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文檔簡介

第二章空氣樣品的采集空氣樣品(Airsample)具有流動性和易變性,空氣中有害物質(zhì)的存在狀態(tài)、濃度及其分布易受氣象條件的影響而發(fā)生變化,因此要正確地反映空氣污染的程度、范圍和動態(tài)變化的情況,必須正確采集空氣樣品??諝鈽悠返牟杉瓌t是根據(jù)監(jiān)測目的和檢驗項目,采集具有代表性,能反映采樣現(xiàn)場真實情況的樣品,以保證空氣理化檢驗結(jié)果的可靠性。樣品的代表性和真實性為此,在對采樣現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上,應(yīng)該選擇好采樣點、采樣時間和頻率;根據(jù)待測物在空氣中的存在狀態(tài)、理化性質(zhì)、濃度和分析方法的靈敏度選擇合適的采樣方法和采樣量;正確使用采樣儀器,并建立相應(yīng)的空氣采樣質(zhì)量保證體系,在采樣過程中盡量避免采樣誤差,才能得到能反映采樣點真實情況,具有代表性的樣品。在樣品的采集、運輸、貯存、處理和分析等過程中應(yīng)防止空氣樣品中待測組分的理化性質(zhì)改變,力求其穩(wěn)定,不變質(zhì),不受污染,并保證采集一定的樣品量,以滿足分析方法的要求。本章內(nèi)容本章將根據(jù)檢測目的不同,按大氣、工作場所和室內(nèi)環(huán)境分別闡述空氣樣品采樣點的選擇;根據(jù)待測物在空氣中的存在狀態(tài),按空氣中氣態(tài)、氣溶膠和兩種狀態(tài)共存的污染物分別介紹空氣樣品的采集方法和原理以及最小采氣量和采樣效率等基本概念。第一節(jié)采樣點的選擇采集空氣樣品的地點稱為采樣點(samplingsite)。采樣點的選擇是否正確,直接關(guān)系到所采集樣品的代表性和真實性。根據(jù)空氣理化檢驗?zāi)康牟煌?,選擇的采樣點也不相同。本節(jié)將分別從大氣、工作場所空氣和室內(nèi)空氣三方面闡述空氣樣品采樣點的選擇。一、大氣樣品采樣點的選擇通常大氣污染監(jiān)測的目的主要是:①通過對大氣環(huán)境中主要污染物進行定期或連續(xù)地監(jiān)測,判斷大氣質(zhì)量是否符合我國的大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并對大氣環(huán)境質(zhì)量狀況作出評價。②研究大氣質(zhì)量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢,為開展大氣污染的預(yù)測預(yù)報工作提供依據(jù)。③研究大氣環(huán)境污染與人體健康的關(guān)系,為修訂大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。(一)大氣污染采樣調(diào)查大氣污染是由固定污染源和流動污染源排放的污染物擴散造成的,而污染物的擴散又直接與排放量、時間和空間有關(guān),受氣象、季節(jié)、地形等因素的影響極大。對所檢測區(qū)域的污染源、主要污染物等情況進行全面調(diào)查;了解采樣地區(qū)的功能、人口分布及流行性疾病等資料;掌握該地區(qū)所處的地理位置、氣象條件(包括風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、溫度變化和溫度的垂直分布)、和地形情況。綜合考慮上述因素的影響,正確選擇空氣樣品的采樣點,使采集的樣品具有代表性和真實性。風(fēng)向、風(fēng)速和污染物排放高度的影響由于風(fēng)向、風(fēng)速和污染物排放高度的不同,大氣污染物對其周圍區(qū)域的空氣污染程度影響很大,因此選擇采樣點時應(yīng)首先考慮到這些因素的影響。1.風(fēng)向和風(fēng)速的影響風(fēng)向通常被分為北、東北、東、東南、南、西南、西和西北八個方位。