大气污染监测方案的制订

大气污染监测方案的制订

制订大气污染监测方案的程序同制订水质监测方案一样，首先要根据监测目的进行调查研究，收集必要的基础资料，然后经过综合分析，确定监测项目，设计布点网络，选定采样频率、采样方法和监测技术，建立质量保证程序和措施，提出监测结果报告要求及进度计划等。

我国制订的《环境监测技术规范》（大气和废气部分）中，规定了大气环境污染监测与污染源监测的目的、布点原则、监测项目、采样方法和监测技术等。下面结合该规范关于大气污染监测方案的基本内容予以展开介绍。

一、监测目的

（1）通过对大气环境中主要污染物质进行定期或连续地监测，判断大气质量是否符合国家制订的大气质量标准，并为编写大气环境质量状况评价报告提供数据。

（2）为研究大气质量的变化规律和发展趋势，开展大气污染的预测预报工作提供依据。

（3）为政府部门执行有关环境保护法规，开展环境质量管理、环境科学研究及修订大气环境质量标准提供基础资料和依据。

二、有关资料的收集

（一）污染源分布及排放情况

通过调查，将监测区域内的污染源类型、数量、位置、排放的主要污染物及排放量一一弄清楚，同时还应了解所用原料、燃料及消耗量。注意将由高烟囱排放的较大污染源与由低烟囱排放的小污染源区别开来。因为小污染源的排放高度低，对周围地区地面大气中污染物浓度影响比大型工业污染源大。另外，对于交通运输污染较重和有石油化工企业的地区，应区别一次污染物和由于光化学反应产生的二次污染物。因为二次污染物是在大气中形成的，其高浓度可能在远离污染源的地方，在布设监测点时应加以考虑。

（二）气象资料

污染物在大气中的扩散、输送和一系列的物理、化学变化在很大程度上取决于当时当地的气象条件。因此，要收集监测区域的风向、风速、气温、气压、降水量、日照时间、相对湿度、温度的垂直梯度和逆温层底部高度等资料。

（三）地形资料

地形对当地的风向、风速和大气稳定情况等有影响，因此，是设置监测网点应当考虑的重要因素。例如，工业区建在河谷地区时，出现逆温层的可能性大；位于丘陵地区的城市，市区内大气污染物的浓度梯度会相当大；位于海边的城市会受海、陆风的影响，而位于山区的城市会受山谷风的影响等。为掌握污染物的实际分布状况，监测区域的地形越复杂，要求布设监测点越多。

（四）土地利用和功能分区情况

监测区域内土地利用情况及功能区划分也是设置监测网点应考虑的重要因素之一。不同功能区的污染状况是不同的，如工业区、商业区、混合区、居民区等。还可以按照建筑物的密度、有无绿化地带等作进一步分类。

（五）人口分布及人群健康情况

环境保护的目的是维护自然环境的生态平衡，保护人群的健康，因此，掌握监测区域的人口分布、居民和动植物受大气污染危害情况及流行性**等资料，对制订监测方案、分析判断监测结果是有益的。

此外，对于监测区域以往的大气监测资料等也应尽量收集，供制订监测方案参考。

三、监测项目

存在于大气中的污染物质多种多样，应根据优先监测的原则，选择那些危害大、涉及范围广、已建立成熟的测定方法，并有标准可比的项目进行监测。美国提出43种空气优先监测污染物；苏联在《居民区大气中有害物质的*大允许浓度》中规定了131种有害物质的限值；我国在《居住区大气中有害物质*高容许浓度》中规定了34种有害物质的限值。对于大气环境污染例行监测项目，各国大同小异，表3－3和表3－4列出我国《环境监测技术规范》中规定的例行监测项目。

表3－3 连续采样实验室分析项目

注：①凡有条件测定飘尘的测点，应尽可能地测定飘尘浓度。测定飘尘的测点，可以不测总悬浮颗粒物，但在报表中要注明。

表3－4 大气环境自动监测系统监测项目

四、监测网点的布设

监测网点的布设方法有经验法、统计法和模式法等。在一般监测工作中，常用经验法。（一）布设采样点的原则和要求

（1）采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。

（2）在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照。

（3）工业较密集的城区和工矿区，人口密度及污染物超标地区，要适当增设采样点；城市郊区和农村，人口密度小及污染物浓度低的地区，可酌情少设采样点。

（4）采样点的周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30°。测点周围无局地污染源，并应避开树木及吸附能力较强的建筑物。交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远处。

（5）各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的监测数据具有可比性。

（6）采样高度根据监测目的而定。研究大气污染对人体的危害，采样口应在离地面1.5—2m处；研究大气污染对植物或器物的影响，采样口高度应与植物或器物高度相近。连续采样例行监测采样口高度应距地面3—15m；若置于屋顶采样，采样口应与基础面有1.5m以上的相对高度，以减小扬尘的影响。特殊地形地区可视实际情况选择采样高度。

（二）采样点数目

在一个监测区域内，采样点设置数目是与经济投资和精度要求相应的一个效益函数，应根据监测范围大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形及经济条件等因素综合考虑确定。世界卫生组织（WHO）和世界气象组织（WMO）提出按城市人口多少设置城市大气地面自动监测站（点）的数目（见表3－5）。我国对大气环境污染例行监测采样点规定的设置数目列于表3－6。

