大气环境监测习题与答案

大气环境监测习题与答案
一、名词解释
1.一次污染物：指直接排放到大气中的污染物。

2.二次污染物：指大气中的化学反应产物，如光化学氧化剂。

3.飘尘（或PM10）：指大气中直径小于等于10微米的颗粒物。

4.富集（浓缩）采样法：一种通过增加污染物浓度来提高检测灵敏度的采样方法。

5.总悬浮颗粒物：指大气中悬浮在空气中的颗粒物总量。

6.可吸入颗粒物：指大气中直径小于等于10微米的颗粒物，能够进入人体呼吸道。

7.采样时间：指采样器采集样品的时间长度。

8.采样效率：指采样器采集样品的效率，即采集器中样品的浓度与环境中样品浓度的比值。

9.硫酸盐化速率：指SO2在大气中与水蒸气和氧气反应生成硫酸的速率。

10.光化学氧化剂：指大气中通过光化学反应产生的氧化剂，如O3和NO2.
11.总氧化剂：指大气中所有氧化剂的总量。

12.总烃与非甲烷烃：指大气中所有烃类和除甲烷以外的其他烃类的总量。

二、问答题
1.大气中的污染物以气态、液态和固态形态存在。

2.大气中污染物的分布具有时空变化的特点，通常在城市和工业区域浓度较高。

3.制订大气环境污染监测方案的程序包括确定监测目标、制定监测计划、选择监测方法和设备、确定监测点位和频次、采样和分析、数据处理和评价等步骤。

4.《环境监测技术规范》要求测定大气污染物的项目包括SO2、NOx、CO、O3、PM10和PM2.5等。

5.大气采样点的布设包括城市区域、工业区域、交通干线和背景区域等，主要适用于监测不同类型的污染源。

6.直接采样法适用于浓度较高的污染物，富集采样法适用于浓度较低的污染物。

提高溶液吸收法的富集效率可以通过增加采样时间、增加采样流量和改变吸收液的性质等方式。

7.吸收液的选择原则是具有较高的吸收能力和稳定性，并且不会与污染物反应生成其他化合物。

8.填充柱阻留法和滤料阻挡法的富集原理不同，填充柱阻
留法是通过填充材料的孔隙来富集污染物，滤料阻挡法是通过滤料的孔隙来阻挡其他物质而富集污染物。

9.用重量法测定大气中总悬浮颗粒物和飘尘可以通过称量
滤纸前后的重量差来计算，为提高测定准确度，应该注意控制样品的湿度和温度等因素。

10.盐酸萘乙二胺分光光度法测定大气中NOx的原理是NOx与萘乙二胺反应生成萘乙二胺盐酸盐，再通过分光光度
法测定其吸收光强度来计算NOx的浓度。

影响测定准确度的
因素包括采样器的选择、样品的处理和分析仪器的精度等。

11.非色散红外吸收CO分析仪的基本组成部分包括光源、样品室、检测器和信号处理系统等。

其原理是通过CO与红外
光的吸收作用来测定CO的浓度。

12.气相色谱分析流程包括采样、样品制备、色谱分离和
检测等步骤。

用该方法测定大气中的CO可以通过采集样品后，经过样品制备处理后，进入气相色谱仪进行分离和检测。

13.总氧化剂是指大气中所有氧化剂的总量，光化学氧化
剂是指大气中通过光化学反应产生的氧化剂。

测定它们的含量可以通过化学分析或者光学方法等进行。

14.用气相色谱法测定大气中的总烃和非甲烷烃可以通过
采集样品后，经过样品制备处理后，进入气相色谱仪进行分离和检测。

分别测定它们可以了解大气中不同类型的烃类物质的含量和组成。

15.硫酸盐化速率是指SO2在大气中与水蒸气和氧气反应
生成硫酸的速率。

其测定原理可以通过采集样品后，经过处理后，用化学分析方法测定硫酸的含量来计算。

16.压电晶体振荡法和β射线吸收法测定飘尘的原理是通
过飘尘颗粒对振荡频率和β射线吸收量的影响来测定其浓度。

17.进行降水监测可以了解大气中污染物的沉降情况，一
般测定的项目包括pH值、电导率、离子浓度和重金属含量等。

18.在烟道气监测中，选择采样位置和确定采样点的数目
需要考虑烟气流动的特点和污染物排放的位置，一般需要进行现场实测和模拟计算。

19.重量法测定烟气含湿量的原理是通过称量干燥后的样
品和湿样品的重量差来计算含湿量，体积百分含量可以通过将含湿量转换为标准状态下的体积含量来计算。

20.烟尘中主要有害组分包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒
物和重金属等，可以通过化学分析、光学方法和物理方法等进行测定。