在長期觀測風(fēng)向的記錄中,從某個方位吹來的風(fēng)的重復(fù)次數(shù)與各個方位吹來的風(fēng)的總次數(shù)的百分比,稱為風(fēng)向頻率。根據(jù)風(fēng)向頻率繪制成風(fēng)向頻率圖(見圖2-1)。風(fēng)向頻率最大的風(fēng)向稱為主導(dǎo)風(fēng)向,簡稱主風(fēng)向。若各方位的平均風(fēng)速差異不大,主風(fēng)向的下風(fēng)向受污染嚴(yán)重。主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng),主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向(東北)受污染嚴(yán)重,污染源的東北區(qū)域是嚴(yán)重污染區(qū)。風(fēng)向頻率最小的東風(fēng)的下風(fēng)向(西方)污染程度最小,是污染最輕的區(qū)域。煙污強度系數(shù)如果各個方位的平均風(fēng)速差異較大時,則必須考慮風(fēng)向和風(fēng)速兩個因素對污染源周圍區(qū)域的綜合影響??捎脽熚蹚姸认禂?shù)來評價,受污染的程度與風(fēng)向頻率成正比,與風(fēng)速成反比。煙污強度系數(shù)的百分比某個方位煙污強度系數(shù)的大小,通常采用煙污強度系數(shù)的百分比來表示。煙污強度系數(shù)百分比是判斷污染程度的指標(biāo)。根據(jù)煙污強度系數(shù)百分比繪制煙污強度系數(shù)圖,可以直觀地表示在污染源周圍的區(qū)域受風(fēng)向和風(fēng)速的綜合影響。

表2-1風(fēng)向頻率和煙污強度系數(shù)指標(biāo)北東北東東南南西南西西北風(fēng)向頻率,%14871214171513平均風(fēng)速,m/s33345666煙污強度系數(shù)4.72.72.33.02.82.82.52.1煙污強度系數(shù)百分比211210131212119由表2-1和圖2-1可見,煙污強度系數(shù)百分比最大的風(fēng)向是北風(fēng),最小的是西北風(fēng),因此受污染最嚴(yán)重的區(qū)域在污染源的南方,污染源的東南方受污染最輕。通常從污染源排出的廢氣受主風(fēng)向影響最大,主風(fēng)向的上風(fēng)向較遠(yuǎn)處為無污染區(qū),常選作無污染的清潔對照采樣點。2.廢氣排出高度的影響廢氣排出高度是指煙囪的有效排出高度,即煙囪本身的高度與煙氣排出后上升高度之和。在其它條件相同時,廢氣有效排出高度越高,煙波接觸地面時的截面越大,排出口的風(fēng)速越大,煙氣中有害物質(zhì)越容易擴散和稀釋,當(dāng)煙氣中的污染物接觸地面時,距離煙囪越遠(yuǎn),其濃度越低。反之,煙氣中有害物質(zhì)越不易擴散和稀釋,地面受到的污染越嚴(yán)重。因此,廢氣經(jīng)煙囪排放時,煙波被推進一定距離后才能接觸地面,煙囪附近地面處廢氣濃度反而較低。當(dāng)廢氣由家用爐灶無組織排放時,廢氣中有害物質(zhì)沿地面擴散,隨距離的增加其濃度降低。(二)采樣點選擇的原則和要求根據(jù)我國《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(大氣和廢氣部分)采樣布點的原則和要求如下:1.采樣點應(yīng)設(shè)在整個監(jiān)測區(qū)域的高、中、低三種不同污染物濃度的地方。2.在污染源比較集中,主風(fēng)向比較明顯時,應(yīng)將污染源的下風(fēng)向作為主要監(jiān)測范圍,布設(shè)較多的采樣點,在其上風(fēng)向布設(shè)對照點。3.工業(yè)較密集的城區(qū)和工礦區(qū),人口密度及污染物超標(biāo)地區(qū),要適當(dāng)增設(shè)采樣點;在郊區(qū)和農(nóng)村,人口密度小及污染物濃度低的地區(qū),可酌情少設(shè)采樣點。4.采樣點的周圍應(yīng)開闊。