第三章 空气和废气监测第三章 空气和废气监测《空气和废气监测分析方法》（第四版）《空气和废气监测分析方法》（第四版）

第一节 空气污染监测方案的制订第一节 空气污染监测方案的制订

一、调研及资料收集一、调研及资料收集（一）污染源分布及排放情况（一）污染源分布及排放情况（二）气象资料（二）气象资料（三）地形资料（三）地形资料（四）土地利用和功能分区情况（四）土地利用和功能分区情况（五）人口分布及人群健康情况（五）人口分布及人群健康情况

二、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 3.1 网格布点法

图 3.2 同心圆布点法

图 3.3 扇形布点法

三、监测项目类别 必测项目 按地方情况增加的必测项目 选测项目空气污染物监

测TSP 、 SO2 、NOx 、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量

CO 、总氧化剂、总烃、 PM10 、 F2 、 HF 、 B(a)P 、 Pb 、 H2S 、光化学氧化剂

CS2 、 Cl2 、氯化氢、硫酸雾、HCN 、 NH3 、 Hg 、 Be 、铬酸雾、非甲烷烃、芳香烃、苯乙烯、酚、甲醛、甲基对硫磷、异氰酸甲酯等

空气降水监测pH 、电导率

K+ 、 Na+ 、 Ca2+ 、Mg2+ 、 NH4

+ 、SO4

2 －、 NO3－、 Cl

－

表 3.2 空气污染常规监测项目

四、 污染物监测数据统计有效性的规定污染物 取值时间 数据有效性规定SO2 、 NOx 、 NO2

年平均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

TSP 、 PM10 、 Pb 年平均 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SO2 、 NOx 、 NO2 、CO

日平均 每日至少有 18 h 的采样时间TSP 、 PM10 、 B(a)P 、 Pb 日平均 每日至少有 12 h 的采样时间SO2 、 NOx 、 NO2、 CO 、 O3

1 小时平均 每小时至少有 45 min 的采样时间Pb 季平均 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

F

月平均 每月至少采样 15 d 以上植物生长季平均 每一个生长季至少有 70% 个月平均值日平均 每日至少有 12 h 的采样时间1 小时平均 每小时至少有 45 min 的采样时间

第二节 空气样品的采集方法和第二节 空气样品的采集方法和采样仪器采样仪器

一采样方法一采样方法（一）、直接采样法（一）、直接采样法 :: 瞬时浓度或短时间平均浓度瞬时浓度或短时间平均浓度11 、注射器采样、注射器采样22 、塑料袋采样、塑料袋采样33 、采气管采样、采气管采样44 、真空瓶采样、真空瓶采样

图 3.5 真空采气瓶示意图

图 3.6 真空采气瓶抽真空装置示意图图 3.4 采气管示意图

（二）富集（二）富集 (( 浓缩浓缩 )) 采样法：测定采样时间内的平均浓度采样法：测定采样时间内的平均浓度1 、溶液吸收法

图 3.7 气体吸收管（瓶）示意图

22 、填充柱阻留法、填充柱阻留法 填充柱类型：吸附型填充柱填充柱类型：吸附型填充柱 分配型填充柱分配型填充柱 反应型填充柱反应型填充柱。。

。。。。。。。颗粒状填充剂：担体颗粒状填充剂：担体 ++ 涂层涂层

抽气泵抽气泵 ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡ ﹡

组分组分 空气空气

图图 3.8 3.8 填充柱阻留法示意图填充柱阻留法示意图

33 、滤料阻留法、滤料阻留法

图图 3.9 3.9 颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图颗粒物采样夹和滤料采样装置示意图

