大氣污染監測

大氣污染監測是指間斷或連續地測定大氣中污染物的濃度、來源和分佈，研究、分析大氣污染現狀和變化趨勢的工作。監測任務 主要是：①對大氣中的主要污染物進行定期的或連續的監測，在大量數據基礎上評價大氣環境質量現狀及其發展趨勢;；②對向大氣排放污染物的污染源進行監督性監測，判斷其是否符合國家規定的大氣污染物排放標準，並及時提出控制污染物排放的措施； ③評價大氣污染治理設施的環境效果等。 ^[1] 

大氣污染

大氣是指包圍在地球周圍的氣體，其厚度達1000~1400km。其中，對人類及生物生存起着重要作用的是近地面約10km內的氣體層（對流層），常稱這層氣體為空氣層。空氣層的質量佔大氣總質量的95%左右。在大氣污染監測中，“大氣”一般指“空氣”。大氣是由多種物質組成的混合物。清潔乾燥的大氣主要組分（體積比例）是氮78.06%、氧20.95%、氬0.93%。這三種氣體的總和約佔總體積的99.94%。此外大氣中還往往含有水蒸氣，從0.02%到0.46%不等。

隨着工業及交通運輸等事業的迅速發展，特別是煤和石油的大量使用，已產生了大量有害物質，如煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物等。這些有害物質持續不斷地排放到大氣中。當其含量超過環境所能允許的極限並持續一定時間後，就會改變大氣，特別是空氣的正常組成，破壞自然的物理、化學和生態平衡體系，從而危害人們的生活、工作和健康，損害自然資源及財產、器物等。這種情況即被稱為大氣污染或空氣污染。

大氣污染的特點

與其他環境要素中的污染物質相比較，大氣中的污染物質具有隨時間、空間變化大的特點。瞭解該特點，對於獲得正確反映大氣污染實況的監測結果具有重要意義。空氣污染物的時空分佈及其濃度與污染物排放源的分佈、排放量及地形、地貌、氣象等條件密切相關。污染物的類型、排放規律及污染物的性質不同，其時空分佈特點也不同。就污染物的性質而言，質量輕的分子態或氣溶膠態污染物高度分散在空氣中，易擴散和稀釋，隨時空變化快；質量較重的塵、汞蒸氣等，擴散能力差，影響範圍較小。為反映污染物濃度隨時間變化，在大氣污染監測中提出時間分辨率的概念，要求在規定的時間內反映出污染物濃度變化。例如，瞭解污染物對人體的急性危害，要求分辨率為3min；瞭解化學煙霧劑對呼吸道的刺激反應，要求分辨率為l0min。在“環境空氣質量標準”中，要求測定污染物的瞬時最大濃度及日平均、月平均、季平均、年平均濃度，也是為了反映污染物隨時間變化的情況。

大氣污染的分類

大氣污染源可分為自然源和人為源兩種。自然污染源是由於自然現象造成的，如火山爆發、森林火災等。人為污染源是由於人類的生產和生活活動造成的，是大氣污染的主要來源，主要有工業企業排放的廢氣，如粉塵、S0₂、NO₂、CO、CO₂等．其次是工業生產過程中排放的多種有機和無機的污染物質。家庭爐灶與取暖設備是人類生活排放的廢氣的主污染源。

目前已確認的大氣污染物有100多種，這些污染物以分子狀和粒子狀兩種狀態分佈於大氣中。分子狀污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、鹵代烴、碳氫化合物等。粒子狀污染物主要有降塵、總懸浮顆粒物、飄塵等。由於大氣污染與氣象條件密切相關，因而在大氣污染監測中應包括風向、風速、氣温、氣壓、太陽輻射強度、相對濕度等氣象參數的測定。大氣污染監測是大氣質量監測的基礎。 ^[2] 

目的

大氣環境是人類賴以生存和發展的必要條件，保護和改善大氣環境質量對於促進人類社會、經濟的發展以及保障人體健康都具有十分重要的意義。而對大氣環境的保護與監督有賴於大氣環境監測。大氣環境監測的目的可以概括為以下幾個方面：第一，通過大氣監測來準確、及時地反映人氣環境質量狀況，以便有效地貫徹執行國家頒佈的《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）和大氣污染物排放標準等有關標準、政策和法規。第二，通過對大氣環境的主要污染物質進行定期或連續的監測，積累大氣環境質量的基礎數據，在此基礎上評價大氣環境質量狀況。第三，通過大氣環境監測分析來評價大氣污染防治措施的效果，研究大氣環境質量的變化規律及發展趨勢，為開展大氣環境保護以及預測、預報工作提供基礎數據。第四，為各有關部門執行大氣的各項環境法規，開展環境質量管理、環境科學研究以及修訂大氣環境質量標準提供準確可靠的數據和資料。 ^[3] 

原理

大氣污染物的載體是具有流動性和瀰漫性的空氣，污染物含量又隨時空變化，污染源也不同。大氣監測一般採用連續自動監測技術為主導，以自動採樣和被動式吸收採樣一實驗室分析為基礎。為了保證監測結果的有效性，大氣監測應包括調研、布點、採樣和測試4步。

