环境监测毕业课程设计 - 图文

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环境监测课程设计

扬子津校区 大气环境监测

扬州大学环境科学与工程学院

环工1101

1

2013.10.31

日期 地点 10.29 8:30~ 王晨晨11:30 采集TSP，邵一奇采集NO2 邵一奇全银采集NO2 银、沈俊妍测吸光度，配标准曲线 13:30~ 16:30 王晨晨邵一奇采集TSP，邵一奇采集NO2 10.30 8:30~ 全银银11:30 采集TSP，沈俊妍采集NO2 2 东门 西门 南门 食堂 实验室 全银银、沈俊妍测吸光度 采集NO2 沈俊妍王晨采集NO2 晨、邵一奇测吸光度 13:30 全银银沈俊妍 王晨~16:3采集采集晨、邵0 NO2 NO2 一奇测吸光度 录

一、监测方案

1.监测目的???????????P4 2.监测对象???????????P4 3.设计监测网点????????··P8 4.采样时间与采样频率?????P12 5.采样方法???????????P14 6.制定质量保证程序和措施??··P20 二、监测方案的实施计划?????·P22 三、数据处理???????????·P23 四、结果评价???????????·P24 五、课程设计总结?????????P26 六、参考文献???????????·P27 七、附录??????????????P30

一、监测方案 1.监测目的：

3 小组任务一览表

目

环境监测的目的具体包括以下三个方面：

（1）收集环境背景数据，积累长期监测资料，为制定和修订各类环境标准、实施总量控制、目标管理提供依据。 （2）评价环境质量，预测环境质量变化趋势

提供代表环境质量现状的数据，并判断环境质量是否符合国家环境质量标准；

确定污染物的分布现状，追溯污染物的污染途径，预测污染的发展趋势，提出应该注意的主要环境问题；

（3）从信息角度来看，环境监测是环境信息的捕获—传递—解析－综合的过程。判断环境质量，仅对某一污染物进行某一地点、某一时刻的分析测定是不够的，必须对各种有关污染因素、环境因素在一定范围、时间、空间内进行测定，在对监测信息进行解析、综合的基础上，才能全面、客观、准确地揭示监测数据的内涵，对环境质量及其变化作出正确的评价。 2.监测对象 （1）资料收集

空气污染受气象、季节、地形等因素的影响而随着时间变化。我们将对监测区域内的污染源类型、数量、位置、排放的主要污染物及排放方式进行调研。针对扬子津校区的具体情况，我们将调研及基础资料的收集分为以下几个部分： ①污染源分布及排放情况

4 通过调查，将监测区域内的污染源类型、数量、位置、排放的主要污染物及排放量调查清楚。另外，对于交通运输污染较重的地区，应区别一次污染物和由光化学反应产生的二次污染物。因为二次污染物是在空气中形成的，其高浓度处可能离污染源的位置较远，在布设监测点时应加以考虑。 a、校园内空气污染调查：主要调查校园内空气污染物的排放源、数量、位置和排放的主要污染物及排放方式等。扬子津校区内汽车较多，因此汽车尾气的排放是主要考虑因素之一。另外，扬子津东西校区各有一个食堂，烟囱排放也是需要考虑的。

b、校园周边空气污染调查：扬子津校区四面环路，车流量大，因此汽车尾气的排放状况是周边空气污染源的主要调查内容之一。扬子津校区周边还有许多工厂、商业区、居民区等，也在考虑范围内。 ②气象资料

污染物在空气中的扩散、迁移和一系列的物理、化学变化在很大程度上取决于当时的气象条件。因此需要收集校园所在地近几年气象数据，包括风向、风速、气温气压、降水量、日照时间、相对湿度等。经过上网搜集相关资料，扬州地处江淮平原南端，受季风环流影响明显，四季分明，气候温和，自然条件优越。年平均气温为14.8℃，与同纬度地区相比，冬冷夏热较为突出。最冷月为1月，月平均气温1.8℃；最热

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月为7月，月平均气温为27.5℃。全年无霜期平均220天；全年平均日照2140小时；全年平均降水量1020mm。近几年扬州地区10月底以雨天和多云为主，风速3-4级，预测可能对本实验有影响。 ③地形资料