44 、低温冷凝法、低温冷凝法

图图 3.10 3.10 低温冷凝采样装置示意图低温冷凝采样装置示意图

图图 3.11 3.11 标准集尘器示意图标准集尘器示意图

降尘试样采集55 、自然积集法、自然积集法

二、采样仪器二、采样仪器（一）组成部分（一）组成部分 收集器，流量计，采样动力。收集器，流量计，采样动力。

图图 3.13 3.13 几种常用的流量计示意图几种常用的流量计示意图皂膜流量计皂膜流量计 孔口流量计

1. 隔板； 2. 液柱； 3. 支架 转子流量计1. 锥形玻璃管； 2. 转子

图图 3.14 3.14 携带式采样器工作原理示意图携带式采样器工作原理示意图

（二）专用采样器（二）专用采样器 1. 1. 空气采样器空气采样器

收集器收集器

流量计流量计 采样泵采样泵

定时器定时器图图 3.15 3.15 大气采样器实物照片大气采样器实物照片

2. 2. 颗粒物采样器颗粒物采样器（（ 11 ）总悬浮颗粒物采样器）总悬浮颗粒物采样器

图图 3.16 3.16 大流量采样器结构示意图大流量采样器结构示意图

三、采样记录三、采样记录 ______________________ 采样记录表

采样时间： ___ 年 ___ 月 ___ 日 ___ 时 天气状况：（晴、阴、小雨、大雨） 风力： _____ 级

采样者 ________________ 审核者 ________________

编号 采样点 采样时间 /min

流量L/min

采样体积 /L

温度0C

气压KPa

标况下体积/L

情况记录

四、采样效率四、采样效率概念：一种采样方法或采样器在规定采样条件概念：一种采样方法或采样器在规定采样条件下，采集到的污染物占其总量百分数下，采集到的污染物占其总量百分数 11 、绝对比较法 、绝对比较法

22 、相对比较法、相对比较法%

ccK i 100

0

%100321

1

ccc

cK

五、污染物浓度表示方法和气体体积计算五、污染物浓度表示方法和气体体积计算 11 、浓度表示方法、浓度表示方法（（ 11 ）质量浓度）质量浓度 CCmm:mg/m:mg/m33

或或 µg/mµg/m33

(2)(2) 体积比浓度体积比浓度 CCvv:PPm :PPm 或或 PPb PPb 或或 PPtPPt

M:M: 污染物的摩尔质量 污染物的摩尔质量 g/molg/mol

M22.4CC m

v

22 、气体体积换算、气体体积换算

VV00:: 标况下体积标况下体积 VVtt ：： tt00CC 下采样体积下采样体积

t:t: 采样时的气温采样时的气温 00CC P:P: 采样时的气压 采样时的气压 KPaKPa

325.101t273273 PVV tO

第三节 气态和蒸气态污染第三节 气态和蒸气态污染物质的测定物质的测定

一、二氧化硫的测定一、二氧化硫的测定 SOSO22 是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的

气体，能通过呼吸进入气管，对局部组织产生气体，能通过呼吸进入气管，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刺激和腐蚀作用，是诱发支气管炎等疾病的原因之一，特别是当它与烟尘等气溶胶共存时，因之一，特别是当它与烟尘等气溶胶共存时，可加重对呼吸道黏膜的损害。可加重对呼吸道黏膜的损害。 来源于煤和石油等燃料的燃烧、含硫矿石的冶来源于煤和石油等燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产排放的废气。炼、硫酸等化工产品生产排放的废气。 测定方法：分光光度法、恒电流库仑滴定法。测定方法：分光光度法、恒电流库仑滴定法。

二、氮氧化物的测定二、氮氧化物的测定 空气中的氮氧化物以一氧化氮、二氧化氮、三氧空气中的氮氧化物以一氧化氮、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化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多种形态存在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形态，在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形态，为通常所指的氮氧化物为通常所指的氮氧化物 (NO(NOxx)) 。。 NONO为无色、无臭、微溶于水的气体，在空气中为无色、无臭、微溶于水的气体，在空气中易被氧化成易被氧化成 NONO22 。。 NONO22为棕红色具有强刺激性为棕红色具有强刺激性臭味的气体，毒性比臭味的气体，毒性比 NONO高高 44倍，是引起支气管倍，是引起支气管炎、肺损害等疾病的有害物质。炎、肺损害等疾病的有害物质。 测定方法：盐酸萘乙二胺分光光度法、原电池库测定方法：盐酸萘乙二胺分光光度法、原电池库仑法。仑法。

图图 3.22 3.22 空气中空气中 NONO22 、、 NONO 、和、和 NONOxx 采样流程示意图采样流程示意图

图图 3.23 3.23 原电池库仑法测定原电池库仑法测定 NONOxx 原理示意图原理示意图

图图 3.24 3.24 原电池库仑法原电池库仑法 NONOxx 监测仪气路示意图监测仪气路示意图

三、一氧化碳的测定 一氧化碳一氧化碳 (CO)(CO) 是空气中主要污染物之一，它主要是空气中主要污染物之一，它主要来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气。来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气。 COCO 是一种无色、无味的有毒气体，燃烧时呈淡蓝是一种无色、无味的有毒气体，燃烧时呈淡蓝色火焰。它容易与人体血液中的血红蛋白结合，色火焰。它容易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，造成缺氧症。造成缺氧症。 测定方法：气相色谱法测定方法：气相色谱法 (GC)(GC) 、汞置换法。、汞置换法。

