第3章 空气和废气监测
3.1 空气污染基本知识 本节内容：
（1）了解空气污染的基本概念及空气污染的危害； （2）掌握空气污染物的分类及其时空分布特点等； （3）掌握大气中污染物浓度的表示方法与气体体积换算。 3.1.1 大气、空气和空气污染
大气的厚度达1000～1400km。 空气层（对流层）位于近地面约10km，空气质量占大气总质量的95%左右。
空气是由多种气体组成的混合物。
清洁干燥的空气是指大气中除去水汽和杂质的空气，主要组分是氮、氧、氩，占大气总体积的99.94％。
空气污染(atmosphere pollution)的概念：大气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限并持续一定时间后，会改变大气特别是空气的正常组成，破坏自然的物理、化学和生态平衡体系，从而危害人们的生活、工作和健康，损害自然资源及财产、器物等，这种情况称为大气污染。
3.1.2 空气污染的危害
（1）对人体健康的危害 ① 急性作用
急性作用是指人体受到污染的空气侵袭后，在短时间内即表现出不适或中毒症状的现象。 ? 比利时马斯河谷烟雾事件，死亡60人
? 伦敦烟雾事件，一周雾期内伦敦地区死亡4 703人 ? 洛杉矶光化学烟雾事件 ② 慢性作用
慢性作用是指人体在低浓度污染物浓度的空气长期作用于人体，产生慢性危害。不易引起人们注意，很难鉴别。
? 日本四日市哮喘事件 ? 美国洛杉矶光化学烟雾事件
（2）对动物的危害 与对人的危害情况相似。 （3）对植物的危害
①急性危害：在高浓度污染物作用下短时间内造成的危害。会使作物的产量显著降低，甚
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至枯死。
②慢性危害：在低浓度污染物作用下长时间内造成的危害。会影响植物的正常发育，大多数症状不明显。
③不可见危害：从外观上一般看不出症状。只造成生理上的障碍，是生长受一定程度的抑制。
常用植物生产力测定、叶片内污染物分析等方法判断慢性和不可见危害。
例如：
臭氧使美国每年森林农作物的经济损失超过30亿美元；
哥伦比亚的炼铜厂造成的S02污染，使该厂南部52英里内30％的树木，南部33英里内60％的树木死亡或者严重受损。
（4）对材料的损坏
腐蚀材料、腐蚀建筑材料、使橡胶制品脆裂、损坏艺术品、使有色材料退色。 （5）对大气的影响
大气中的污染物能改变大气的性质和气候的形式。CO2吸收地面的辐射，颗粒物对阳光的散射作用能改变地面温度，使温度上升或者下降；细的颗粒物可降低能见度，使降水增加，雾增加；酸雨已使世界上一些地区的生态受到明显的伤害。 3.1.3 空气污染源
（1）自然源：由自然现象造成的，如火山爆发、森林火灾。
火山爆发 森林火灾
（2）人工源
① 工业企业排放的废气
以煤和石油为燃料，在燃烧过程中排放的粉尘、SO2、NOX、CO、CO2等，其次是生产过程中排放的多种有机物和无机污染物质。
② 交通运输工具排放的废气
主要是交通车辆、轮船、飞机排出的废气。汽车数量大，集中在大城市。主要污染物有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、黑烟等。
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③ 室内空气污染源 ? 概述
许多室内空气污染物都是刺激性气体，会刺激眼、鼻、咽喉以及皮肤，引起流泪、咳嗽、喷嚏等症状。长期生活，还会引起呼吸功能下降、呼吸道症状加重。一些常见的病毒、细菌引起的疾病如流感、麻疹、结核等呼吸道传染病都会借助空气在室内传播。
室内污染物的浓度高于室外污染物浓度2～5倍.
