污染源監(jiān)測
污染源監(jiān)測
污染源包括固定污染源和流動(dòng)污染源。固定污染源系指煙道、煙囪及排氣筒等。它們排放的廢氣中既包含固態(tài)的煙塵和粉塵，也包含氣態(tài)和氣溶膠態(tài)的多種有害物質(zhì)。流動(dòng)污染源系指汽車、柴油機(jī)車等交通運(yùn)輸工具，其排放廢氣中也含有煙塵和某些有害物質(zhì)。兩種污染源都是大氣污染物的主要來源。
一、固定污染源監(jiān)測
（一）監(jiān)測目的和要求
對污染源進(jìn)行監(jiān)測的目的是檢查污染源排放廢氣中的有害物質(zhì)是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求；評價(jià)凈化裝置的性能和運(yùn)行情況及污染防治措施的效果；為大氣質(zhì)量管理與評價(jià)提供依據(jù)。
對污染源進(jìn)行監(jiān)測時(shí)的要**生產(chǎn)設(shè)備處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下；對因生產(chǎn)過程而引起排放情況變化的污染源，應(yīng)根據(jù)其變化的特點(diǎn)和周期進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測；當(dāng)測定工業(yè)鍋爐煙塵濃度時(shí)，鍋爐應(yīng)在穩(wěn)定的負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，不能低于額定負(fù)荷的85％。對于手燒爐，測定時(shí)間不得少于兩個(gè)加煤周期。
污染源監(jiān)測的內(nèi)容包括：排放廢氣中有害物質(zhì)的濃度（mg/m3）；有害物質(zhì)的排放量（kg/h）；廢氣排放量（m3/h）。
在有害物質(zhì)排放濃度和廢氣排放量的計(jì)算中，都采用現(xiàn)行監(jiān)測方法中推薦的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度為0℃，大氣壓力為101.3kPa或760mmHg柱）下的干氣體表示。
（二）采樣位置和采樣點(diǎn)布設(shè)
正確地選擇采樣位置，確定適當(dāng)?shù)牟蓸狱c(diǎn)數(shù)目，是決定能否獲得代表性的廢氣樣品和盡可能地節(jié)約人力、物力的一項(xiàng)很重要的工作。地節(jié)約人力、物力的一項(xiàng)很重要的工作。
1.采樣位置
采樣位置應(yīng)選在氣流分布均勻穩(wěn)定的平直管段上，避開彎頭、變徑管、三通管及閥門等易產(chǎn)生渦流的阻力構(gòu)件。一般原則是按照廢氣流向，將采樣斷面設(shè)在阻力構(gòu)件下游方向大于6倍管道直徑處或上游方向大于3倍管道直徑處。即使客觀條件難于滿足要求，采樣斷面與阻力構(gòu)件的距離也不應(yīng)小于管道直徑的1.5倍，并適當(dāng)增加測點(diǎn)數(shù)目。采樣斷面氣流流速*好在5m/s以下。此外，由于水平管道中的氣流速度與污染物的濃度分布不如垂直管道中均勻，所以應(yīng)優(yōu)先考慮垂直管道。還要考慮方便、**等因素。
2.采樣點(diǎn)數(shù)目
因煙道內(nèi)同一斷面上各點(diǎn)的氣流速度和煙塵濃度分布通常是不均勻的，因此，必須按照一定原則進(jìn)行多點(diǎn)采樣。采樣點(diǎn)的位置和數(shù)目主要根據(jù)煙道斷面的形狀、尺寸大小和流速分布情況確定。
（1）圓形煙道：在選定的采樣斷面上設(shè)兩個(gè)相互垂直的采樣孔。按照圖3－57（圖略）所示的方法將煙道斷面分成一定數(shù)量的同心等面積圓環(huán)，沿著兩個(gè)采樣孔中心線設(shè)四個(gè)采樣點(diǎn)。若采樣斷面上氣流速度較均勻，可設(shè)一個(gè)采樣孔，采樣點(diǎn)數(shù)減半。當(dāng)煙道直徑小于0.3m，且流速均勻時(shí)，可在煙道中心設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)。不同直徑圓形煙道的等面積環(huán)數(shù)、采樣點(diǎn)數(shù)及采樣點(diǎn)距煙道內(nèi)壁的距離見表3－14。
