环境监测课程设计.docx
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环境监测课程设计.docx
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环境监测课程设计
环境监测课程设计
校园空气质量监测方案设计
姓名
班级
专业环境工程
指导教师
洛阳理工学院
目录
第1章监测背景........................................................................................4
第2章资料收集........................................................................................4
2.1基础资料收集................................................................................4
2.1.1学校资料的收集......................................................................4
2.1.2监测标准资料的收集..............................................................6
第3章采样点的设置...........................................................................6
3.1针对基础实验楼.......................................................................7
3.2针对家属院、办公区及教学区................................................7
3.3针对食堂...................................................................................8
3.4针对校园扬尘...........................................................................9
第4章检测项目........................................................................................9
第5章采样时间和采样频率以及相应监测方法...............................10
第6章样品的采集和保存.......................................................................11
6.1二氧化硫的采集和保存............................................................11
6.2氮氧化物的采集和保存............................................................11
6.3TSP的采集和保存.........................................................................12
第7章样品的预处理.................................................................................12
7.1二氧化硫的预处理...................................................................12
7.2氮氧化物的预处理..................................................................13
7.3TSP的预处理.................................................................................13
第8章评价方法,质量保证及实施计划...............................................14
8.1二氧化硫.........................................................................................14
8.1.1校准曲线的绘制.................................................................15
8.1.2样品测定.............................................................................16
8.1.3数据处理.................................................................................16
8.1.4质量保证.................................................................................17
