大氣污染監(jiān)測(cè)方案的制訂

制訂大氣污染監(jiān)測(cè)方案的程序同制訂水質(zhì)監(jiān)測(cè)方案一樣，首先要根據(jù)監(jiān)測(cè)目的進(jìn)行調(diào)查研究，收集必要的基礎(chǔ)資料，然后經(jīng)過綜合分析，確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)布點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，選定采樣頻率、采樣方法和監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立質(zhì)量保證程序和措施，提出監(jiān)測(cè)結(jié)果報(bào)告要求及進(jìn)度計(jì)劃等。

我國制訂的《環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)與污染源監(jiān)測(cè)的目的、布點(diǎn)原則、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、采樣方法和監(jiān)測(cè)技術(shù)等。下面結(jié)合該規(guī)范關(guān)于大氣污染監(jiān)測(cè)方案的基本內(nèi)容予以展開介紹。

一、監(jiān)測(cè)目的

（1）通過對(duì)大氣環(huán)境中主要污染物質(zhì)進(jìn)行定期或連續(xù)地監(jiān)測(cè)，判斷大氣質(zhì)量是否符合國家制訂的大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并為編寫大氣環(huán)境質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)報(bào)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(shì)，開展大氣污染的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作提供依據(jù)。

（3）為政府部門執(zhí)行有關(guān)環(huán)境保護(hù)法規(guī)，開展環(huán)境質(zhì)量管理、環(huán)境科學(xué)研究及修訂大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

二、有關(guān)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(cè)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(shí)還應(yīng)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?yàn)樾∥廴驹吹呐欧鸥叨鹊停瑢?duì)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(duì)于交通運(yùn)輸污染較重和有石油化工企業(yè)的地區(qū)，應(yīng)區(qū)別一次污染物和由于光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染物。因?yàn)槎挝廴疚锸窃诖髿庵行纬傻?，其高濃度可能在遠(yuǎn)離污染源的地方，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)加以考慮。

（二）氣象資料

污染物在大氣中的擴(kuò)散、輸送和一系列的物理、化學(xué)變化在很大程度上取決于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件。因此，要收集監(jiān)測(cè)區(qū)域的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、降水量、日照時(shí)間、相對(duì)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(duì)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向、風(fēng)速和大氣穩(wěn)定情況等有影響，因此，是設(shè)置監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)考慮的重要因素。例如，工業(yè)區(qū)建在河谷地區(qū)時(shí)，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(huì)相當(dāng)大；位于海邊的城市會(huì)受海、陸風(fēng)的影響，而位于山區(qū)的城市會(huì)受山谷風(fēng)的影響等。為掌握污染物的實(shí)際分布狀況，監(jiān)測(cè)區(qū)域的地形越復(fù)雜，要求布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)越多。

（四）土地利用和功能分區(qū)情況

監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)土地利用情況及功能區(qū)劃分也是設(shè)置監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)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(jìn)一步分類。

（五）人口分布及人群健康情況

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

此外，對(duì)于監(jiān)測(cè)區(qū)域以往的大氣監(jiān)測(cè)資料等也應(yīng)盡量收集，供制訂監(jiān)測(cè)方案參考。

三、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

存在于大氣中的污染物質(zhì)多種多樣，應(yīng)根據(jù)優(yōu)先監(jiān)測(cè)的原則，選擇那些危害大、涉及范圍廣、已建立成熟的測(cè)定方法，并有標(biāo)準(zhǔn)可比的項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)。美國提出43種空氣優(yōu)先監(jiān)測(cè)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(duì)于大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，各國大同小異，表3－3和表3－4列出我國《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的例行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

表3－3 連續(xù)采樣實(shí)驗(yàn)室分析項(xiàng)目

注：①凡有條件測(cè)定飄塵的測(cè)點(diǎn)，應(yīng)盡可能地測(cè)定飄塵濃度。測(cè)定飄塵的測(cè)點(diǎn)，可以不測(cè)總懸浮顆粒物，但在報(bào)表中要注明。