地形对当地的风向、风速和大气稳定度等有影响，因此，它是设置监测网点应当考虑的重要因素。为掌握污染物的实际分布状况，监测区域的地形越复杂，要求布设监测点越多。扬子津校区是位于扬州市邗江区华扬西路196号，西临汇金谷，东至邗江路，新校区位于扬州南郊汊河镇，南邻开发区“扬子津科教园”，西近扬瓜公路和扬溧高速，北傍南绕城公路，是古城扬州跨长江、通苏南的重要门户。扬州市辖区北部地形为丘陵，京杭大运河以东和沿江地貌为长江三角洲漫滩冲积平原，地势平坦。 因此地形不算复杂，监测点不用布设很多，尤其考虑到扬子津校区的范围，适当布点即可。 ④土地利用和功能区划情况

监测区域内土地利用及功能区划情况也是设置监测网点应考虑的重要因素之一。不同功能区的污染状况是不同的，如工业区、商业区、混合区、居民区等。还可以按照建筑物的密度、有无绿化地带等作进一步分类。扬子津校区及周围两公里范围内有工业区、商业区、居民区等，绿化带较多，建筑物密度不大。

6 （2）监测项目

①总悬浮颗粒物（TSP）是指除去气体以外的包含于大气中的物质，包含各种各样的固体、液体和全溶胶。其中有灰尘、烟雾，以及液体的云雾和雾滴，它们结合起来对人们的危害更大。

它主要是来源于含硫煤和石油的燃烧，石油的炼制以及有色金属的制造和硫酸制造等。它进入呼吸道对局部组织产生刺激和腐蚀作用，是诱发支气管炎等疾病的原因之一。

测定常用的方法有重量法、压电晶体差频法、光反射法，本实验采用重量法。原理：用采样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，根据前后滤膜质量之差及采样体积，即可计算TSP。 ②空气中的氮氧化物(NOX)以一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多种形态存在，其中一氧化氮和二氧化氮是主要存在形态，为通常所指的氮氧化物。它们主要来源于化石燃料高温燃烧和硝酸、化肥等生产工业排放的废气，以及汽车尾气。

NO为无色、无臭、微溶于水的气体，在空气中易被氧化成NO2。NO2为棕红色具有强烈刺激性气味的气体，毒性比NO高四倍，是引起支气管炎、肺损伤等疾病的有害物质。空气中NO、NO2常用的测定方法有盐酸萘乙二胺分光光度法、化学发光分析法及原电池库仑滴定法。本实验采用盐酸

7 萘乙二胺分光光度法。原理：用无水乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成吸收液采样，空气中的NO2被吸收转换变成亚硝酸和硝酸。在无水乙酸存在的条件下，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，然后再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，其颜色深浅与气样中的NO2浓度成正比，因此可用分光光度法测定。 3.设计监测网点

(1).布设监测站和采样点的原则及要求 ① 监测点周围50m范围内不应有污染源。

② 点式监测仪器采样口周围﹑监测光束附近，或开放光程监测仪器发射光源到监测光束接收端之间不能有阻碍环境空气流通的高大建筑物﹑树木或其他障碍物。从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的水平距离，应为该障碍物与采样口或监测光束高度差的两倍以上。

③ 采样口周围水平面应保证270度以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平面之间应有180度以上的自由空间。

④ 监测点周围环境状况相对稳定，安全和防火措施有保障。 ⑤ 监测点附近无强大的电磁干扰，周围有稳定可靠的电力供应，通信线路容易安装和检修。 ⑥ 监测点周围应有合适的车辆通道。

⑦ 对于手工间歇采样，其采样口距离地面的高度应为

8 1.5-15m；对于自动监测采样，其采样口距离地面的高度应为3-15m；对于道路交通的污染监测点，其采样口距离地面的高度应为2-5m。

⑧ 在保证监测点具有空间代表性的前提下，若所选点位周围足手工间歇采样和自动监测采样的高度要求设置时，其采样口高度可以在15-25m内选取。

⑨ 在建筑物上安装监测仪器时，监测仪器的采样口离建筑物墙壁﹑屋顶等支撑物表面的距离应大于1m。

⑩ 当某监测点需设置多个采样口时，为防止其他采样口干扰颗粒物样品的采集，颗粒物采样口与其他采样口之间的直线距离应大于1m。若使用大流量总悬浮颗粒物采集装置进行并行监测，其他采样口与颗粒物采样口的直线距离应大于2m。

