大氣污染監(jiān)測方案的制訂

制訂大氣污染監(jiān)測方案的程序同制訂水質(zhì)監(jiān)測方案一樣，首先要根據(jù)監(jiān)測目的進行調(diào)查研究，收集必要的基礎資料，然后經(jīng)過綜合分析，確定監(jiān)測項目，設計布點網(wǎng)絡，選定采樣頻率、采樣方法和監(jiān)測技術(shù)，建立質(zhì)量保證程序和措施，提出監(jiān)測結(jié)果報告要求及進度計劃等。

我國制訂的《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（大氣和廢氣部分）中，規(guī)定了大氣環(huán)境污染監(jiān)測與污染源監(jiān)測的目的、布點原則、監(jiān)測項目、采樣方法和監(jiān)測技術(shù)等。下面結(jié)合該規(guī)范關于大氣污染監(jiān)測方案的基本內(nèi)容予以展開介紹。

一、監(jiān)測目的

（1）通過對大氣環(huán)境中主要污染物質(zhì)進行定期或連續(xù)地監(jiān)測，判斷大氣質(zhì)量是否符合國家制訂的大氣質(zhì)量標準，并為編寫大氣環(huán)境質(zhì)量狀況評價報告提供數(shù)據(jù)。

（2）為研究大氣質(zhì)量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，開展大氣污染的預測預報工作提供依據(jù)。

（3）為政府部門執(zhí)行有關環(huán)境保護法規(guī)，開展環(huán)境質(zhì)量管理、環(huán)境科學研究及修訂大氣環(huán)境質(zhì)量標準提供基礎資料和依據(jù)。

二、有關資料的收集

（一）污染源分布及排放情況

通過調(diào)查，將監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的污染源類型、數(shù)量、位置、排放的主要污染物及排放量一一弄清楚，同時還應了解所用原料、燃料及消耗量。注意將由高煙囪排放的較大污染源與由低煙囪排放的小污染源區(qū)別開來。因為小污染源的排放高度低，對周圍地區(qū)地面大氣中污染物濃度影響比大型工業(yè)污染源大。另外，對于交通運輸污染較重和有石油化工企業(yè)的地區(qū)，應區(qū)別一次污染物和由于光化學反應產(chǎn)生的二次污染物。因為二次污染物是在大氣中形成的，其高濃度可能在遠離污染源的地方，在布設監(jiān)測點時應加以考慮。

（二）氣象資料

污染物在大氣中的擴散、輸送和一系列的物理、化學變化在很大程度上取決于當時當?shù)氐臍庀髼l件。因此，要收集監(jiān)測區(qū)域的風向、風速、氣溫、氣壓、降水量、日照時間、相對濕度、溫度的垂直梯度和逆溫層底部高度等資料。

（三）地形資料

地形對當?shù)氐娘L向、風速和大氣穩(wěn)定情況等有影響，因此，是設置監(jiān)測網(wǎng)點應當考慮的重要因素。例如，工業(yè)區(qū)建在河谷地區(qū)時，出現(xiàn)逆溫層的可能性大；位于丘陵地區(qū)的城市，市區(qū)內(nèi)大氣污染物的濃度梯度會相當大；位于海邊的城市會受海、陸風的影響，而位于山區(qū)的城市會受山谷風的影響等。為掌握污染物的實際分布狀況，監(jiān)測區(qū)域的地形越復雜，要求布設監(jiān)測點越多。

（四）土地利用和功能分區(qū)情況

監(jiān)測區(qū)域內(nèi)土地利用情況及功能區(qū)劃分也是設置監(jiān)測網(wǎng)點應考慮的重要因素之一。不同功能區(qū)的污染狀況是不同的，如工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、混合區(qū)、居民區(qū)等。還可以按照建筑物的密度、有無綠化地帶等作進一步分類。

（五）人口分布及人群健康情況

環(huán)境保護的目的是維護自然環(huán)境的生態(tài)平衡，保護人群的健康，因此，掌握監(jiān)測區(qū)域的人口分布、居民和動植物受大氣污染危害情況及流行性**等資料，對制訂監(jiān)測方案、分析判斷監(jiān)測結(jié)果是有益的。

此外，對于監(jiān)測區(qū)域以往的大氣監(jiān)測資料等也應盡量收集，供制訂監(jiān)測方案參考。

三、監(jiān)測項目

存在于大氣中的污染物質(zhì)多種多樣，應根據(jù)優(yōu)先監(jiān)測的原則，選擇那些危害大、涉及范圍廣、已建立成熟的測定方法，并有標準可比的項目進行監(jiān)測。美國提出43種空氣優(yōu)先監(jiān)測污染物；蘇聯(lián)在《居民區(qū)大氣中有害物質(zhì)的*大允許濃度》中規(guī)定了131種有害物質(zhì)的限值；我國在《居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)*高容許濃度》中規(guī)定了34種有害物質(zhì)的限值。對于大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測項目，各國大同小異，表3－3和表3－4列出我國《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的例行監(jiān)測項目。