表3－14 圓形煙道的分環(huán)和各點(diǎn)距煙道內(nèi)壁的距離
（2）矩形（或方形）煙道：將煙道斷面分成一定數(shù)目的等面積矩形小塊，各小塊中心即為采樣點(diǎn)位置。小矩形的數(shù)目可根據(jù)煙道斷面的面積，按照表3－15所列數(shù)據(jù)確定。矩形小面積一般不應(yīng)超過0.6m2。
表3－15 矩形煙道的分塊和測點(diǎn)數(shù)
（3）拱形煙道：因這種煙道的上部為半圓形，下部為矩形，故可分別按圓形和矩形煙道的布點(diǎn)方法確定采樣點(diǎn)的位置及數(shù)目。
當(dāng)水平煙道內(nèi)積灰時(shí)，應(yīng)將積灰部分的面積從斷面內(nèi)扣除，按有效面積設(shè)置采樣點(diǎn)。
在能滿足測壓管和采樣管達(dá)到各采樣點(diǎn)位置的情況下，要盡可能地少開采樣孔。一般開兩個(gè)互成90°的孔，*多開四個(gè)。采樣孔的直徑應(yīng)不小于75mm。當(dāng)采集有毒或高溫?zé)煔?，且采樣點(diǎn)處煙氣呈正壓時(shí)，采樣孔應(yīng)設(shè)置防噴裝置。
（三）基本狀態(tài)參數(shù)的測定
煙氣的體積、溫度和壓力是煙氣的基本狀態(tài)常數(shù)，也是計(jì)算煙氣流速、煙塵及有害物質(zhì)濃度的依據(jù)。其中，煙氣體積由采樣流量和采樣時(shí)間的乘積求得，而采樣流量由測點(diǎn)煙道斷面乘以煙氣流速得到，流速又由煙氣壓力和溫度計(jì)算得知，下面介紹溫度和壓力的測量。
1.溫度的測量
對于直徑小、溫度不高的煙道，可使用長桿水銀溫度計(jì)。測量時(shí)，應(yīng)將溫度計(jì)球部放在靠近煙道中心位置，讀數(shù)時(shí)不要將溫度計(jì)抽出煙道外。
對于直徑大、溫度高的煙道，要用熱電偶測溫毫伏計(jì)測量。測溫原理是將兩根不同的金屬導(dǎo)線連成閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)處于不同溫度環(huán)境時(shí)，便產(chǎn)生熱電勢，兩接點(diǎn)溫差越大，熱電勢越大。如果熱電偶一個(gè)接點(diǎn)溫度保持恒定（稱為自由端），則熱電偶的熱電勢大小便完全決定于另一個(gè)接點(diǎn)的溫度（稱為工作端），用毫伏計(jì)測出熱電偶的熱電勢，可得知工作端所處的環(huán)境溫度。
根據(jù)測溫高低，選用不同材料的熱電偶。測量800℃以下的煙氣用鎳鉻-康銅熱電偶；測量1300℃以下煙氣用鎳鉻-鎳鋁熱電偶；測量1600℃以下的煙氣用鉑-鉑銠熱電偶。
2.壓力的測量
煙氣的壓力分為全壓（Pt）、靜壓（Ps）和動(dòng)壓（Pv）。靜壓是單位體積氣體所具有的勢能，表現(xiàn)為氣體在各個(gè)方向上作用于器壁的壓力。動(dòng)壓是單位體積氣體具有的動(dòng)能，是使氣體流動(dòng)的壓力。全壓是氣體在管道中流動(dòng)具有的總能量。在管道中任意一點(diǎn)上，三者的關(guān)系為：Pt=Ps＋Pv，所以只要測出三項(xiàng)中任意兩項(xiàng)，即可求出第三項(xiàng)。測量煙氣壓力常用測壓管和壓力計(jì)。
（1）測壓管：常用的測壓管有兩種，即標(biāo)準(zhǔn)皮托管和S型皮托管。
標(biāo)準(zhǔn)皮托管的結(jié)構(gòu)見圖3－61（圖略）。它是一根彎成90°的雙層同心圓管，其開口端與內(nèi)管相通，用來測量全壓；在靠近管頭的外管壁上開有一圈小孔，用來測量靜壓。標(biāo)準(zhǔn)皮托管具有較高的測量精度，其校正系數(shù)近似等于1，但測孔很小，如果煙氣中煙塵濃度大，易被堵塞，因此只適用于含塵量少的煙氣。
S型皮托管由兩根相同的金屬管并聯(lián)組成，其測量端有兩個(gè)大小相等、方向相反的開口，測量煙氣壓力時(shí)，一個(gè)開口面向氣流，接受氣流的全壓，另一個(gè)開口背向氣流，接受氣流的靜壓。由于氣體繞流的影響，測得的靜壓比實(shí)際值小，因此，在使用前必須用標(biāo)準(zhǔn)皮托管進(jìn)行校正。因開口較大，適用于測煙塵含量較高的煙氣。