通過調研，首先弄清監測區內污染源的類型、數量、位置、排放的主要污染物及排放量，合理佈設採樣點。採樣點數目由經濟投資和精度要求來決定。一般根據監測範圍大小、污染物的空間分佈特徵、人口分佈及密度、氣象、地形及經濟條件等因素綜合考慮確定具體數目。對大多數空氣質量監測來説，健康影響是個普遍考慮的問題，因此設立監測點必須保證監測能如實地反映公眾在污染物中的暴露情況。

採樣法分為直接採樣法和富集濃縮採樣法兩類。 ^[2] 

大氣樣品的採集和前處理

大氣中的污染物具有時間分佈、空間分佈和擴散遷移的特點．它的濃度受到風向、風速、湍流、氣温、氣壓、濕度和地形等因素的影響，很難確定某一固定的採樣位置。應根據測定目的、污染物的理化性質、污染物的排放現狀和當時的氣象條件等實際情況選擇妥當的採樣位置。採樣一般應遵循下列幾條規則：

（l）在室外採樣時，必須在周圍沒有樹木、高大建築物和其他掩蔽物的平坦地帶，距離地面50-180cm高度採集沒有沉降作用的大氣樣品。

（2）在室內採樣時，應在生產及工作人員的休息場所，離地面150cm高度採集人的呼吸帶樣品。

（3）採集降塵樣品時一般應在離地面500釐米以上或在四周開闊的建築物頂上採樣，不要靠近污染源、建築工地和附近的大煙囱，避免風沙和地面灰塵等影晌。

（4）採集煙氣樣品時，應採集氣流比較穩定、煙塵濃度比較均勻的樣品，採集位置應選擇在有電源、操作比較方便和氣流穩定的垂直管段中，而不應該在彎曲、接頭、閥門和鼓風機前後採樣。

（l）氣體採樣方法氣體樣品常用的採樣方法有直接採樣法和濃縮採樣法

①直接採樣法：適用於大氣污染物濃度較高的樣品；高靈敏度的分析側定方法；不易被液體吸收劑吸收或固體吸附劑吸附的污染氣體和蒸汽。包括充氣法，以塑料袋或球膽作採樣容器，並用注射器、手抽氣筒或壓氣球將大氣樣品注人塑料袋或球膽中置換法，將具有活塞的採氣管或採氣瓶連接在抽氣動力上進行抽氣，將容器內原有氣體置換出來；真空採樣法，用真空泵將採氣瓶抽成真空，再慢慢注人被採集的樣品。

②濃縮採樣法：讓採集的大氣樣品，通過吸收或吸附，將大氣中污染物吸收或阻留。大氣中的污染物濃度較低或所用分析方法靈敏度較低以及污染物的毒性又較大時，常用這種方法採樣。

（2）氣溶膠採樣方法氣溶膠最常用的方法是沉降法和過濾法

沉降法包括自然沉降和靜電沉降；過濾法主要用濾紙或濾膜過濾空氣，將空氣中懸浮的顆粒物質阻留在濾紙或濾膜卜，再對其進行分析。

（3）綜合採樣法

大多數的情況下，空氣樣品氣體和氣溶膠不是單一存在的，因此，多采用綜合採樣方法，所謂綜合採樣方法就是用一種方法將兩種狀態的污染物同時採集下來。例如，浸漬試劑濾料、泡沫塑料、多層濾料以及環形擴散管與濾料組合的採樣方法。

①浸漬試劑濾料法：用某種化學試劑浸漬在濾紙（或濾膜）上，作為採樣濾料，在採樣過程中，空氣污染物與濾料上的試劑迅速起化學反應，就會將以氣態存在的被測物有效地採集下來，這種濾料稱作浸漬試劑濾料。它具有物理和化學兩種作用，能同時將氣態和顆粒物質一併採集下來。浸漬試劑濾料的採樣效率一般都很高，應用範圍也比較廣。

②泡沫塑料採樣法：聚氮基甲酸酯泡沫塑料比表面積大，通氣阻力小，適用較大流量採樣，常用於採集半揮發性的污染物。

③多層濾料法：用兩層或三層濾料串聯組成一個濾料組合體，第一層濾料可用玻璃纖維濾紙或其他有機合成纖維濾料，採集顆粒物；第二層濾料可用浸漬試劑濾紙，採集通過第一層的氣體污染物成分。例如，空氣中氟化物污染的測定。 ^[4] 

大氣樣品中的一些氣體（O2、CO2、H2S、SO2等）可以在其中加入穩定劑；但大氣中的污染物組成複雜，性質不穩定，容易發生轉化或化學反應，難於保存，所以有時要進行樣品前處理。前處理的方法很多：溶劑提取法，選擇合適的有機溶劑能夠提取大氣中的多環芳烴、酚類以及胺類等污染物；大氣漂塵中的多環芳烴還可以用真空昇華的方法，即用有機溶劑析出在昇華管上．再將其解析。此外，用超聲波提取、高温灰化法、熔融分解法和濕法分解法等方法都可以對不同的大氣樣品進行前處理。 ^[5]