? 对于空气质量监测点，应避免车辆尾气或其他污染源直接对监测结果产生干扰，点式监测仪器采样口与道路边缘之间最小间隔距离应按下表要求确定。

道路日平均机动车流采样口与道路边缘之间最小间隔距量 （日平均车辆数） 离m PM10 9 SO2,NO2,TSP ≤3000 >40000

25 30 45 80 150 10 20 30 60 100 ? 污染监测点的具体设置原则根据监测目的有地方环境保护主管部门确定。针对道路交通的污染监测点，采样口距到路边缘的距离不得超过20m。

WHO建议的城市地区空气污染趋势监测站（点）数目 城市人口数量万人 ≤100 >800 2 5 8 10 2 5 8 10 1 2 4 5

我国空气污染例行监测的采样点设置数目

城市人口数量万人 ≤50 3 10 可吸入颗粒物 SO2 NOx 氧化剂 风向， 风速 1 2 3 4 1 2 2 3 SO2，NOx,TSP 自然降尘 ≥3

50-100 >400 4 5 6 7 4-8 8-11 12-20 20-30 (2)本实验采用功能区布点法和网格布点法相结合的方法。 ①功能区布点法多用于区域性常规监测。先将监测区域划分为工业区、商业区、工业和居民混合区、交通稠密区、清洁区等，再根据具体污染情况和人力、物力条件，在各功能区设置一定数量的采样点。各功能区的采样点不要求平均，在污染源集中的工业区和人口较密集的居住区多设采样点。 ②网格布点法是将监测区域划分成若干个均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或网格中心。网格大小根据污染源强度、人口分布以及人力、物力条件等确定。若主导风向明显，下风向设采样点应多一些，一般约占采样点总数的60%。对于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区，常采用这种布点方法。 结合这两种方法，并考虑到用电问题，最后确定测定PM10的点放在东门和西门，测定NO2的点放在东门、西门、南门和食堂。 11 4.采样时间与采样频率 采样频率系指在一个时间段内的采样次数，采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时间。二者要根据监测目的、污染物温度分布特征、分析方法灵敏度等因素确定。例如：为监测空气质量的长期变化趋势，连续或间歇自动采样测定为最佳方式；突发性环境污染事故等的应急监测要求快速测定，采样时间尽量短；对于一级环境影响评价项目，要求不得少于夏季和冬季两期监测，每期应取得有代表性的七天监测数据，每天采样检测不得少于6次（2:00、7:00、10:00、14:00、16:00、19:00）。下表列出《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）中对污染物监测数据的统计有效性规定。 污染物监测数据的统计有效性规定 污染物 取值时数据统计有效性规定 间 SO2、NOX、年平均 每年至少有分布均匀的144个日12 NO2 平均值，每月至少有分布均匀的12个日平均日 TSP、PM10、年平均 Pb 每年至少有分布均匀的60个日平均值，每月至少有分布均匀的5个日平均日 SO2、NOX、日平均 NO2、CO TSP、PM10、日平均 B〔a〕P、Pb 每日至少有18h的采样时间 每日至少有12h的采样时间 SO2、NOX、1h平均 每小时至少有45min的采样时间 NO2、CO、O3 Pb 季平均 每季至少有分布均匀的15个日平均值，每月至少有分布均匀的5个日平均日 F 月平均 每月至少采样15d以上 植物生每个植物生长季至少有70%个月长平均 日平均 平均值 每日至少有12h的采样时间 1h平均 每个小时至少有45min的采样时间 5、采样方法 （1）TSP:本实验采用重量法。 13 仪器：①PM10流量采样器：采样流量为100Lmin。 ②滤膜：超细玻璃纤维或聚氯乙烯等有机滤膜。 ③分析天平：最小分度0.1mg。 ④气压计和温度计。