表3－3 連續(xù)采樣實驗室分析項目

注：①凡有條件測定飄塵的測點，應盡可能地測定飄塵濃度。測定飄塵的測點，可以不測總懸浮顆粒物，但在報表中要注明。

表3－4 大氣環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測項目

四、監(jiān)測網(wǎng)點的布設

監(jiān)測網(wǎng)點的布設方法有經(jīng)驗法、統(tǒng)計法和模式法等。在一般監(jiān)測工作中，常用經(jīng)驗法。（一）布設采樣點的原則和要求

（1）采樣點應設在整個監(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，主導風向比較明顯的情況下，應將污染源的下風向作為主要監(jiān)測范圍，布設較多的采樣點；上風向布設少量點作為對照。

（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地區(qū)，要適當增設采樣點；城市郊區(qū)和農(nóng)村，人口密度小及污染物濃度低的地區(qū)，可酌情少設采樣點。

（4）采樣點的周圍應開闊，采樣口水平線與周圍建筑物高度的夾角應不大于30°。測點周圍無局地污染源，并應避開樹木及吸附能力較強的建筑物。交通密集區(qū)的采樣點應設在距人行道邊緣至少1.5m遠處。

（5）各采樣點的設置條件要盡可能一致或標準化，使獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有可比性。

（6）采樣高度根據(jù)監(jiān)測目的而定。研究大氣污染對人體的危害，采樣口應在離地面1.5—2m處；研究大氣污染對植物或器物的影響，采樣口高度應與植物或器物高度相近。連續(xù)采樣例行監(jiān)測采樣口高度應距地面3—15m；若置于屋頂采樣，采樣口應與基礎面有1.5m以上的相對高度，以減小揚塵的影響。特殊地形地區(qū)可視實際情況選擇采樣高度。

（二）采樣點數(shù)目

在一個監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，采樣點設置數(shù)目是與經(jīng)濟投資和精度要求相應的一個效益函數(shù)，應根據(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、地形及經(jīng)濟條件等因素綜合考慮確定。世界衛(wèi)生組織（WHO）和世界氣象組織（WMO）提出按城市人口多少設置城市大氣地面自動監(jiān)測站（點）的數(shù)目（見表3－5）。我國對大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測采樣點規(guī)定的設置數(shù)目列于表3－6。

表3-5  WHO和WMO推薦的城市大氣自動監(jiān)測站（點）數(shù)目

表3－6 我國大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測采樣點設置數(shù)目

（三）布點方法

1.功能區(qū)布點法

按功能區(qū)劃分布點法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測。先將監(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)、交通稠密區(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)設置一定數(shù)量的采樣點。各功能區(qū)的采樣點數(shù)不要求平均，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)多設采樣點。

2.網(wǎng)格布點法

這種布點法是將監(jiān)測區(qū)域地面劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格，采樣點設在兩條直線的交點處或方格中心。網(wǎng)格大小視污染源強度、人口分布及人力、物力條件等確定。若主導風向明顯，下風向設點應多一些，一般約占采樣點總數(shù)的60％。對于有多個污染源，且污染源分布較均勻的地區(qū)，常采用這種布點方法。它能較好地反映污染物的空間分布；如將網(wǎng)格劃分的足夠小，則將監(jiān)測結(jié)果繪制成污染物濃度空間分布圖，對指導城市環(huán)境規(guī)劃和管理具有重要意義。

3.同心圓布點法

這種方法主要用于多個污染源構(gòu)成污染群，且大污染源較集中的地區(qū)。先找出污染群的中心，以此為圓心在地面上畫若干個同心圓，再從圓心作若干條放射線，將放射線與圓周的交點作為采樣點。不同圓周上的采樣點數(shù)目不一定相等或均勻分布，常年主導風向的下風向比上風向多設一些點。例如，同心圓半徑分別取4、10、20、40km，從里向外各圓周上分別設4、8、8、4個采樣點。

4.扇形布點法

扇形布點法適用于孤立的高架點源，且主導風向明顯的地區(qū)。以點源所在位置為頂點，主導風向為軸線，在下風向地面上劃出一個扇形區(qū)作為布點范圍。扇形的角度一般為45°，也可更大些，但不能超過90°。采樣點設在扇形平面內(nèi)距點源不同距離的若干弧線上。每條弧線上設3—4個采樣點，相鄰兩點與頂點連線的夾角一般取10—20°。在上風向應設對照點。

