环境化学与环境监测

当水蒸气、NOx、氟氯烃等污染物进入平流层， 能够加速臭氧损耗过程，破坏臭氧层稳定状态。这些 污染物在加速过程中起催化作用。假定可催化O3 分解
的物质为Y，它可使O3转变成O2，而Y本身不变。
Y ＋ O3 → YO ＋ O2 YO ＋ O· → Y ＋ O2 总反应 O3 + O· → 2O2 现在已知的Y有NOx（NO、NO2）、HOx（H· 、 HO· 、HO2· ）、ClOx（Cl· 、ClO· ）。
2.2.2.1 直接采样法
（适于浓度高、测定方法灵敏）
图2.9 采气管示意图
（一）注射器采样 （二）塑料袋采样 （三）采气管采样
图2.10 真空采气瓶示意图
（四）真空瓶采样
图2.11 真空采气瓶抽真空装置示意图
2.2.2.2 富集(浓缩)采样法
适于浓度低、毒性大、方法灵敏度低
（一）溶液吸收法 ——采气态状污染物
2.1.1.1 大气的组成
1 N2, O2, Ar,CO2
2 稀有气体He, Ne, Kr, Xe
3 痕量组分H2, CH4, NH3, CO, SO2, N2O, NO2,O3等
4 水汽和悬浮颗粒
2.1.1.2 大气层结构
（大气温度层结）
2.1.1.3 大气污染物的分类
按物理状态分： 气态污染物 颗粒物 按形成过程分： 一次污染物 二次污染物 按化学组成分： 含硫化合物 含氮化合物 含碳化合物 含卤化合物
2.1.2.1 大气中重要的自由基来源
2.1.2.2 氮氧化物的转化
2.1.2.3 光化学烟雾
光化学烟雾的化学特征
· ·
2.1.2.4 硫氧化物的转化 气相氧化 ——直接光氧化
气相氧化
——自由基氧化
HOSO2·+ O2 → HO2·+ SO3 SO3 + H2O → H2SO4
2.2.1.2 调研及资料收集
（一）污染源分布及排放情况 （二）气象资料 （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
2.2.1.3 监测项目
表2.2 空气污染常规监测项目
类 别 空 气 污 染 物 监 测 必测项目 按地方情况增加 的必测项目 选测项目
CS2、Cl2、氯化氢、硫 TSP、SO2、 CO、总氧化剂、 酸雾、 B(a)P、 NH3、 NOx、硫酸 总烃、 PM10、 Hg、Be、铬酸雾、非甲 盐化速率、 F2、HF、Pb、 烷烃、芳香烃、苯乙烯、 灰尘自然沉 H2S、光化学氧 酚、甲醛、甲基对硫磷、 降量 化剂 异氰酸甲酯等 K+、Na+、Ca2+、 Mg2+、NH4+、 SO42－、NO3－、 Cl－
4）主要温室气体
引起温室效应的物 质主要有CO2、CH4、 N2O、CFCs。
其中CO2和水对红外 辐射的吸收波长范围 见图2-5。
图2-5 CO2和水对红外辐射的吸收
2.1.2.7 臭氧层的形成与耗损 “亦正亦邪”的臭氧
朋友？
敌人？
人类对臭氧层的破坏
臭氧层的保护作用
臭氧可阻挡大部分高能紫外线， 防止紫外线对地球上生物的杀伤。
硫酸盐化速率
每月采样30±2 d，每年12个月
表2.7 污染物监测数据统计有效性的规定
污染物 SO2、NOx、NO2 取值时间 年平均 数据有效性规定 每年至少有分布均匀的144个日均值 ，每月至少有分布均匀的12个日均 值 每年至少有分布均匀的60个日均值 ，每月至少有分布均匀的5个日均值 每日至少有18 h的采样时间 每日至少有12 h的采样时间 每小时至少有45 min的采样时间 每季至少有分布均匀的15个日均值 ，每月至少有分布均匀的5个日均值
表2.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间
监测项目 二氧化硫 二氧化氮 (或氮氧化物) 总悬浮颗粒物 灰尘自然沉降量 采样时间和频率 隔日采样，每天连续采样24±0.5 h， 每月14～16 d，每年12个月 同二氧化硫 隔双日采样，每天连续采样24±0.5 h， 每月5～6 d，每年12个月 每月采样30±2 d，每年12个月
液相氧化
2.1.2.5 酸性降水
2.1.2.6 温室效应
3）地球与大气的能量平衡
温室效应: 如近地面大气中水汽和CO2量增加，它 们会吸收地面长波辐射，在近地面与大气层 间形成绝热层，使近地面热量得以保持，并 导致全球气温升高，直接影响人类的生活和 安全。这就是所谓的“温室效应” （greenhouse effect）。
2.1.1.4 大气污染物的来源
2.1.1.5 大气污染物的汇
·
·
·
·
5)
5)
5)
2.1.1.6 影响大气污染物迁移的一些因素
2.1.2 大气中污染物的转化
2.1.2.1 大气中重要的自由基来源 2.1.2.2 氮氧化物的转化 2.1.2.3 光化学烟雾 2.1.2.4 硫氧化物的转化 2.1.2.5 酸性降水 2.1.2.6 温室效应 2.1.2.7 臭氧层的形成与耗损 2.1.2.8 大气污染的综合防治