應(yīng)避免靠近污染源,避免靠近高層建筑物,以免受高層建筑物下旋流空氣的影響,通常采樣點與建筑物的距離應(yīng)大于建筑物高度的兩倍。采樣點周圍無局部污染源,還盡量避開表面有吸附能力的物體(如建筑材料和樹木),間隔至少1m。交通密集區(qū)的采樣點應(yīng)設(shè)在距人行道邊緣至少1.5m。5.采樣高度根據(jù)監(jiān)測目的而定。研究大氣污染對人體健康的危害,采樣點應(yīng)在離地面1.5~2m處;連續(xù)采樣例行監(jiān)測,采樣口高度應(yīng)距地面3~15m;若置于屋頂采樣,采樣點的相對高度在1.5m以上,以減小揚塵的影響。各采樣點應(yīng)該容易接近、安全,并能提供可靠的電源,設(shè)置條件要盡可能一致或標(biāo)準(zhǔn)化,使獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有可比性。(三)采樣布點方法1.扇形布點法適用于孤立的高架點源,而且主導(dǎo)風(fēng)向明顯的地區(qū)。以污染源所在位置為頂點,常年主風(fēng)向的下風(fēng)向的扇形區(qū)域不同距離設(shè)置采樣點,同時在無污染區(qū)選擇對照點。扇形的角度一般為45o,但不能超過90。2.同心圓布點法適用于受單一污染源或多個污染源構(gòu)成一個污染群所影響的地區(qū)布設(shè)采樣點。即以污染群的中心或特定的污染源為中心,在污染源四周不同方位的不同距離地點設(shè)置采樣點。一般在八個方位作射線,作半徑為100~5000m的同心圓,根據(jù)污染源、風(fēng)向頻率、有害物質(zhì)排出高度和排放量以及人力、物力等情況,在不同方位一定范圍內(nèi)設(shè)采樣點。常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向可以多設(shè)一些采樣點。3.網(wǎng)格布點法是將監(jiān)測區(qū)域的地面劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格,采樣點設(shè)在兩條直線的交點處或方格中心。對于有多個污染源,且污染源分布較均勻的地區(qū)常用此法布設(shè)采樣點,它能較好地反映污染物的空間分布。網(wǎng)格的大小視污染程度、人口密度以及人力、物力和財力條件而定。4.功能分區(qū)布點法將監(jiān)測區(qū)域劃分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)和居住混合區(qū)和商業(yè)繁華區(qū)、清潔區(qū)等,再根據(jù)具體污染情況和人力、物力條件,在各功能區(qū)設(shè)置一定數(shù)量的采樣點。清潔對照點一般設(shè)在無污染區(qū)或遠(yuǎn)郊地區(qū),一般在污染較集中的工業(yè)區(qū)和人口較密集的居住區(qū)多設(shè)采樣點。按功能區(qū)劃分布點法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測。立體網(wǎng)點為了掌握污染物的垂直分布情況,對于建筑物沿山坡層層分布的城市,除了設(shè)置水平采樣點外,還需設(shè)置一些垂直采樣點,以形成圓柱形或方柱形立體網(wǎng)點。綜合布點在實際工作中,應(yīng)因地制宜,往往采用以一種布點方法為主,兼用其他方法的綜合布點,使采樣網(wǎng)點布設(shè)更完善合理。自動監(jiān)測系統(tǒng)目前,監(jiān)測大氣污染最有效的方法是建立大氣污染自動監(jiān)測系統(tǒng),即在一個城市、一個區(qū)域或一個國家設(shè)置監(jiān)測網(wǎng),由監(jiān)測中心站控制和指揮一系列的監(jiān)測站,各監(jiān)測站與中心站之間保持自動的信息聯(lián)系。在一個監(jiān)測區(qū)域內(nèi),采樣點設(shè)置數(shù)目應(yīng)根據(jù)監(jiān)測范圍大小、污染物的空間分布特征、人口分布及密度、氣象條件、地形及經(jīng)濟條件等因素綜合考慮確定。