室内空气污染物的来源主要有两个方面：室外空气的污染；室内本身的污染。 主要来源包括油漆、胶合板、大理石、涂料、油烟等。 ? 室内空气污染的分类
a. 化学性污染：总挥发有机物、甲醛、SO2、O3等。 b. 物理性污染：温度、PM10、通风率等。 c. 生物性污染：细菌、真菌、病毒等。 d. 放射性污染：氡气及其子体。 ? 室内空气的质量表征
a. 有毒、有害污染因子指标：规定最高允许量。
b. 舒适性指标：属于主观性指标，与人群生活习惯、季节等有关，如室内温度、大气压、新风量、湿度等。
3.1.4 空气中的污染物及其存在形态
（1）按形成过程分类，分为一次污染物和二次污染物。 ① 概念
一次污染物是指直接从各种污染源排放到大气中的有害物质。 例如，SO2、NOX、CO、碳氢化合物、颗粒性物质等。
二次污染物是指一次污染物在大气中相互作用或它们与大气中正常组分发生反应所产生的新污染物。例如，硫酸盐、硝酸盐、臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等。
② 特点
一次污染物：由污染源直接排入环境的、其物理和化学性状未发生变化的污染物。 二次污染物： 具有颗粒小、毒性一般比一次污染物大等特点。 （2）按存在状态分类，分为分子状态污染物和粒子状态污染物。 ① 分子状态污染物
定义：分子状态污染物是指常温常压下以气体或蒸汽形式（苯、苯酚）分散在 大气中的污染物质。如SO2、、NO、NO2、CO、HF、HCl等。
特点：运动速度较大、扩散快、在空气中分布比较均匀。
② 粒子状态污染物
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定义：粒子状态污染物是指分散在大气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在0.01-100μm之间。属于复杂的非均匀体系。
分类：通常根据颗粒物在重力作用下的沉降特性将其分为降尘和飘尘。 ? 降尘
定义：降尘是指粒径大于10μm的颗粒，能较快地沉降到地面上。如水泥粉尘、金属粉尘等 特点：比重也大，在重力作用下，易沉降，危害范围较小。 ? 飘尘：
定义：飘尘是指粒径小于10μm的粒子，可长期漂浮在大气中，也称为可吸入颗粒物（IP）。 特点：粒径小，比重也小，具有胶体性质，又称气溶胶。
存在形式：通常所说的烟(Smoke)、雾(Fog)、灰尘(Dust)均是用来描述飘尘存在形式的。 a. 烟：某些固体物质在高温下由于蒸发或升华作用变成气体逸 散于空气中，遇冷后又凝聚成微小的固体颗粒悬浮于空气中构成烟。 如高温熔融的铅、锌等。粒径在0.01～1μm。
b. 雾：雾是由悬浮在空气中微小液滴构成的气溶胶。粒径在10μm以下。 根据形成方式分为分散性气溶胶和凝聚型气溶胶。
分散性气溶胶是指常温状态下的液体，由于飞溅、喷射等原因被雾化而形成微小雾滴分散在空气中。
凝聚型气溶胶是指液体因加热变成蒸汽逸散到空气中，遇冷后又凝集成微小液滴。 烟雾：是烟和雾同时构成的固、液混合态气溶胶。如硫酸烟雾、光化学烟雾等。 c. 尘：尘是分散在空气中的固体微粒。如扬尘、燃煤烟气中的含碳颗粒物等。 3.1.5 空气污染物的时空分布特点
空气污染物具有随时间、空间变化大的特点.其时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。同一污染源对同一地点在不同时间所造成的地面空气污染浓度往往相差数倍至数十倍；同一时间不同地点也相差甚大。
（1）时间性
一次污染物和二次污染物在大气中的浓度由于受气象条件的影响，它们在一天内的变化也不同。
一次污染物因受逆温层、气温、气压等的限制，在清晨和黄昏时浓度较高，中午即降低； 二次污染物如光化学烟雾等由于是靠太阳光能形成的，故在中午时浓度增加，清晨和夜晚时降低。
（2）空间性
大气污染物的空间分布与污染源种类、分布情况和气象条件等因素有关。如烟尘的排放市区比郊区多，郊区比农村多。因此除了注意选择适当时间外，还应选择合适的采样点，使结果更具代表性
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3.1.6 空气中污染物浓度表示方法
（1）污染物浓度表示方法
空气中污染物浓度有单位体积质量浓度和体积比浓度两种表示方法。 ① 单位体积质量浓度
定义：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。 单位：mg/m或μg/m。
适用范围：对任何状态的污染物都适用。 ② 体积比浓度
定义：体积比浓度是100万体积空气中含污染气体或蒸汽的体积数。 单位：mL/m或μL/m；ppm或ppb。
适用范围：仅适用于气态或蒸汽态物质。不受大气压和温度的影响。 ③ 两种单位换算关系： CV = 22.43Cm/M
式中：CV ——以mL/m表示的气体浓度（标准状况下）；
Cm——以mg/m表示的气体浓度（标准状况下）； M ——气态物质的分子量，g；
22.4——标准状况下气体的摩尔体积，L。 （2）气体体积换算
因为单位体积质量浓度受温度和压力变化的影响，为使计算出的浓度具有可比性，我国空气质量标准采用标准状况（0℃，101.325kPa）下的体积。 把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积:
Vo = Vt32733P /(273+t)3101.325 式中：Vo——标准状况下的采样体积，L或m；
Vt——现场状况下的采样体积，L或m； t ——采样时的温度，℃； P——采样时的大气压力，kPa。
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3.2 空气污染监测方案的制定 本节内容：
（1）了解大气污染监测的目的和有关资料的收集方法和范围； （2）掌握具体监测项目的确定原则和项目内容， （3）掌握监测网点的优化布点原则、要求和方法要点； （4）掌握采样时间和频率的确定原则与要求。
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