表3－4 大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

四、監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)

監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)方法有經(jīng)驗(yàn)法、統(tǒng)計(jì)法和模式法等。在一般監(jiān)測(cè)工作中，常用經(jīng)驗(yàn)法。（一）布設(shè)采樣點(diǎn)的原則和要求

（1）采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在整個(gè)監(jiān)測(cè)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(dǎo)風(fēng)向比較明顯的情況下，應(yīng)將污染源的下風(fēng)向作為主要監(jiān)測(cè)范圍，布設(shè)較多的采樣點(diǎn)；上風(fēng)向布設(shè)少量點(diǎn)作為對(duì)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(biāo)地區(qū)，要適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn)；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(shè)采樣點(diǎn)。

（4）采樣點(diǎn)的周圍應(yīng)開闊，采樣口水平線與周圍建筑物高度的夾角應(yīng)不大于30°。測(cè)點(diǎn)周圍無局地污染源，并應(yīng)避開樹木及吸附能力較強(qiáng)的建筑物。交通密集區(qū)的采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在距人行道邊緣至少1.5m遠(yuǎn)處。

（5）各采樣點(diǎn)的設(shè)置條件要盡可能一致或標(biāo)準(zhǔn)化，使獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有可比性。

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

（二）采樣點(diǎn)數(shù)目

在一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，采樣點(diǎn)設(shè)置數(shù)目是與經(jīng)濟(jì)投資和精度要求相應(yīng)的一個(gè)效益函數(shù)，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)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(jì)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(shè)置城市大氣地面自動(dòng)監(jiān)測(cè)站（點(diǎn)）的數(shù)目（見表3－5）。我國對(duì)大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)規(guī)定的設(shè)置數(shù)目列于表3－6。

表3-5  WHO和WMO推薦的城市大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站（點(diǎn)）數(shù)目

表3－6 我國大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)設(shè)置數(shù)目

（三）布點(diǎn)方法

1.功能區(qū)布點(diǎn)法

按功能區(qū)劃分布點(diǎn)法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測(cè)。先將監(jiān)測(cè)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(shè)置一定數(shù)量的采樣點(diǎn)。各功能區(qū)的采樣點(diǎn)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(shè)采樣點(diǎn)。

2.網(wǎng)格布點(diǎn)法

這種布點(diǎn)法是將監(jiān)測(cè)區(qū)域地面劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格，采樣點(diǎn)設(shè)在兩條直線的交點(diǎn)處或方格中心。網(wǎng)格大小視污染源強(qiáng)度、人口分布及人力、物力條件等確定。若主導(dǎo)風(fēng)向明顯，下風(fēng)向設(shè)點(diǎn)應(yīng)多一些，一般約占采樣點(diǎn)總數(shù)的60％。對(duì)于有多個(gè)污染源，且污染源分布較均勻的地區(qū)，常采用這種布點(diǎn)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(cè)結(jié)果繪制成污染物濃度空間分布圖，對(duì)指導(dǎo)城市環(huán)境規(guī)劃和管理具有重要意義。

3.同心圓布點(diǎn)法

這種方法主要用于多個(gè)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(gè)同心圓，再從圓心作若干條放射線，將放射線與圓周的交點(diǎn)作為采樣點(diǎn)。不同圓周上的采樣點(diǎn)數(shù)目不一定相等或均勻分布，常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向比上風(fēng)向多設(shè)一些點(diǎn)。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(shè)4、8、8、4個(gè)采樣點(diǎn)。

4.扇形布點(diǎn)法

扇形布點(diǎn)法適用于孤立的高架點(diǎn)源，且主導(dǎo)風(fēng)向明顯的地區(qū)。以點(diǎn)源所在位置為頂點(diǎn)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)檩S線，在下風(fēng)向地面上劃出一個(gè)扇形區(qū)作為布點(diǎn)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(diǎn)設(shè)在扇形平面內(nèi)距點(diǎn)源不同距離的若干弧線上。每條弧線上設(shè)3—4個(gè)采樣點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)與頂點(diǎn)連線的夾角一般取10—20°。在上風(fēng)向應(yīng)設(shè)對(duì)照點(diǎn)。