测定步骤:①PM10流量采样器流量校准：校准PM10流量采样器流量时，摘掉采样头中的切割器。

a.从气压计、温度计分别读取环境大气压和环境温度。

b.将PM10流量采样器采样流量换算成标准状况下的流量。计算公式如下：

Qn=Q× (P1·Tn)(Pn·T1)

式中：Qn——标准状况下的采样器流量，m3min; Q——采样器采样流量，m3min; P1——流量校准时环境大气压，kPa； Tn——标准状况的热力学温度，273K；

T1——流量校准时环境温度，K；

Pn——标准状况下的大气压，101.325kPa。 c.将计算的标准状况下的流量Qn代入下式，求出修正项y。

y=bQn+a

式中：斜率b和截距a由流量孔口流量计的标定部门给出。

14 d.计算流量孔流量计压差Δp=（y2·pn·T1)(p1·Tn) e.打开采样头顶盖，按正常采样位置，放一张干净的滤膜，将流量孔口流量计的孔口与采样头密封连接。孔口的取压口接好U形管压差计。

f.接通电源，开启PM10流量采样器待工作正常后，调节采样器流量，使流量孔口流量计压差达到计算的Δp。 校准流量时，要确保气路密封连接，流量校准后，如发现滤膜上尘的边缘轮廓不清晰或滤膜安装歪斜等情况，可能造成漏气，应重新进行校准。校准合格的采样器，即可用于采样，不得再改动调节器状态。 ②空白滤膜准备。

a.将滤膜放在恒温湿箱中平衡24h。平衡条件：温度取15--30℃中任意一点，相对湿度控制在45%--55%。记录平衡温度与相对湿度。

b.在上述平衡条件下称量滤膜，滤膜称量精确到0.1mg。记录滤膜质量。

c.称量好的滤膜平展放在滤膜保存盒中，采样前不得将滤膜弯曲或折叠。

③.采样：按照说明书要求操作PM10流量采样器。 a.打开采样头顶盖，取出滤膜夹。用清洁干布擦去采样头内及滤膜夹的灰尘。

b.将已编号并称量过的滤膜毛面向上，放在滤膜

15

网托上，然后放滤膜夹，对正，拧紧，使不漏气。盖好采样头顶盖，按照采样器使用说明操作，设置好采样时间，即可启动采样。

c.当采样器不能直接显示标准状况下的累积采样体积时，需记录采样期间测试现场平均环境温度和平均大气压。

d.采样结束后，打开采样头，用镊子轻轻取下滤膜，采样面向里，将滤膜对折，放入号码相同的滤膜袋中。取滤膜时，如发现滤膜损坏，或滤膜上尘的边缘轮廓不清晰，滤膜安装歪斜等，表示采样时漏气，则本次采样作废，需重新采样。

④滤膜的平衡及称量

a.采样后的滤膜放在恒温恒湿箱中，用同空白滤膜平衡条件相同的温度、相对湿度，平衡24h。

b.是在上述平衡条件下称量滤膜，滤膜称量精确到0.1mg。记录滤膜称量。 计算：

PM10（mgm3）=（m1-m0）·1000Vn 式中：m1-----采样后滤膜称量质量，g m0-----空白滤膜质量，g

Vn------标准状况下的累积采样体积，m

当PM10流量采样器未直接显示出标准状况下的累

16 积采样体积Vn时，按下式计算： Vn=Q·(p2·Tn)(pn·Tn)·t·60

Tn------标准状况的热力学温度，372K 压，101.325kPa

(2)氮氧化物：本实验采用盐酸萘乙二胺分光光度法。 仪器：①吸收瓶：内装10mL、25 mL或50 mL吸收液的多孔玻璃吸收瓶，液柱不低于80mm。

②氧化瓶：内装10mL、25 mL或50 mL酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶，液柱不高于80mm。使用后，用盐酸羟胺溶液浸泡洗涤。

③空气采样器。

a、 便携式空气采样器：流量为0-1Lmin。 b、 恒温自动连续采样器：流量为0.2 Lmin。 ④分光光度计。

试剂：①N-(1-萘基)乙二胺盐酸贮备液：称取0.50gN-(1-萘基)乙二胺盐酸盐[C10H7NH(CH2)2·2HCl]于500 mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液贮于密闭棕色瓶中冷藏，可稳定3个月。

