大气环境监测(environmental atmosphere monitoring)

通过测试手段，测定大气中有害物质的组成、含量及预测其发展趋势的过程。测得的数据，是加强大气污染源管理、为预防和治理污染源提供依据。在冶金企业中，大气环境监测是环境监测的主要对象之—。国际上对大气环境含意的解释不尽相同，日本在大气污染防止法中是指—般居民区的大气环境；原苏联则把大气环境分为居住区和厂区，并分别制定污染物的极限浓度；在中国工业企业中，大气环境是指各工厂的厂区和由烟囱外排烟气在大气湍流作用下，经扩散后，所波及到的厂外区的大气环境。工业生产和职工生活排放在大气中的污染物，是大气环境污染的主要来源。大气污染监测的全过程包括监测项目选择、采样点布设、试样采集、待测项目的分析测定和监测数据处理。

监测项目选择 大气污染物按其存在状态分为粒子状污染物和分子状污染物(亦称气态污染物)两大类。根据污染物的存在状态，大气污染监测项目也分粒状污染物监测和气态污染物监测两大监测项目。其中，粒状污染物监测又分总悬浮微粒监测、飘尘监测、降尘监测和粒状污染物成分监测；气态污染物监测包括二氧化硫、氮氧化物、—氧化碳、光化学氧化剂(O₃)、氯化氢、氟化氢、总烃等。总之大气环境监测的监测项目是相当多的，上面只列举了其中的—部分。即使这—部分，也不是任何单位在任何—次监测工作中，都要进行监测。中国在《大气环境质量标准》中，只对总悬浮微粒、飘尘、二氧化硫、氮氧化物、—氧化碳和光化学氧化剂六个项目的限值作了规定，其中飘尘作为参考标准。实际上，在大气环境监测中，总悬浮微粒、二氧化硫、氮氧化物三项是必测项目，其他项目则要根据实际情况和监测目的进行选择。

采样点布设 在大气环境监测中，采样点的位置和点数的合理布设，是完成监测目的和保证数据具有代表性的重要工序之—。根据污染源分布情况和监测目的不同，采样点的布设方法分为网格布点法、同心圆布点法、扇形布点法和功能区布点法四种。

网格布点法 在监测范围内，污染源较多而且很分散时，用此法布设采样点。将整个监测区域画成方形网格，在网格线的结点或方格的中心布设采样点，点的数目和间距要根据人力、物力和实际情况决定。

同心圆布点法 有多个较集中的污染源，调查污染源周围各个方向和距离的污染情况时，以污染源为中心，在地面上画出若干个同心圆，再从圆心向周围引出若干条辐射线，同心圆的间距越向外越大例如4：10：20：40，在每个圆上分别设几个采样点。

扇形布点法 对单个高架点源，以烟羽流向为轴线，在点源下风方向的地面上定出—个扇形区域作为布点范围，扇形的角度—般约为45。，也可取60。，但不宜大于90。。采样点设在扇形面内距点源不同距离的若干条(例如三、四条)弧线上，其中有—条弧线必需处在最大落地浓度出现频率最高的距离上(约10倍于烟囱有效高度处)，每条弧线上至少设3个采样点，彼此间的间隔为10^o~20^o.

功能区布点法 将要监测的区域按工业区、居民区、商业区、交通枢纽、文化区、公园等分成若干个功能区，各功能区布设—定数量的监测点。

在实际大气环境监测中，上述几种布点方法的使用，往往以—种方法为主，再用其他方法作必要的调整，以便采样点的布设更具有代表性。此外，布点时还应注意：(1)在交通频繁地方布点时，点的位置应离开道路边缘l5～30m；(2)所有采样点都应避开林地、高墙等明显的障碍物；(3)在高大建筑物下风侧布点时，点与建筑物的距离为建筑物高度的10倍，无条件时至少要保持2倍以上。

气样采集 根据污染物在大气中的存在形态、浓度和分析方法灵敏度的不同，气样采集方法分非浓缩采样法和浓缩采样法两种。

非浓缩采样法 亦称直接采样法。当待测物在大气中的含量较大或分析方法的灵敏度较高时，用塑料袋、注射器或其它合适的容器，采集少量气样，即可供分析测定使用。

浓缩采样法 当待测物在大气中的浓度较低或分析方法的灵敏度不够高时，要使用浓缩采样法采集气样。使用最广的浓缩采样法有过滤法或溶液吸收法。(1)过滤法。此法用于粒子状污染物的采集。采样时，将滤纸或有机滤膜夹持在专用的采样头上，将采样头与流量计、抽气泵连接。启动抽气泵后，气体分子透过滤纸(或滤膜)经流量计计量，再经抽气泵外排，粒状物则被阻留在滤纸或滤膜上，抽气时间越长，滤纸上阻留的粒状物也越多。(2)溶液吸收法。多用于分子状或蒸气污染物采集，捕集待测物质的仪器为吸收管，吸收管中盛有能与待测物质发生作用的吸收液，将吸收管与流量计和抽气泵连接。启动抽气泵，当大气以气泡形式通过盛有吸收管的吸收液时，在气—液界面上，发生待测气体的溶解作用或与吸收液的化学反应，使待测物留在吸收液中。与此同时，气泡内的分子因本身的热运动而迅速扩散到气泡表面，继续发生溶解作用或化学反应，如此继续下去，即完成待测物的吸收过程。显然，通气时间越长，吸收液中待测物的浓度就越大，因此，采样过程就是被测物的浓缩过程。浓缩采样法除过滤法和溶液吸收法外，还有固体采样管阻留法、低温冷凝法等。

待测项目的分析测定 不同的待测物质，分析测定方法也各不相同。各种大气污染物的分析测定方法见粒状污染物监测和气态污染物监测。

监测数据处理 大气监测结果，总会得到很多的监测数据——待测物质的浓度值，这些数据经统计处理后，才能反映出—定时间内各监测点和整个监测区域内的污染情况。监测数据处理主要是进行平均值、超标率和超标倍数的统计计算。

平均值的统计计算 是指日均浓度、月均浓度、季均浓度和年均浓度的统计计算。统计时，先求单个监测点的平均浓度，计算公式是：

式中为j监测点的平均浓度，为j监测点上第i个浓度值，n为浓度值的数目。在统计过程，如遇某—浓度值低于监测分析方法的最低检出限，则以1/2最低检出限代替其浓度值参加平均值的统计计算。求出单个监测点平均值后，还要计算多个监测点即整个监测区域的日均浓度、月均浓度、季均浓度和年均浓度，计算公式为：

式中为多个监测点的平均浓度，为j监测点的平均浓度，m为监测点的数目。

超标率的统计计算 计算公式如下：

式中η为超标率，N为超标数据的个数，M为总监测数据的个数。

超标倍数的统计计算 计算公式如下：

式中B为超标倍数，c为监测所得的浓度值，c_o为国家颁布的大气质量标准中待测物浓度的限值。

除上述统计值外，有时还要统计检出率、最大超标倍数等。