采用同心圓和扇形布點法時，應考慮高架點源排放污染物的擴散特點。在不計污染物本底濃度時，點源腳下的污染物濃度為零，隨著距離增加，很快出現(xiàn)濃度*大值，然后按指數(shù)規(guī)律下降。因此，同心圓或弧線不宜等距離劃分，而是靠近*大濃度值的地方密一些，以免漏測*大濃度的位置。至于污染物*大濃度出現(xiàn)的位置，與源高、氣象條件和地面狀況密切相關。例如，對平坦地面上50m高的煙囪，污染物*大地面濃度出現(xiàn)的位置與氣象條件的關系列于表3－7。隨著煙囪高度的增加，*大地面濃度出現(xiàn)的位置隨之增大，如在大氣穩(wěn)定時，高度為100m煙囪排放污染物的*大地面濃度出現(xiàn)位置約在煙囪高度的100倍處。

表3－7 50m高煙囪排放污染物*大地面濃度出現(xiàn)位置與氣象條件的關系

在實際工作中，為做到因地制宜，使采樣網(wǎng)點布設的完善合理，往往采用以一種布點方法為主，兼用其他方法的綜合布點法。

五、采樣時間和采樣頻率

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)。這兩個參數(shù)要根據(jù)監(jiān)測目的、污染物分布特征及人力物力等因素決定。

采樣時間短，試樣缺乏代表性，監(jiān)測結(jié)果不能反映污染物濃度隨時間的變化，僅適用于事故性污染、初步調(diào)查等情況的應急監(jiān)測。為增加采樣時間，目前采用兩種辦法，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。例如，在一個季度內(nèi)，每六天或每個月采樣**，而**內(nèi)又間隔等時間采樣測定一次（如在2、8、14、20時采樣分別測定），求出日平均、月平均和季度平均監(jiān)測結(jié)果。這種方法適用于受人力、物力限制而進行人工采樣測定的情況，是目前進行大氣污染常規(guī)監(jiān)測、環(huán)境質(zhì)量評價現(xiàn)狀監(jiān)測等廣泛采用的方法。若采樣頻率安排合理、適當，積累足夠多的數(shù)據(jù)，則具有較好的代表性。

**種增加采樣時間的辦法是使用自動采樣儀器進行連續(xù)自動采樣，若再配用污染組分連續(xù)或間歇自動監(jiān)測儀器，其監(jiān)測結(jié)果能很好地反應污染物濃度的變化，得到任何一段時間（如1小時、1天、1個月、1個季度或1年）的代表值（平均值），這是*佳采樣和測定方式。顯然，連續(xù)自動采樣監(jiān)測頻率可以選的很高，采樣時間很長，如一些發(fā)達國家為監(jiān)測空氣質(zhì)量的長期變化趨勢，要求計算年平均值的積累采樣時間在6000小時以上。我國監(jiān)測技術(shù)規(guī)范對大氣污染例行監(jiān)測規(guī)定的采樣時間和采樣頻率列于表3－8。

表3－8 采樣時間和采樣頻率

在《大氣環(huán)境質(zhì)量標準》中，要求測定日平均濃度和*大一次濃度。若采用人工采樣測定，應滿足下列要求：

（1）應在采樣點受污染*嚴重的時期采樣測定。

（2）*高日平均濃度全年至少監(jiān)測20天；*大一次濃度樣品不得少于25個。

（3）每日監(jiān)測次數(shù)不少于3次。

六、采樣方法和儀器

根據(jù)大氣污染物的存在狀態(tài)、濃度、物理化學性質(zhì)及監(jiān)測方法不同，要求選用不同的采樣方法和儀器，對于這部分內(nèi)容將在下一節(jié)作較詳細地介紹。

七、監(jiān)測方法

在大氣污染監(jiān)測中，目前應用*多的方法還屬分光光度法和氣相色譜法。和水質(zhì)監(jiān)測一樣，為獲得準確和具有可比性的監(jiān)測結(jié)果，監(jiān)測方法應盡量統(tǒng)一和規(guī)范化，為此，許多國家根據(jù)國際標準化組織（ISO）推薦的方法，結(jié)合自己國情制定出本國的大氣污染監(jiān)測方法。我國的《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（1990年版）包括80個監(jiān)測項目，149個監(jiān)測方法，并將這些方法分為國標、推薦和試行三類，是目前我國大氣環(huán)境污染監(jiān)測的統(tǒng)一方法。本章以后幾節(jié)將陸續(xù)介紹典型大氣污染物的監(jiān)測方法和監(jiān)測儀器。