样流量Q = 测点烟道断面S×烟气流速v
而烟气流速又由烟气温度和压力决定。所以,只要计算出烟气温度和压力,即可计算出其他参数。
1. 温度的测量
对直径大、温度高的烟道,要用热电偶测温毫伏计(或电阻温度计)测量。 测温原理:将两根不同的金属导线连成闭合回路,当两接点处于不同温度环境时,便产生热电势,两接点温差越大,热电势越大,如果使热电偶一个接点温度保持恒定(称自由端),则热电偶的热电势大小便完全决定于另一个接点的温度(称工作端),用毫伏计测出热电偶的热电势,便可知工作端所处的环境温度。
2. 压力的测量
烟气的压力分全压(Pt)、静压(Ps)和动压(Pv)。
静压是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;
动压是单位体积气体具有的动能,是使气体流动的压力; 全压是气体在管道中流动具有的总能量。
三者的关系为: Pt = Ps + Pv
所以,只要测出三项中的任意两项,即可求出第三项。 1)测压管:
常用的有二种,即标准皮托管和S型皮托管,它们都可以同时测出全压和静压。其中,标准皮托管具有较高的精度,但由于测孔小,易被烟尘堵塞,因此只适用于含尘量少的烟气;而S型皮托管因开口较大,适用于测烟尘含量较高的烟气。
2)压力计:常用的压力计有U形压力计和斜管式微压计。U形压力计可同时测全压和静压,但误差较大,不适宜测量微小压力,其最小分压值不得大于10Pa,管内常装水、酒精或汞,根据被测压力范围而定;斜管式微压计只能测动压,精度不低于2%,管内常装酒精或汞。
测定方法:先把仪器调整到水平状态,检查液柱内是否有气泡,并将液面调至零点,然后,将皮托管与压力计连接,把测压管的测压口伸进烟道内测点上,并对准气流方向,从U形压力计上读出液面差,或从微压计上读出斜管液柱长度,按相应公式计算测得压力。
3. 流速和流量的计算
把测得的温度和压力等参数,代入相应公式计算各测点的烟气流速和流量。 (四) 含湿量的测定
与大气相比,烟气中的水蒸气含量较高,变化范围较大,为便于比较,监测方法规以除去水蒸气后标准状态下的干烟气为基准表示烟气中有害物质的测定结果。
含湿量的测定方法有重量法、冷凝法、干湿球法等。
?重量法:从烟道采样点抽取一定体积的烟气,使之通过装有吸湿剂的吸湿管,则烟气中的水蒸气被吸湿剂吸收,吸湿管的增重即为所采烟气中的水蒸气重量,然后代入公式计算含湿量。
?吸湿管有两种,U形吸湿管和雪菲尔德吸湿管;
?常用吸湿剂有:Cacl2、CaO、Al2O3、P2O5、硅胶、过氯酸镁等。
?冷凝法:由烟道中抽出一定量的气体,通过冷凝器,根据冷凝出的水量,加上从冷凝器排出的饱和气体含有的水蒸气量,计算排气中的水分。
?干湿球法:气体在一定流速下经干湿球温度计,根据干、湿球温度计读数及有关压力,计算排气中水分含量。
(五)烟尘浓度的测定 JT-2型静压等速烟尘采样器
原理:抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置(如滤筒),根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积计算烟尘的浓度。
1等速采样法:
测定烟气、烟尘浓度必须采用等速采样法,即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等,否则,过大、过小均会造成测定误差。
具体做法是:将烟尘采样管由采样孔插入烟道中,使采样嘴置于测点上,正对气流,在采样嘴的吸气速度与测点处气流速度相等(误差不超过10%)时,抽取气样。