（一）气相色谱法（ GC ）

图图 3.25 3.25 色谱法测定色谱法测定 COCO 流程示意图流程示意图

（二）汞置换法

图图 3.26 3.26 汞置换法汞置换法 COCO 测定仪工作流程示意图测定仪工作流程示意图

四、光化学氧化剂的测定四、光化学氧化剂的测定 总氧化剂是空气中除氧以外的那些显示有氧化总氧化剂是空气中除氧以外的那些显示有氧化性质的物质，一般指能氧化碘化钾析出碘的物性质的物质，一般指能氧化碘化钾析出碘的物质，主要有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、氮氧化物质，主要有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、氮氧化物等。光化学氧化剂是指除氮氧化物以外的能氧等。光化学氧化剂是指除氮氧化物以外的能氧化碘化钾的物质，二者的关系为：化碘化钾的物质，二者的关系为： 光化学氧化剂＝总氧化剂－光化学氧化剂＝总氧化剂－ 0.269×0.269× 氮氧化物氮氧化物

测定空气中光化学氧化剂常用硼酸碘化钾分光测定空气中光化学氧化剂常用硼酸碘化钾分光光度法。光度法。

五、臭氧的测定五、臭氧的测定 臭氧是最强的氧化剂之一，它是空气中的氧在太臭氧是最强的氧化剂之一，它是空气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。臭氧具有强阳紫外线的照射下或受雷击形成的。臭氧具有强烈的刺激性，在紫外线的作用下，参与烃类和烈的刺激性，在紫外线的作用下，参与烃类和 NONO

xx 的光化学反应。的光化学反应。 同时，臭氧又是高空大气的正常组分，能强烈吸同时，臭氧又是高空大气的正常组分，能强烈吸收紫外线，保护人和生物免受太阳紫外线的辐射。收紫外线，保护人和生物免受太阳紫外线的辐射。但是，如但是，如 OO33超过一定浓度，对人体和某些植物生超过一定浓度，对人体和某些植物生

长会产生一定危害。长会产生一定危害。 测定方法：硼酸碘化钾分光光度法、靛蓝二磺酸测定方法：硼酸碘化钾分光光度法、靛蓝二磺酸钠分光光度法。钠分光光度法。

六、氟化物的测定六、氟化物的测定 空气中的气态氟化物主要是氟化氢，也可能有少空气中的气态氟化物主要是氟化氢，也可能有少量氟化硅量氟化硅 (SiF(SiF44)) 和氟化碳和氟化碳 (CF(CF44)) 。含氟粉尘主要是。含氟粉尘主要是冰晶石冰晶石 (Na(Na33A1FA1F66)) 、萤石、萤石 (CaF(CaF22)) 、氟化铝、氟化铝 (A1F(A1F33)) 、、氟化钠氟化钠 (NaF)(NaF) 及磷灰石及磷灰石 [3Ca[3Ca33(PO(PO44))22·CaF·CaF22]] 等。等。 氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引起黏膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器起黏膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器官的正常生理功能。对于植物的生长也会产生危官的正常生理功能。对于植物的生长也会产生危害。害。 测定方法：滤膜采样测定方法：滤膜采样 --离子选择电极法、石灰滤纸离子选择电极法、石灰滤纸采样采样 --氟离子选择电极法。氟离子选择电极法。

七、硫酸盐化速率的测定七、硫酸盐化速率的测定 污染源排放到空气中的污染源排放到空气中的 SOSO22 、、 HH22SS 、、 HH22SOSO44 蒸蒸气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，最终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾，这种最终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾，这种演变过程的速度称为硫酸盐化速率。演变过程的速度称为硫酸盐化速率。 测定方法：二氧化铅测定方法：二氧化铅 --重量法、碱片重量法、碱片 --重量法、重量法、碱片碱片 --离子色谱法。离子色谱法。

八、汞的测定八、汞的测定 汞属极度危害毒物，具有易蒸发特性，被人体汞属极度危害毒物，具有易蒸发特性，被人体吸入后可引起中毒，危害神经系统。空气中的吸入后可引起中毒，危害神经系统。空气中的汞来源于汞矿开采和冶炼、某些仪表制造、有汞来源于汞矿开采和冶炼、某些仪表制造、有机合成、染料等工业生产过程排放和逸散的废机合成、染料等工业生产过程排放和逸散的废气和粉尘。气和粉尘。 测定方法：金膜富集测定方法：金膜富集 -- 冷原子吸收法、巯基棉冷原子吸收法、巯基棉富集富集 -- 冷原子荧光法。冷原子荧光法。