三、计算题
已知该采样点的温度为270℃，大气压力为100kPa，采样流量为0.5L/min，每次采样时间为30min，共采集6次。

将6次采样的吸收液定容至50.0mL，取10.00mL用分光光度法测知含SO2 22.5μg。

求该采样点大气在标准状态下的SO2日平均浓度（以mg/m3和ppm表示）。

解：首先将采样温度和压力转换为标准状态下的值，即273K和101.3kPa。

然后根据采样流量、采样时间和吸收液的体积计算出吸收液中SO2的质量浓度，即：
C = (22.5 μg/10.00 mL) × (50.0 mL/6) × (1/30 min) × (1/0.5 L/min) = 0.375 mg/m3
最后根据标准状态下的气体体积和质量的关系，计算出大气中的SO2日平均浓度为：
C' = C × (101.3 kPa/100 kPa) × (273 K/270 K) = 0.388
mg/m3
转换为ppm表示为：
C'' = C' / (molecular weight of SO2 / molecular weight of air) × 10^6 = 1.63 ppm
因此，该采样点大气在标准状态下的SO2日平均浓度为0.388 mg/m3或1.63 ppm。

2、已知某采样点温度为17.8℃，大气压力为102.6kPa，
采用重量法测定TSP的浓度，采样时间为一小时，采样流量
为100L/min，滤膜采样前重量为0.3795g，滤膜采样后重量为0.3822g。

求该采样点在标准状态下的TSP浓度为多少mg/m3.
3、根据使用某法测定大气中CO的含量获得的6个数据，其中x=0.54mg/m3，s=0.02，求置信水平为95％的置信区间。

答案。

1、已知条件为。

温度T=17.8℃，大气压力P=102.6kPa，采样时间t=1h，采样流量Q=100L/min，滤膜采样前重量m1=0.3795g，滤膜采样后重量m2=0.3822g。

首先，计算出采样过程中TSP的质量。

Δm=m2-m1=0.0027g
然后，计算出采样过程中TSP的体积。

V=Q×t=100×60=6000L
接下来，将TSP的质量和体积转换为标准状态下的质量和体积。

m'=Δm×(P/101.3)×(273.15/(T+273.15))=0.0027×(102.6/101.
3)×(273.15/(17.8+273.15))=0.0026g
V'=V×(P/101.3)×(273.15/(T+273.15))=6000×(102.6/101.3)×( 273.15/(17.8+273.15))=5738L
最后，计算出TSP的浓度。

C=m'/V'=0.0026/5738×1000=0.45mg/m3
因此，在该采样点大气在标准状态下的TSP浓度为
0.45mg/m3.
2、根据已知数据，可使用t分布计算出置信区间。

样本均值x=0.54mg/m3，样本标准差s=0.02，样本量n=6，置信水平为95％。

首先，计算出t值。

t=(x-μ)/(s/√n)=(0.54-μ)/(0.02/√6)
查t分布表得到t0.025(5)=2.571，因为置信水平为95％，
所以α=0.05/2=0.025.
将t值代入公式，得到。

2.571=(0.54-μ)/(0.02/√6)
解得置信区间为。

0.513mg/m3≤μ≤0.567mg/m3
因此，置信水平为95％的置信区间为0.513mg/m3到
0.567mg/m3.
首先，为了进行监测，需要进行调查研究并收集必要的基础资料。

然后，进行综合分析，确定监测项目，设计布点网络，确定采样时间、频率、方法和监测技术。

接着，建立质量保证程序和措施，并提出监测结果报告要求和进度计划等。

常见的监测项目包括二氧化硫、二氧化氮、总悬浮颗粒物、灰尘自然沉降量和硫酸盐化速率。

监测布点方法包括功能区布点法、网格布点法、同心圆布点法和扇形布点法。

直接采样法适用于大气中污染物浓度较高且测定方法灵敏度高的情况。

而富集采样法则适用于大气中的污染物质浓度一般都比较低(ppm—ppb数量级)，直接采样法往往不能满足分
析方法检测限的要求。

为提高富集效率，可以采用吸收速率高的吸收液，并增加样气与吸收液的接触面积。

在选择吸收液时，需要注意以下几点：（1）与被采集的
物质发生不可逆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，并尽可能回收利用。

填充柱阻留法和滤料阻留法是常用的浓缩采样方法。

填充柱阻留法通过让气样以一定流速通过填充柱，使欲测组分被阻留在填充剂上，达到浓缩采样的目的。

采样后，通过加热解吸、吹气或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来测定。

滤料阻留法则是将过滤材料放在采样夹上，用抽气装置抽气，使空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上，然后根据采样体积计算出空气中颗粒物的浓度。