8.2氮氧化物..................................................................................17
8.2.1标准曲线的绘制.....................................................................18
8.2.2空白试验和样品的测定........................................................18
8.2.3数据处理................................................................................19
8.2.4质量保证................................................................................20
8.3TSP.............................................................................................20
8.3.1具体计划................................................................................20
8.3.2数据处理................................................................................21
8.3.3质量保证................................................................................21
第9章采样体积换算成标准体积..........................................................22
参考文献....................................................................................................23
1.监测背景
通过对洛阳理工学院东校区的空气中主要污染物进行定期或连续的质量监测,判断校区空气质量是否符合我国《环境空气质量标准》或环境规划目标的要求,为学校空气质量评价提供可靠依据。
同时也通过这次监测方案的设计,让我们大家更深刻地了解我们身边的空气质量状况,懂得该如何去进行空气质量的监测,明白空气中的主要污染物的来源及其扩散途径和形式。
本次的设计方案以我们本校区作为监测地点,依据《环境空气质量监测标准》,再参考一些相关的文献,最后汇总得出最终的设计方案。
2.资料收集
2.1基础资料收集
2.1.1学校资料的收集
A.学校概况
洛阳理工学院东校区位于洛阳市洛龙区王城大道旁,洛龙区位于洛阳新区核心区,是洛阳市六大主城区之一。
学校四周大多为居民楼,部分居民楼还在建设当中,四周的车流量较大,货车经过较多。
学校内部的功能区较为复杂,人口密度和活动频率较大,因此校内的空气污染物种类复杂,分布也较为复杂。
B.污染源分布及排放情况
学校内的功能区主要包括:
教学区,学生宿舍,办公区,实验楼,家属院,建筑施工区,食堂,澡堂,运动场,校园绿化带以及学校周围的小摊小店等。
学校空气中的主要污染物的来源,主要来自:
实验楼里做实验所产生的实验气体;家属院,办公区及教学区的汽车尾气排放;食堂烹饪油烟排放以及校内人员活动带起的扬尘。
C.地形及气象资料
洛阳市地处九州腹地,位于中国第二阶梯与第三阶梯交界带,欧亚大陆桥东段,东西长约179公里,南北宽约168公里。
横跨黄河中游南北两岸,东邻郑州,西接三门峡,北跨黄河与焦作接壤,南与平顶山、南阳相连。
地势西高东低,境内山川丘陵交错,地形复杂多样,其中山区面积占45.51%,丘陵面积占40.73%,平原面积占13.8%。
洛阳市属亚热带向暖温带过渡地带,季风环流明显,因此,四季温度和风向变化较显著。
洛阳市气候特点是:
四季分明,冬季寒冷雨雪少,春季干旱大风多,夏季炎热多雨且集中,秋季晴和日照长。
从风向看,冬季盛行偏北风,寒冷干燥;夏季盛行偏南风,炎热多雨,季风气候明显。
从气况上看,洛阳四季分明,春夏秋冬平均气温分别是12.3℃~15.2℃,22.9℃~26.6℃,12.3℃~14.9℃,0.5℃~2.0℃,年平均气温:
14.7℃,可称春暖、夏热、秋凉、冬寒。
从降雨上看,年平均降雨量600-700毫米,降雨多在7、8、9三个月,明显表现出冬春干燥少雨,夏秋雨水集中,总体表现为春干、夏丰、秋润、冬少。
D.土地利用和功能区的划分
对于洛阳理工学院东校区的大气质量监测主要是以功能区划分为依据,学校内的功能区主要包括:
教学区,学生宿舍,办公区,实验楼,家属院,建筑施工区,食堂,澡堂,运动场,校园绿化带以及学校周围的小摊小店等。
E.学校平面图
图2-1洛阳理工学院王城校区平面图
2.1.2监测标准资料的收集
A.环境空气质量标准(2012年)(GB3095-2012)
B.环境空气质量监测规范(试行)
C.环境空气采样技术导则
D.环境空气质量功能区划分原则与技术方法(HJ/T14-1996)
E.环境空气质量手工监测技术规范教程(HJ/T194-2005)
F.环境空气总悬浮颗粒物的测定(GB/T15432-1995)
G.环境空气二氧化硫的测定(HJ482-2009)
H.环境空气氨氮化物的测定(HJ419-2009)
3.采样点的设置(红点即为采样点)