表3-5  WHO和WMO推荐的城市大气自动监测站（点）数目

表3－6 我国大气环境污染例行监测采样点设置数目

（三）布点方法

1.功能区布点法

按功能区划分布点法多用于区域性常规监测。先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通稠密区、清洁区等，再根据具体污染情况和人力、物力条件，在各功能区设置一定数量的采样点。各功能区的采样点数不要求平均，一般在污染较集中的工业区和人口较密集的居住区多设采样点。

2.网格布点法

这种布点法是将监测区域地面划分成若干均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或方格中心。网格大小视污染源强度、人口分布及人力、物力条件等确定。若主导风向明显，下风向设点应多一些，一般约占采样点总数的60％。对于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区，常采用这种布点方法。它能较好地反映污染物的空间分布；如将网格划分的足够小，则将监测结果绘制成污染物浓度空间分布图，对指导城市环境规划和管理具有重要意义。

3.同心圆布点法

这种方法主要用于多个污染源构成污染群，且大污染源较集中的地区。先找出污染群的中心，以此为圆心在地面上画若干个同心圆，再从圆心作若干条放射线，将放射线与圆周的交点作为采样点。不同圆周上的采样点数目不一定相等或均匀分布，常年主导风向的下风向比上风向多设一些点。例如，同心圆半径分别取4、10、20、40km，从里向外各圆周上分别设4、8、8、4个采样点。

4.扇形布点法

扇形布点法适用于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。以点源所在位置为顶点，主导风向为轴线，在下风向地面上划出一个扇形区作为布点范围。扇形的角度一般为45°，也可更大些，但不能超过90°。采样点设在扇形平面内距点源不同距离的若干弧线上。每条弧线上设3—4个采样点，相邻两点与顶点连线的夹角一般取10—20°。在上风向应设对照点。

采用同心圆和扇形布点法时，应考虑高架点源排放污染物的扩散特点。在不计污染物本底浓度时，点源脚下的污染物浓度为零，随着距离增加，很快出现浓度*大值，然后按指数规律下降。因此，同心圆或弧线不宜等距离划分，而是靠近*大浓度值的地方密一些，以免漏测*大浓度的位置。至于污染物*大浓度出现的位置，与源高、气象条件和地面状况密切相关。例如，对平坦地面上50m高的烟囱，污染物*大地面浓度出现的位置与气象条件的关系列于表3－7。随着烟囱高度的增加，*大地面浓度出现的位置随之增大，如在大气稳定时，高度为100m烟囱排放污染物的*大地面浓度出现位置约在烟囱高度的100倍处。

表3－7 50m高烟囱排放污染物*大地面浓度出现位置与气象条件的关系

在实际工作中，为做到因地制宜，使采样网点布设的完善合理，往往采用以一种布点方法为主，兼用其他方法的综合布点法。

五、采样时间和采样频率

采样时间系指每次采样从开始到结束所经历的时间，也称采样时段。采样频率系指在一定时间范围内的采样次数。这两个参数要根据监测目的、污染物分布特征及人力物力等因素决定。

采样时间短，试样缺乏代表性，监测结果不能反映污染物浓度随时间的变化，仅适用于事故性污染、初步调查等情况的应急监测。为增加采样时间，目前采用两种办法，一是增加采样频率，即每隔一定时间采样测定一次，取多个试样测定结果的平均值为代表值。例如，在一个季度内，每六天或每个月采样**，而**内又间隔等时间采样测定一次（如在2、8、14、20时采样分别测定），求出日平均、月平均和季度平均监测结果。这种方法适用于受人力、物力限制而进行人工采样测定的情况，是目前进行大气污染常规监测、环境质量评价现状监测等广泛采用的方法。若采样频率安排合理、适当，积累足够多的数据，则具有较好的代表性。

**种增加采样时间的办法是使用自动采样仪器进行连续自动采样，若再配用污染组分连续或间歇自动监测仪器，其监测结果能很好地反应污染物浓度的变化，得到任何一段时间（如1小时、1天、1个月、1个季度或1年）的代表值（平均值），这是*佳采样和测定方式。显然，连续自动采样监测频率可以选的很高，采样时间很长，如一些发达国家为监测空气质量的长期变化趋势，要求计算年平均值的积累采样时间在6000小时以上。我国监测技术规范对大气污染例行监测规定的采样时间和采样频率列于表3－8。

表3－8 采样时间和采样频率

在《大气环境质量标准》中，要求测定日平均浓度和*大一次浓度。若采用人工采样测定，应满足下列要求：

（1）应在采样点受污染*严重的时期采样测定。

（2）*高日平均浓度全年至少监测20天；*大一次浓度样品不得少于25个。

（3）每日监测次数不少于3次。

六、采样方法和仪器

根据大气污染物的存在状态、浓度、物理化学性质及监测方法不同，要求选用不同的采样方法和仪器，对于这部分内容将在下一节作较详细地介绍。

七、监测方法

在大气污染监测中，目前应用*多的方法还属分光光度法和气相色谱法。和水质监测一样，为获得准确和具有可比性的监测结果，监测方法应尽量统一和规范化，为此，许多国家根据国际标准化组织（ISO）推荐的方法，结合自己国情制定出本国的大气污染监测方法。我国的《空气和废气监测分析方法》（1990年版）包括80个监测项目，149个监测方法，并将这些方法分为国标、推荐和试行三类，是目前我国大气环境污染监测的统一方法。本章以后几节将陆续介绍典型大气污染物的监测方法和监测仪器。