(四)采樣時間和頻率采樣時間系指每次采樣從開始到結(jié)束所經(jīng)歷的時間,也稱采樣時段。采樣頻率系指在一定時間范圍內(nèi)的采樣次數(shù)。應(yīng)根據(jù)監(jiān)測目的和我國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-1996)所要求的監(jiān)測項目、污染物分布特征及人力、物力等因素決定。短時間采樣一般短時間采樣,空氣樣品缺乏代表性,監(jiān)測結(jié)果不能反映污染物濃度隨時間的變化,僅適用于突發(fā)污染事件、初步調(diào)查等情況的應(yīng)急監(jiān)測。為增強所采集樣品的代表性,可以采取兩種方式:

一是增加采樣頻率,即每隔一定時間采樣測定一次,取多個試樣測定結(jié)果的平均值為代表值。這種方法適用于人工采樣測定的情況,是目前我國大氣污染常規(guī)監(jiān)測和環(huán)境質(zhì)量評價監(jiān)測所采用的方法。若采樣頻率安排合理、適當(dāng)積累足夠多的數(shù)據(jù),則具有較好的代表性。二是使用自動采樣儀器進行連續(xù)自動采樣,其監(jiān)測結(jié)果能很好地反映污染物濃度的變化,得到任何一段時間(如l小時、1天、1個月、1個季度或1年)的代表值或平均值。根據(jù)我國居住區(qū)大氣的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),通常是檢測空氣中有害物質(zhì)的一次最高容許濃度和日平均最高容許濃度。因此,對城鎮(zhèn)空氣污染狀況調(diào)查時,應(yīng)選擇每天適當(dāng)時間(包括夜間)多次采樣。這樣既可測得空氣污染物的一次最高濃度,也可得到其日平均濃度。二、工作場所采樣點的選擇

(一)工作場所空氣污染情況調(diào)查工作場所指勞動者進行職業(yè)活動的全部地點。為正確選擇采樣點、采樣對象、采樣方法和采樣時機等,必須在采樣前對工作場所進行現(xiàn)場調(diào)查,必要時可進行預(yù)采樣?,F(xiàn)場調(diào)查主要包括:①工作過程中使用的原料、輔料、生產(chǎn)的產(chǎn)品、副產(chǎn)品和中間產(chǎn)物等的種類、數(shù)量、純度、雜質(zhì)及其理化性質(zhì)等。②了解工作流程包括原料投入方式、生產(chǎn)工藝、加熱溫度和時間、生產(chǎn)方式和設(shè)備的完好程度等。③了解工作地點即勞動者從事職業(yè)活動或進行生產(chǎn)管理過程中經(jīng)?;蚨〞r停留的地點,勞動者的工作狀況,人數(shù)、在工作地點停留時間、工作方式、接觸有害物質(zhì)的程度、頻度及持續(xù)時間等。④工作地點空氣中有害物質(zhì)的產(chǎn)生和擴散規(guī)律、存在狀態(tài)、濃度等。⑤工作地點的衛(wèi)生狀況和環(huán)境條件、衛(wèi)生防護設(shè)施及其使用情況、個人防護設(shè)施及使用狀況等。(二)采樣點的選擇工作場所采樣點是指根據(jù)監(jiān)測需要和工作場所狀況,選定具有代表性的、用于空氣樣品采集的工作地點。2004年我國制定了工作場所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測的采樣規(guī)范(GBZ159-2004),包括了工作場所空氣中有毒物質(zhì)和粉塵監(jiān)測的采樣方法,適用于時間加權(quán)平均容許濃度、短時間接觸容許濃度和最高容許濃度的監(jiān)測。1.采樣點的選擇原則工作場所中采樣點應(yīng)該選擇有代表性的工作地點,應(yīng)包括空氣中有害物質(zhì)濃度最高、勞動者接觸時間最長的工作地點。在不影響勞動者工作的情況下,采樣點盡可能靠近勞動者,空氣收集器應(yīng)盡量接近勞動者工作時的呼吸帶(一般離地面1.5m左右)。