3.1针对基础实验楼(由于校园环境区域跨度较小,且每个小功能区内的污染物排放对整体空气质量影响较小,所以总体上采用按功能区进行采样点设置,就在诸如食堂、试验楼所在功能区选取一个代表性采样点即可,采样点应该符合地界开阔,无较大树木等条件,不需要在每个功能区再设置多个采样点!
)
图3—1实验楼平面图
布点原则:
由于基础实验楼的多个排气口分布比较均匀,因此适合采用网格布点法。
具体要求:
将监测区域划分成若干均匀网格分布,采样点设在两条直线的交点处。
网络大小根据污染强度、人口分布及人力、物力条件等确定。
3.2针对家属院、办公区及教学区
家属院:
图3—2家属院平面图
办公区及教学区:
图3—3办公区及教学区平面图
布点原则:
此区域没有明显的污染源,采用功能区布点法在密集的建筑门口设采样点。
3.3针对食堂
图3—4一食堂平面图图3—5二食堂平面图
布点原则:
由于该处为主要污染源,且食堂排气口分布较为规则,适合采用网格布点法,并与下风口处多设采样点。
具体要求:
将监测区域分为若干均匀网格分布,采样点设在两条直线交点处。
网格大小根据排气口、地理环境等确定。
3.4针对校园扬尘
分别于致远路、畅远路、文化广场、镜月广场、体育馆建设工地、图书馆建设工地六个区域设置采样点。
布点原则:
此项目无固定污染源,分别就人流量较大的区域或道路及产生扬尘较大的建设工地设置采样点。
4.监测项目
表4-1监测项目
地点
监测项目
选择监测项目的原因
食堂
TSP
食堂在进行烹饪的时候,其油烟中含有大量颗粒物质,四散到周围的空气中,使得周围的空气TSP量增加。
家属院、办公区及教学区
氨氮化合物
在这个区域汽车数量较多,而氮氧化物为汽车尾气排放的主要污染物之一。
基础实验楼
SO2
化学实验产生的气体因实验内容不同种类较多,成分较为复杂。
含有大量的污染气体。
其中的SO2所造成的危害更为严重
5.采样时间和采样频率以及相应监测方法
表5-1采样时间和采样频率以及相应监测方法
监测项目
采样时间和频率
监测方法
二氧化硫
(SO2)
短时间采样:
采样时间为45min——1h;
甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法;
氮氧化物(NOx)
短时间采样:
1h以内,采样流量为0.2L/min,误差小于±5%。
将吸收液温度保持在20±4℃。
盐酸萘乙二胺分光光度法;
TSP
每天连续采样24h,
重量法
6.样品的采集和保存
采集空气样品的方法有直接采样法和富集(浓缩)采样法两类。
当大气中的被测组分浓度较高,或者监测方法灵敏度高时,直接采样法即可满足监测分析要求;当空气中的污染物浓度在一个比较低的浓度值(10-9~~10-6),直接采样法往往不能满足分析方法检出限的要求,故需要用富集采样法对空气中的污染物进行浓缩。
本次设计中,对空气中二氧化硫(SO2),氮氧化物(NOx),TSP的测定,所用的是富集(浓缩)采样法。
6.1二氧化硫的采集和保存
短时间采样:
采用内装10ml吸收液的多孔玻板吸收管,以0.5L/min的流量采气45min~60min。
吸收液温度保持在23℃~29℃范围。
现场空白:
将装有吸收液的采样管带到采样现场,除了不采气之外,其他环境条件与样品相同。
样品的保存:
在样品采集、运输和储存过程中应避免阳光照射;
6.2氮氧化物的采集和保存
短时间采样:
(1h以内)取两支内装10.0ml吸收液的多孔玻板吸收瓶和一支装5~10ml酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶(液柱高度不低于80mm),用尽量短的硅橡胶将氧化瓶串联在二支吸收瓶之间,以0.4L/min流量采气4~24L。
现场空白:
将装有吸收液的吸收瓶带到采样现场,与样品在相同的条件下保存,运输,直至送交实验室分析,运输过程中应注意防止沾污;要求每次采样至少做2个现场空白测试,若空白检验超过控制范围,则这批样品作废。
样品保存:
样品采集,运输及存放过程中避光保存,样品采集后尽快分析。
若不能即使测定,将药品于低温暗处存放,样品在30℃暗处存放,可稳定8h;在20℃暗处存放,可稳定24h;于0~4℃冷藏,至少可稳定3d。
6.3TSP的采集和保存
借助具有一定切割特性的采样器,以恒速抽取一定体积的空气,空气中粒径小于100μm的悬浮颗粒被截留在已恒重的滤膜上。
采样开始时,先将已恒重的滤膜用镊子取出毛面向上,平放在采样头的网板上(网板上事先用纸擦净),放上滤膜夹,拧紧采样器顶盖,然后开机采样,调节采样流量为100L/min。
采样结束后,用镊子将已采样滤膜毛面向里,对折两次成扇形放回专用袋。
记下采样日期和采样地点,记录采样期的温度、压力。
滤膜纸袋放入干燥器内,按滤膜准备一样再次称到恒重。
根据采样前后滤膜质量之差及采样体积,可计算出总悬浮颗粒物的质量浓度,滤膜经处理后,也可进行颗粒物组分分析。
7.样品的预处理
7.1二氧化硫(SO2)样品预处理
依据HJ482号文件标准,本标准的主要干扰物为氮氧化物、臭氧及某些重金属元素。
采样后放置一段时间可使臭氧自行分解;加入氨磺酸钠溶液可消除氮氧化物的干扰;吸收液中加入磷酸及环已二胺四乙酸二钠盐可以消除或减少某些金属离子的干扰。
10mL样品溶液中含有50μg钙、镁、铁、镍、镉、铜等金属离子及5μg二价锰离子时,对本方法测定不产生干扰。
当10mL样品溶液中含有10μg二价锰离子时,可使样品的吸光度降低27%。
7.2氮氧化物样品预处理
依据HJ419号文件标准,在空气中,二氧化硫的的质量浓度为氮氧化物质量浓度的30倍时,对二氧化氮的测定产生负干扰;空气中的过氧乙酰硝酸酯对二氧化氮的测定产生正干扰;空气中臭氧浓度超过0.25mg/m3,对二氧化氮的测定产生负干扰,采样时在采样瓶入口端串接一段15-20cm长硅橡胶管,以去除干扰。