图图 3.27 3.27 金膜富集金膜富集 -- 冷原子吸收法测汞流程示意图冷原子吸收法测汞流程示意图

（一）金膜富集（一）金膜富集 -- 冷原子吸收法冷原子吸收法

（二）巯基棉富集（二）巯基棉富集 -- 冷原子荧光法冷原子荧光法

九、总烃及非甲烷烃的测定九、总烃及非甲烷烃的测定 污染环境空气的烃类一般指具有挥发性的碳氢污染环境空气的烃类一般指具有挥发性的碳氢化合物化合物 (C(C11～～ CC88)) ，常用两种方法表示：一种是，常用两种方法表示：一种是包括甲烷在内的碳氢化合物，称为总烃包括甲烷在内的碳氢化合物，称为总烃 (THC)(THC) ，，另一种是除甲烷以外的碳氢化合物，称为非甲另一种是除甲烷以外的碳氢化合物，称为非甲烷烃烷烃 (NMHC)(NMHC) 。。

空气中的碳氢化合物主要来自石油炼制、焦化、空气中的碳氢化合物主要来自石油炼制、焦化、化工等生产过程中逸散和排放的废气及汽车尾化工等生产过程中逸散和排放的废气及汽车尾气，局部地区也来自天然气、油田气的逸散。气，局部地区也来自天然气、油田气的逸散。 测定方法：气相色谱法、光电离检测法。测定方法：气相色谱法、光电离检测法。

图图 3.28 3.28 色谱法测定总烃流程示意图色谱法测定总烃流程示意图

（一）气相色谱法（一）气相色谱法

图图 3.29 3.29 除烃净化装置示意图除烃净化装置示意图

图图 3.30 3.30 用除烃净化空气作载气色谱流程示意图用除烃净化空气作载气色谱流程示意图（二）光电离检测法（二）光电离检测法

十、挥发性有机物十、挥发性有机物 (VOCs)(VOCs) 和甲醛的测定和甲醛的测定 VOCsVOCs 是指室温下饱和蒸气压超过是指室温下饱和蒸气压超过 133.32Pa133.32Pa 的有的有机物，如苯、卤代烃、氧烃等。机物，如苯、卤代烃、氧烃等。 VOCsVOCs 和甲醛是和甲醛是人们关注的室内空气污染的主要有机物，具有毒人们关注的室内空气污染的主要有机物，具有毒性和刺激性，有的还有致癌作用。性和刺激性，有的还有致癌作用。

（二）甲醛的测定（二）甲醛的测定 酚试剂分光光度法，酚试剂分光光度法， 4-4-氨基氨基 -3--3-联氨联氨 -5--5-巯基巯基三氮三氮杂茂杂茂 (AHMT)(AHMT) 分光光度法，气相色谱法。分光光度法，气相色谱法。

（一）挥发性有机化合物（一）挥发性有机化合物 (VOCs)(VOCs) 的测定的测定冷冻吸附采样，热解析进样，毛细管色谱法。冷冻吸附采样，热解析进样，毛细管色谱法。

图图 3.31 3.31 热解析进样色谱分析流程示意图热解析进样色谱分析流程示意图

十一、其他污染物质的测定十一、其他污染物质的测定 （一）苯系物的测定（一）苯系物的测定 苯系物包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对苯系物包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯等，可经富集采样，解吸，用二甲苯、间二甲苯等，可经富集采样，解吸，用气相色谱法测定。气相色谱法测定。 （二）挥发酚的测定（二）挥发酚的测定 常用气相色谱法或常用气相色谱法或 4-4-氨基安替比林分光光度法氨基安替比林分光光度法测定空气中的挥发酚测定空气中的挥发酚 ((苯酚、甲酚、二甲酚等苯酚、甲酚、二甲酚等 )) 。。 （三）甲基对硫磷和敌百虫的测定（三）甲基对硫磷和敌百虫的测定 甲基对硫磷甲基对硫磷 ((甲基甲基 1605)1605) 是国内广泛应用的杀虫是国内广泛应用的杀虫剂，属高毒物质。常用的测定方法有气相色谱法和剂，属高毒物质。常用的测定方法有气相色谱法和盐酸萘乙二胺分光光度法。盐酸萘乙二胺分光光度法。