采樣點應(yīng)設(shè)在工作地點的下風(fēng)向,遠(yuǎn)離排氣口和可能產(chǎn)生渦流的地點。在評價工作場所防護設(shè)備或措施的防護效果時,應(yīng)根據(jù)設(shè)備的情況設(shè)置采樣點,在工作地點勞動者工作時的呼吸帶進行采樣。以觀察措施實施前后,工人呼吸帶的有毒物質(zhì)濃度的變動情況。2.采樣點數(shù)目的確定(1)工作場所按產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程,凡逸散或存在有害物質(zhì)的工作地點,至少應(yīng)設(shè)置1個采樣點。(2)一個有代表性的工作場所內(nèi)有多臺同類生產(chǎn)設(shè)備時,1~3臺設(shè)置1個采樣點;4~10臺設(shè)置2個采樣點;10臺以上,至少設(shè)置3個采樣點。(3)對一個有代表性的工作場所內(nèi),有2臺以上不同類型的生產(chǎn)設(shè)備,逸散同一種有害物質(zhì)時,采樣點應(yīng)設(shè)置在逸散有害物質(zhì)濃度大的設(shè)備附近的工作地點;逸散不同種有害物質(zhì)時,將采樣點設(shè)置在逸散待測有害物質(zhì)設(shè)備處,采樣點的數(shù)目參照(2)的情況確定。(4)勞動者在多個工作地點工作時,在每個工作地點設(shè)置1個采樣點。勞動者的工作是流動時,在其流動的范圍內(nèi),一般每10m設(shè)置1個采樣點。儀表控制室和勞動者休息室,至少設(shè)置1個采樣點。3.采樣時段的選擇在空氣中有害物質(zhì)濃度最高的時段進行采樣,采樣時間一般不超過15min。采樣必須在正常工作狀態(tài)和環(huán)境下進行,避免人為因素的影響??諝庵杏泻ξ镔|(zhì)濃度隨季節(jié)發(fā)生變化的工作場所,應(yīng)將空氣中有害物質(zhì)濃度最高的季節(jié)選擇為重點采樣季節(jié)。在工作周內(nèi),應(yīng)將空氣中有害物質(zhì)濃度最高的工作日選擇為重點采樣日。在工作日內(nèi),應(yīng)將空氣中有害物質(zhì)濃度最高的時段選擇為重點采樣時段。對于職業(yè)接觸限值為最高容許濃度的有害物質(zhì)的采樣,當(dāng)勞動者實際接觸時間不足15min時,按實際接觸時間進行采樣;對于短時間接觸容許濃度的有害物質(zhì)的采樣,采樣時間一般為15min;采樣時間不足15min時,可進行1次以上的采樣;對于時間加權(quán)平均容許濃度的有害物質(zhì)的采樣,根據(jù)工作場所空氣中有害物質(zhì)濃度的存在狀況,可選擇個體采樣或定點采樣,長時間采樣或短時間采樣方法。以個體采樣和長時間采樣為主。個體采樣應(yīng)選擇有代表性的、接觸空氣中有害物質(zhì)濃度最高的勞動者作為重點采樣對象。在所選擇的每個采樣點都應(yīng)采集平行樣品。即在相同條件下,用同一臺采樣器的兩個收集器的進氣口相距5~10cm,同時采集兩份樣品。當(dāng)平行樣品測定結(jié)果的偏差不超過20%時,所采樣品是有效樣品,否則為無效樣品。平行樣品間的偏差計算公式為:式中,平行樣品間的偏差為D;a,b分別為兩個平行樣品的濃度值。如果現(xiàn)場空氣污染物的濃度受周圍環(huán)境影響很大,平行樣品測定結(jié)果的偏差超過了20%,此時可用多次單個采樣分析結(jié)果的平均值或濃度波動范圍來表示現(xiàn)場待測物的濃度。三、室內(nèi)空氣樣品采樣點的選擇根據(jù)我國室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB18883-2003)和民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范(GB50325-2002)對室內(nèi)環(huán)境檢測布點的要求,在監(jiān)測室內(nèi)空

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