总悬浮颗粒(TSP)的测定方法是通过具有一定切割特性的
采样器，以恒速抽取一定体积的空气，并将粒径小于100μm
的悬浮颗粒物截留在已恒重的滤膜上。

根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算TSP的质量浓度。

滤膜经处理后，可进行化学组分测定。

品，将样品注入样品瓶中。

②样品处理:将样品瓶密封，
用超声波器震荡5分钟，使样品中的微粒充分分散。

③测定:
将样品瓶插入气溶胶光散射仪中，测定样品中气溶胶的光散射强度，根据光学原理计算出气溶胶的浓度。

注意：在采样和处理过程中，要避免样品受到污染或干扰，保证测定结果的准确性。

另外，气溶胶光散射仪的使用也需要注意维护和校准，以保证测定结果的可靠性。

1.实验方法：首先将空气样品通过硅烷化玻璃微珠阻尼色
谱柱（或空心色谱柱）分离，并用氢火焰离子化检测器测定其含有的C1-C8碳氢化合物的浓度。

甲烷浓度计可用于测定其
浓度。

样品处理过程中，需要进行三次置换，然后取100mL
样品用橡皮帽封住针头送往实验室待测，当天分析完毕。

2.标准曲线：取标准甲烷气体，用注射器以氮气为底气配
制一系列不同浓度的标准气体。

分别取一定体积注入气相色谱仪，得到不同浓度的色谱图，并测出每个浓度的峰高。

然后，作出峰高与浓度之间的关系曲线，得到标准曲线。

在与标准曲线同样操作条件下，向气相色谱仪注入相同体积的待测样品，并从色谱图上测出待测样品的峰高。

最后，通过标准曲线查出空气中总碳氢化合物的浓度。

3.测定原理：将含有C1-C8碳氢化合物的空气样品通过硅
烷化玻璃微珠阻尼色谱柱（或空心色谱柱）分离，并用氢火焰离子化检测器测定其浓度。

甲烷浓度计可用于测定其浓度。

4.测定方法：先在预定实验条件下用定量管加入各组分的
标准气样，测其峰高，并按下式算定量校正值：K=C/h。

然后，在与测定标准气同样条件下测定气样，测量各组分的峰高（hx），并按下式计算CO（或CH4、CO2）的浓度（Cx）：Cx=hx*kx。

为保证催化剂的活性，在测定之前，转化炉应在360℃下通气8h；氢气和氮气的纯度应高于99.9%。

当进样量
为2ml时，对CO的检测限为0.2 mg·m－3.
5.光化学氧化剂的测定：光化学氧化剂是除氮氧化物以外
的其它氧化剂。

采用硼酸碘化钾分光光度法进行测定。

硼酸碘化钾吸收液吸收O3等氧化剂，反应如下：O3 + 2I— + 2H+ =
I2 + O2 + H2O。

I2在352nm下有特征吸收峰，可用分光光度
法测定。

实际测定时，以硫酸酸化的碘酸钾－碘化钾溶液作标准溶液（以O3计）配制标准系列，在352nm波长处以蒸馏水为参比测其吸光度，或者用最小二乘法建立标准曲线的回归方程式。

计算光化学氧化剂浓度的公式为：光化学氧化剂（O3，mg·m－3）= [(A1-A)-a]。

压电晶体振荡法是一种测量飘尘浓度的方法，使用石英谐振器作为传感器。

通过测量采样后两石英谐振器频率之差
（△f），即可得知飘尘浓度。

在用标准飘尘浓度气样校准仪
器后，可以在显示屏幕上直接显示被测气样的飘尘浓度。

另一种测量方法是β射线吸收法，通过测清洁滤带（未采尘）和采尘滤带（已采尘）对β射线吸收程度的差异来测定采尘量。

大气降水监测的目的是了解在降雨（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。

一般测定项目包括pH值、电导率、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4、NH4、NO3、Cl。

在选择采样位置时，应选在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开易产生涡流的阻力构件。

采样断面气流流速最好在
5m·s-1以下，采样断面与阻力构件的距离不应小于管道直径
的1.5倍，并适当增加测点数目。

在烟道内同一断面上各点的
气流速度和烟尘浓度分布不均匀的情况下，要根据烟道断面的形状、尺寸大小和流速分布情况确定采样点。

测量含湿量的装置包括过滤器、保温或加热器、吸湿管、温度计、流量计、冷却器、压力计和抽气泵。

含湿量的计算公式为Xw=1.24Gw×100%/(P A+Pr273(V+1.24Gw273+t r/101.3))，其中Gw为吸湿管增重，P为大气压力，A为吸湿管截面积，
V为吸气体积，t为吸气温度，Pr为水蒸气压力。

有害组分包括一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和硫化氢等。