十二、空气污染指数计算十二、空气污染指数计算 空气污染指数空气污染指数 (API)(API) 是一种向社会公众公布的反映是一种向社会公众公布的反映和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。观和使用方便的优点。 根据我国城市空气污染的特点，以根据我国城市空气污染的特点，以 SOSO22 、、 NONOxx 和和 TT

SPSP 作为计算作为计算 APIAPI 的暂定项目，并确定的暂定项目，并确定 APIAPI 为为 5050 、、100100 、、 200200 时，分别对应于我国空气质量标准中日时，分别对应于我国空气质量标准中日均值的一、二、三级标准的污染浓度限值，均值的一、二、三级标准的污染浓度限值， 500500 则则对应于对人体健康产生明显危害的污染水平。 对应于对人体健康产生明显危害的污染水平。

某种污染物的污染分指数 (Ii)按下式计算：

式中： Ci， Ii—— 分别为第 i 种污染物的浓度值和污染分指数值； ci,j， Ii,j —— 分别为第 i 种污染物在 j 转折点的极限浓度值和污

染分指数值 (查表 3.8 )；ci,j+1， Ii,j+1 —— 分别为第 i 种污染物在 j+1 转折点的浓度极限值和

污染分指数值。

jijijijiji

jiii III

cccc

I ,,1,.,1,

, )()(

)(

空气污染指数的计算空气污染指数的计算

表 3.8 空气污染指数分级浓度限值污染指数 污染物浓度 /（ mg·m-3）

API SO2

(日均值 )NO2

(日均值 )

PM10

(日均值）TSP

(日均值）SO2

(小时均值）NO2

(小时均值 )CO

(小时均值 )O3

(小时均值 )

50 0.050 0.080 0.050 0.120 0.25 0.12 5 0.120

100 0.150 0.120 0.150 0.300 0.50 0.24 10 0.200

200 0.800 0.280 0.250 0.500 1.60 1.13 60 0.400

300 1.600 0.565 0.420 0.625 2.40 2.26 90 0.800

400 2.100 0.750 0.500 0.875 3.20 3.00 120 1.000

500 2.620 0.940 0.600 1.000 4.00 3.75 150 1.200

 

表 3.9 空气污染指数范围及相应的空气质量级别污染指数 质量级别 质量描述 对健康的影响 对应空气质量的适用范围0～ 50 Ⅰ 优 可正常活动 自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区51～ 100 Ⅱ 良 可正常活动

为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村101～ 200 Ⅲ 轻污染 长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状 特定工业区201～ 300 Ⅳ 中污染 一定时间接触后，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状≥300 Ⅴ 重污染 健康人明显强烈症状，降低运动耐受力，提前出现某些疾病

第五节 颗粒物的测定第五节 颗粒物的测定

TSP 采样器

一、总悬浮颗粒物一、总悬浮颗粒物 (TSP)(TSP) 的测定的测定 滤膜捕集——重量法 用抽气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，根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，即可计算 TSP 的浓度。 根据采样流量不同分为大流量、中流量和小流量采样法。

图图 3.32 3.32 采样器流量校准示意图采样器流量校准示意图

二、可吸入颗粒物二、可吸入颗粒物 (PM(PM1010)) 的测定的测定 可吸入颗粒物主要是指通过人的咽喉进入肺部的气管、支气管区和肺泡的那部分颗粒物，具有 D

50( 质量中值直径 )=10μm 到上截止点 30μm 的粒径范围，常用 PM10表示。 测定方法：重量法、压电晶体差频法、光散射法。

（二）压电晶体差频法（三）光散射法

图图 3.33 3.33 石英晶体石英晶体 PMPM1010 测定仪工作原理示意图测定仪工作原理示意图

（一）重量法

三、灰尘自然沉降量及其组分的测定三、灰尘自然沉降量及其组分的测定 该指标系指在空气环境条件下，单位时间靠重力该指标系指在空气环境条件下，单位时间靠重力自然沉降落在单位面积上的颗粒物量自然沉降落在单位面积上的颗粒物量 (( 简称降简称降尘尘 )) 。。 灰尘自然沉降量用重量法测定。有时还需要测定灰尘自然沉降量用重量法测定。有时还需要测定降尘中的可燃性物质、可溶性和非水溶性物质、降尘中的可燃性物质、可溶性和非水溶性物质、灰分以及某些化学组分。灰分以及某些化学组分。