7.3TSP样品预处理
在启用采样器前,要看看所使用的采样器是否是刚刚购置的或刚维修后的采样器,如果是,则要先进行流量校准。
正常使用的采样器每月需进行一次流量校准。
计算采样器工作点的流量:
采样器应工作在规定的采样流量下,该流量称为采样器的工作点,在正式采样前需调整采样器,使其工作在正确的工作点上,按下述步骤进行:
采样器采样口的抽风速度W为0.3m/s。
大流量采样器的工作点流量QH(m3/min)为
QH=1.05(7—1)
中流量采样器的工作点流量QM(L/min)为
QM=6000W/A.(7—2)
式中:
A——采样器采样口截面积.m2。
将QM或QH计算值换算成标况下的流量QHN(m3/min)或QMN(L/min)
QHN=(QHPTN)/(TPN)(7—3)
QMN=(QMPTN)/(TPN)(7—4)
log10P=log10101.3-h/18400(7—5)
式中:
T——测试现场月平均温度,K;
PN——标况压力,101.3kpa;
TN——标况温度,273K;
P——测试现场平均大气压,kpa;
h——测试现场海拔高度,m。
将式(7-6)中QN用QHN或QMN代入,求出修正项Y,再按式(7-7)计算
H(pa)
Y=BQN+A(7—6)
式中斜率B和截距A由孔口流量计的标定部门给出。
H=(Y2PNT)/(PTN)(7—7)
采样器工作点流量的校准:
打开采样头的采样盖,按正常采样位置,放一张干净的采样滤膜,将孔口流量计的接口与采样头密封连接,孔口流量计的取压口接好压差计。
接通电源,开启采样器,待工作正常后,调节采样器,使孔口流量计压差值达到上式(7-7)计算的
H值。
8.评价方法、质量保证和实施计划
8.1二氧化硫
在采样点得到采样数据和采样样品后,立即将得到的数据和样品带回实验室,准备进行后续的样品分析。
首先要进行校准曲线的绘制,以标准色列二氧化硫的质量浓度为横坐标,相应吸光度为纵坐标,得到一条校准曲线,并求出这个曲线相对应的斜率和截距。
然后再测得取回样品的吸光度,通过校准曲线得到相应的二氧化硫质量浓度。
最后在通过查国家标准判断洛阳理工东校区空气中的二氧化硫质量浓度是否达标。
8.1.1校准曲线的绘制
取16支10ml具塞比色管,分A、B两组,每组7支,分别对应编号。
A组按表8-1配置校准系列:
表8-1二氧化硫校准系列
管号
0
1
2
3
4
5
6
二氧化硫标准溶液(ml)
0
0.50
1.00
2.00
5.00
8.00
10.00
甲醛缓冲吸收液(ml)
10.0
9.50
9.00
8.00
5.00
2.00
0
二氧化硫含量(ug/10ml)
0
0.50
1.00
2.00
5.00
8.00
10.00
在A组各管中分别加入0.5ml安磺酸钠溶液和0.5ml氢氧化钠溶液,混匀。
在B组各管中分别加入1.00ml盐酸副玫瑰苯胺贮存液(PRA)。
将A组各管的溶液迅速地全部倒入对应编号并盛有PRA溶液的B管中,立即加塞混匀后放入恒温水浴装置中显色。
在波长577nm处,用10nm比色皿,以水为参比测量吸光度。
以空白校正后各管的吸光度为纵坐标,以二氧化硫的质量浓度(ug/10ml)为横坐标,用最小二乘法建立校准曲线的回归方程。
显色温度与室温之差不应超过3℃。
根据季节和环境条件按表8-2选择合适的显色温度与显色时间:
表8-2显色温度与显色时间
显色温度,℃
10
15
20
25
30
显色时间,min
40
25
20
15
5
稳定时间,min
35
25
20
15
10
实际空白吸光度A。
0.030
0.035
0.040
0.050
0.060
8.1.2样品测定
样品溶液中如有混浊物,则应离心分离除去;样品放置20min,以使臭氧分解。
短时间采集的样品:
将吸收管中的样品溶液移入10min比色管中,用少量的甲醛吸收液洗涤吸收管,洗液并入比色管中并稀释至标线。
加入0.5ml氨磺酸钠溶液,混匀,放置10min以除去氮氧化物的干扰。
以下步骤同校准曲线的绘制。
8.1.3数据处理
空气中二氧化硫的质量浓度,按公式(8—3)计算:
(8—3)
式中:
——空气中二氧化硫的质量浓度,mg/m3;
A——样品溶液的吸光度;
Ao——试剂空白溶液的吸光度;
b——校准曲线的斜率,吸光度·10ml/ug;
——校准曲线的截距(一般要求小于0.005);
Vt——样品溶液的总体积,ml;
Va——测定时所取试样的体积,ml;
V。
——换算成标准状态下(101.325kpa,273K)的采样体积,L。
计算结果准确到小数点后三位
8.1.4质量保证
空白检验:
在一批现场采样中,应留有两个采样管不采样,并按其他样品管一样对待,作为采样过程中空白检验,若空白检验超过控制范围,则这批样品作废。
多孔玻板吸收管的阻力为6.0kPa±0.6 kPa,2/3玻板面积发泡均匀,边缘无气泡逸出;采样时吸收液的温度在23℃~29℃时,吸收效率为100%。
10℃~15℃时,吸收效率偏低5%。
高于33℃或低于9℃时,吸收效率偏低10%;每批样品至少测定2个现场空白。
即将装有吸收液的采样管带到采样现场,除了不采气之外,其他环境条件与样品相同。
当空气中二氧化硫浓度高于测定上限时,可以适当减少采样体积或者减少试料的体积;如果样品溶液的吸光度超过标准曲线的上限,可用试剂空白液稀释,在数分钟内再测定吸光度,但稀释倍数不要大于6;显色温度低,显色慢,稳定时间长。
显色温度高,显色快,稳定时间短。
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