每小时至少有45 min的采样时间
2.2.1.6 空气中污染物浓度表示方法
（一）单位体积质量浓度 单位体积质量浓度是指单位体积空气中所含污 染物的质量数，常用mg/m3或μg/m3表示。 （二）体积比浓度 体积比浓度是指100万体积空气中含污染气体或 蒸气的体积数，常用mL/m3(ppm)和μL/m3(ppb)表示。
（1）总悬浮颗粒物采样器
图2.22 TSP采样器实物照片
图2.21 大流量采样器结构示意图
（2）可吸入颗粒物采样器
图2.23 旋风分尘器原理示意图
图2.24 向心式分尘器原理示意图
图2.25 三级向心式分尘器 原理示意图
2.2.2.4 采样效率
一般要求采样效率大于90％
（一）采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法 绝对比较法 相对比较法
c1 K 100% c0

c1 K 100% c1 c2 c3
（二）采集颗粒物效率的评价方法
一般是同一个已知采样效率高的方法同时采样，或 串联在它的后面进行比较。
图2.13 填充柱阻留法示意图
（三）滤料阻留法——采集颗粒状污染物固体阻留法
图2.14 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图
（四）低温冷凝法
——低沸点气态污染物（有机物）
出
图2.15 低温冷凝采样装置示意图
（五）自然沉积法
降尘试样采集
图2.17 湿法采样集尘器示意图
图2.16 标准集尘器示意图
2.2.2.3 采样仪器
第二章 大气环境化学 与环境监测
2.1 大气环境化学
2.1.1 大气的组成及其主要污染物 2.1.2 大气中污染物的转化
2.1.1 大气的组成及其主要污染物
2.1.1.1 大气的组成 2.1.1.2 大气层结构 2.1.1.3 大气污染物的分类 2.1.1.4 大气污染物的来源 2.1.1.5 大气污染物的汇 2.1.1.6 影响大气污染物迁移的一些因素
2.2 大气环境监测
2.2.1 大气监测方案的制定
2.2.2 大气样品的采集方法和仪器
2.2.3 空气污染物的测定
2.2.1 大气监测方案的制定
2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.1.4 2.2.1.5 2.2.1.6 监测目的 调研及资料收集 监测项目 监测站(点)的布设 采样频率和采样时间 空气中污染物浓度表示方法
空 气 降 pH、电导 水 率 监 测
2.2.1.4 监测站(点)的布设
（一）布设采样站(点)的原则和要求
应包括整个监测范围内高、中、低三种 浓度区； 下风向为主要监测区，应多布点，上风 向少设，作为对照点； 城市、工矿区多设，人口密度大多设, 经常超标地方多设,郊区农村少设； 采样点高度适当确定。
– 吸收液——水、水溶液、有机溶剂 – 三个条件：大的吸收率（溶解或反应）；反应产物稳定；不干扰后续分析 – 常用吸收管――气泡吸收管、冲击式吸收管、多孔玻板吸收
图2.12 气体吸收管（瓶）示意图
（二）填充柱阻留法
吸附型填充柱，分配型填充柱，反应型填充柱。
颗粒状填充剂 空气 ﹡﹡﹡﹡﹡﹡ 。。。。。。。 组分 抽气泵
（二）采样站(点)数目的确定
表2.3 我国空气环境污染监视性监测采样点设置数目 市区人口/ SO2、NOx 万人 、TSP <50 3 4 50～100 5 100 ～ 200 6 200 ～ 400 >400 7 灰尘自然 沉降量 ≥3 4～8 8 ～ 11 12 ～ 20 20 ～ 30 硫酸盐化 速率 ≥6 6 ～ 12 12 ～ 18 18 ～ 30 30 ～ 40
只适用于气态状污染物，不能用于颗粒状污染物 – 气体体积与P、T有关，为使结果有可比性，应将不同温度和压力下 的体积换算成标准状态下的体积——气体状态方程。
两种浓度表示方法之间的换算：
22.4 cV cm M
2.2.2 大气样品的采集方法和仪器
2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 2.2.2.4 2.2.2.5 直接采样法 富集(浓缩)采样法 采样仪器 采样效率 采样记录
（三）采样站(点)布设方法
1. 功能区布点法 2. 网格布点法 3. 同心圆布点法 4. 扇形布点法
图2.6
网格布点法
图2.7 同心圆布点法
图2.8 扇形布点法
大气采样高度据监测目的而定，一般为1.5-2米
室内空气采样：
2.2.1.5 采样频率和采样时间
采样频率系指在一个时段内的采样次数。 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、污染物分布特征、 分析方法灵敏度等因素确定。
（一）组成部分 收集器，流量计，采样动力。