2、移动采样和定点采样
移动采样:为测定烟道断面上烟气中烟尘的平均浓度,用同一个尘粒捕集器在已确定的各采样点上移动采样,在各点的采样时间相同,这是目前普遍使用的方法。
定点采样:为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟尘的平均浓度,分别在断面上每个采样点采样,即每个采样点采集一个样品。
3、采样装置:
由采样管、捕集器、流量计、抽气泵等组成。
常见的采样管有超细玻璃纤维滤筒采样管和刚玉滤筒采样管。它们由采样嘴、滤筒夹和滤筒、连接管组成。
超细玻璃纤维滤筒适用于500℃以下烟气,而刚玉滤筒适用于850℃以下的烟气,二者对0.5μm以上的尘粒捕集效率均在99.99%以上。
4、含尘浓度计算:
(六)烟气组分的确定 YQ-2型烟气采样器
烟气组分包括主要气体组分和微量有害气体组分。主要气体组分为N2、O2、CO2和水蒸气等。测定这些组分的目的是考察燃料燃烧情况和为烟尘测定提供计算烟气气体常数的数据。 有害气体组分为CO、NOx、SOx和H2S等。
1、烟气样品的采集:不需多点采样,只要在靠近烟道中心的任何一点采样即可。可利用吸收法采样装置采样,也可利用注射器采烟气装置采样。
2、烟气主要组分的测定:
奥氏气体分析器吸收法: 用不同吸收液逐一吸收烟气中的欲测组分,通过测定吸收前后气样的体积变化,计算欲测组分占排气中各被测组分的体积的百分数。
例如,用KOH溶液吸收CO2;用焦性没食子酸溶液吸收O2;用氯化亚铜氨溶液吸收CO等,依次吸收CO2、O2和CO后,剩余气体主要是N2。
仪器分析法:可分别测定烟气中的组分,其准确度比奥氏气体吸收法高。例如,用红外线气体分析仪或热导分析仪测定CO2;用磁氧分析仪或氧化锆氧量分析仪(测高温烟气)测定O2等。
3、烟气中有害组分的测定:
测定方法视其含量而定。当含量较低时,可选用大气中分子态污染物质的测定方法;含量较高时,多选用化学分析法。
二、流动污染源监测
汽车排气是石油体系燃料在内燃机内燃烧后的产物,含有NOx、碳氢化合物、CO等有害组分,是污染大气环境的主要流动污染源。
汽车尾气中各种污染物的含量与其行驶状态有关,空档、加速、减速、匀速等行驶状态下排气中的污染物含量均不相同,应分别测定。
汽车尾气的采样 一般分高浓度采样和低浓度采样两种情况。 低浓度采样是指尾气排放经大气扩散后采样分析,这种采样分析受环境条件影响大,结果稳定性差,且时间性强;
高浓度采样是指发生源在高浓度状况的采样。目前,常以汽车怠速状态、高浓度采样监测尾气中的CO和HC。
(一)汽车怠速CO、HC的测定 CO/CO2监测仪
1、怠速工况的条件:发动机旋转;离合器处于结合位置;油门(脚踏板和手油门)位于松开位置;安装机械式或半自动式变速器时,变速杆应位于空挡位置;当安装自动变速器时,选择器应在停车或空挡位置;阻风门全开。
2、测定方法:用非色散红外气体分析仪进行测定。测定时,先将汽车发动机由怠速加速至中等转速,维持5秒以上,再降至怠速状态,插入取样管(深度不少于300mm)测定,读取最大指示值。如为多个排气管,应取各排气管测定值的算术平均值。
3、计算CO、HC的相对含量(体积比) 4、排放标准(GB3842-83) (二)汽车尾气中NOx的测定
在汽车尾气排气管处用取样管将废气引出(用采样泵),经冰浴(冷凝除水)、玻璃棉过滤器(除油污、烟尘),抽取到100mL注射器中,然后将抽取的气样经氧化管注入冰乙酸-对氨基苯磺酸-盐酸萘乙二胺吸收显色液,显色后用分光光度法测定,测定方法同大气中NOx的测定。