采用同心圓和扇形布點(diǎn)法時(shí)，應(yīng)考慮高架點(diǎn)源排放污染物的擴(kuò)散特點(diǎn)。在不計(jì)污染物本底濃度時(shí)，點(diǎn)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(cè)*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(guān)。例如，對(duì)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(guān)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(shí)，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(guān)系

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

五、采樣時(shí)間和采樣頻率

采樣時(shí)間系指每次采樣從開始到結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間，也稱采樣時(shí)段。采樣頻率系指在一定時(shí)間范圍內(nèi)的采樣次數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)要根據(jù)監(jiān)測(cè)目的、污染物分布特征及人力物力等因素決定。

采樣時(shí)間短，試樣缺乏代表性，監(jiān)測(cè)結(jié)果不能反映污染物濃度隨時(shí)間的變化，僅適用于事故性污染、初步調(diào)查等情況的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。為增加采樣時(shí)間，目前采用兩種辦法，一是增加采樣頻率，即每隔一定時(shí)間采樣測(cè)定一次，取多個(gè)試樣測(cè)定結(jié)果的平均值為代表值。例如，在一個(gè)季度內(nèi)，每六天或每個(gè)月采樣**，而**內(nèi)又間隔等時(shí)間采樣測(cè)定一次（如在2、8、14、20時(shí)采樣分別測(cè)定），求出日平均、月平均和季度平均監(jiān)測(cè)結(jié)果。這種方法適用于受人力、物力限制而進(jìn)行人工采樣測(cè)定的情況，是目前進(jìn)行大氣污染常規(guī)監(jiān)測(cè)、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)等廣泛采用的方法。若采樣頻率安排合理、適當(dāng)，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(shí)間的辦法是使用自動(dòng)采樣儀器進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)采樣，若再配用污染組分連續(xù)或間歇自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，其監(jiān)測(cè)結(jié)果能很好地反應(yīng)污染物濃度的變化，得到任何一段時(shí)間（如1小時(shí)、1天、1個(gè)月、1個(gè)季度或1年）的代表值（平均值），這是*佳采樣和測(cè)定方式。顯然，連續(xù)自動(dòng)采樣監(jiān)測(cè)頻率可以選的很高，采樣時(shí)間很長(zhǎng)，如一些發(fā)達(dá)國家為監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，要求計(jì)算年平均值的積累采樣時(shí)間在6000小時(shí)以上。我國監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范對(duì)大氣污染例行監(jiān)測(cè)規(guī)定的采樣時(shí)間和采樣頻率列于表3－8。

表3－8 采樣時(shí)間和采樣頻率

在《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中，要求測(cè)定日平均濃度和*大一次濃度。若采用人工采樣測(cè)定，應(yīng)滿足下列要求：

（1）應(yīng)在采樣點(diǎn)受污染*嚴(yán)重的時(shí)期采樣測(cè)定。

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

（3）每日監(jiān)測(cè)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(xué)性質(zhì)及監(jiān)測(cè)方法不同，要求選用不同的采樣方法和儀器，對(duì)于這部分內(nèi)容將在下一節(jié)作較詳細(xì)地介紹。

七、監(jiān)測(cè)方法

在大氣污染監(jiān)測(cè)中，目前應(yīng)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(cè)一樣，為獲得準(zhǔn)確和具有可比性的監(jiān)測(cè)結(jié)果，監(jiān)測(cè)方法應(yīng)盡量統(tǒng)一和規(guī)范化，為此，許多國家根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)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(cè)方法。我國的《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》（1990年版）包括80個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，149個(gè)監(jiān)測(cè)方法，并將這些方法分為國標(biāo)、推薦和試行三類，是目前我國大氣環(huán)境污染監(jiān)測(cè)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(cè)方法和監(jiān)測(cè)儀器。