②显色液：称取5.0g对氨基苯磺酸（NH2C6H4SO3H）溶解于200mL热水中，冷却室温后转移至1000mL容量瓶中，加入50mL N-(1-萘基)乙二胺盐酸贮备液和50mL无水乙酸，用水稀释至标线。此溶液贮于密闭棕色瓶中，25℃以下暗处

17 存放可稳定3个月。若呈现淡红色，应重配。

③吸收液：使用时将显色液和水按体积比4:1混合而

成。

④亚硝酸钠标准贮备液：称取0.3750g优级纯亚硝酸

钠（NaNO2,预先在干燥器放置24h）溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线。此标准贮备液为每毫升含250μg亚硝酸根，贮于棕色瓶中于暗处存放，可稳定3个月。

⑤亚硝酸钠标准使用液：吸取亚硝酸钠标准贮备液

1.00mL于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含50μg亚硝酸根，在临用前配制。

采样：①短时间采样（1h以内）：取两支内装10.0mL吸收液的吸收瓶和一支内装5-10mL酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶（液柱不低于80mm），用尽量短的硅橡胶管将氧化瓶串联在两吸收瓶之间，以0.4 Lmin流量采气4-24L。

②长时间采样（24h以内）：取两支大型吸收瓶，装入25.0mL或50.0mL吸收液（液柱不低于80mm），标记吸收液位置，再取一支内装50.0mL酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶，将吸收液恒温在（20±4）℃，以0.2Lmin流量采气288L。 实验步骤：①标准曲线的绘制：取六支10mL具塞比色管，按下表配制亚硝酸钠标准系列。

亚硝酸钠标准系列

管号 0 1 18 2 3 4 5 亚硝酸钠标准使用液mL 水mL 显色液mL 亚硝酸根质量浓度（μgmL） 0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.00 1.60 1．20 0.80 0.40 0 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 各管混匀，于暗处放置20min（室温低于20℃时，显示40min以上），用1cm比色皿，在波长540nm处，以水为参比测定吸光度。扣除空白样品的吸光度以后，对应亚硝酸根的质量浓度（μgmL），用最小二乘法计算标准曲线的回归方程。

②样品的测定：采样后放置20min （室温低于20℃时，显示40min以上），用水将吸收瓶中吸收液的体积补至标线，混匀，按标准曲线的绘制步骤测定样品的吸光度。

③空白样品的测定：空白样品、样品和标准曲线应用同一批吸收液。

计算：ρ（NO2）=(A1-A0-a)·V·D(b·f·V0)

ρ（NO2）——大气中二氧化氮的质量浓度，mgm3； A1——串联后的第一只吸收瓶中的吸收液采样后的吸光度；

A0——空白样品溶液的吸光度；

b、a——标准曲线的斜率（mLμg）和截距； V、V0——采样用吸收液体积（mL）和换算为标准

19 状况下的采样体积（L）；

D——样品的吸收液稀释倍数；

f—— Saltzman实验系数（0.88），当大气中NO2质量浓度高于0.72 mgm3时为0.77。 6.制定质量保证程序和措施 （1）质量保证和质量控制的目标通常确定为：精密度、准确度、代表性、可比性 和完整性。准确性表示测量值与实际值的一致程度；精密性表示多次重复测定同 一样品的分散程度；代表性表示在空间和时间分布上，所采样品反映总体真实状 况的程度。不仅要求各实验室之间对同一样品的监测结果相互可比，也要求同一 实验室分析相同样品的监测结果可比，实现时间、空间上的可比性，并实现国际 间、行业间数据的一致性；完整性表示取得有效监测资料的总量满足预期要求的 程度或表示相关资料收集的完整性。 监测环节 布点系统 主要控制因素 1.监测目标 2.监测点位、点数 主要影响的目标 代表性、可比性、完整性 采样系统 1.采样次数或采样频准确度、代表性、率 2.采样仪器技术、方法 可比性、 完整性 20

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