（2）壓力計(jì)：常用的壓力計(jì)有U形壓力計(jì)和斜管式微壓計(jì)。
U形壓力計(jì)是一個(gè)內(nèi)裝工作液體的U形玻璃管。常用的工作液體有水、乙醇、汞，視被測壓力范圍選用。使用時(shí)，將兩端或一端與測壓系統(tǒng)連接，測得壓力（P）用下式計(jì)算：
P=ρ·g·h
式中：ρ——工作液體的密度（kg/m3）
g——重力加速度（m/s2）；
h——兩液面高度差（m）。
上式中的壓力為Pa，但在實(shí)際工作中，常用毫米汞柱表示壓力，這樣，P=ρ·h。U形壓力計(jì)的誤差可達(dá)1—2mm水柱，不適宜測量微小壓力。
傾斜式微壓計(jì)構(gòu)造如圖3－63所示（圖略）。由一截面積（F）較大的容器和一截面積（f）很小的玻璃管組成，內(nèi)裝工作溶液，玻璃管上的刻度表示壓力讀數(shù)。測壓時(shí)，將微壓計(jì)容器開口與測壓系統(tǒng)中壓力較高的一端相連，斜管與壓力較低的一端相連，作用在兩個(gè)液面上的壓力差使液柱沿斜管上升，測得壓力（P）按下式計(jì)算：
式中：L——斜管內(nèi)液柱長度（m）；
α——斜管與水平面夾角（度）；
f——斜管截面積（mm2）；
F——容器截面積（mm2）；
ρ——工作液密度（kg/m3），常用乙醇（ρ=0.81）；
力計(jì)的修正系數(shù)一般為0.1、0.2、0.3、0.6等，用于測量
150mm水柱以下的壓力。
（3）測定方法：先把儀器調(diào)整到水平狀態(tài)，檢查液柱內(nèi)是否有氣泡，并將液面調(diào)至零點(diǎn)。然后，將皮托管與壓力計(jì)連接，把測壓管的測壓口伸進(jìn)煙道內(nèi)測點(diǎn)上，并對準(zhǔn)氣流方向，從U形壓力計(jì)上讀出液面差，或從微壓計(jì)上讀出斜管液柱長度，按相應(yīng)公式計(jì)算測得壓力。
3.流速和流量的計(jì)算
在測出煙氣的溫度、壓力等參數(shù)后，按下式計(jì)算各測點(diǎn)的煙氣流速（vs）：
或
vs——煙氣流速（m/s）；
式中：Kp——皮托管校正系數(shù)；
Pv——煙氣動(dòng)壓（Pa）；
ρ——煙氣密度（kg/m3）；
Rs——煙氣氣體常數(shù)[J/（kg·K）]；
Ts——煙氣**溫度（K）；
Bs——煙氣**壓力（Pa）。
當(dāng)煙氣動(dòng)壓以mm水柱表示，**壓力以mmHg柱表示時(shí)，上式寫成如下形式：
式中：g——重力加速度（m/s2）；
Hd——以mm水柱表示的煙氣動(dòng)壓；
其他符號含意同上式。
干煙氣的氣體常數(shù)（Rsd）可根據(jù)其組分及各組分的氣體常數(shù)按下式計(jì)算：
式中：Rsd——干煙氣氣體常數(shù)[J/（kg·K）]；
、Rco、 、 ——分別為干煙氣中O2、CO、CO2、N2的氣體
常數(shù)，其值分別為259.8、296.9、189.0
和296.9。當(dāng)壓力單位以mmHg柱表示時(shí)，則
分別為1.95、2.23、1.42和2.23；
、Xco、 、 ——分別為干煙氣中O2、CO、CO2、N2的體積
百分含量。
濕煙氣的氣體常數(shù)Rsw按下式計(jì)算：
式中：Rsw——濕煙氣的氣體常數(shù)[J/（kg·K）]；
——水蒸氣的氣體常數(shù)[J/（kg·K）]，等于461.4，當(dāng)壓力單位用mmHg時(shí)，等于3.46；
Xsw——濕煙氣中水蒸氣的體積百分含量。
當(dāng)干煙氣組分與空氣近似，露點(diǎn)溫度在35—55℃之間，煙氣**壓力在100—102.6kPa之間時(shí)，煙氣流速計(jì)算式可簡化為下列形式：
當(dāng)煙氣動(dòng)壓單位用mm水柱時(shí)，則為：
環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范中的“煙氣流速計(jì)算表”就是用該公式計(jì)算出來的，在測得煙氣動(dòng)壓（Hd）和溫度（ts）后，可從表中即可查知vs。
煙道斷面上各采樣點(diǎn)煙氣平均流速計(jì)算式如下：
或
式中： ——煙氣平均流速（m/s）；
v1、v2…、va——斷面上各測點(diǎn)煙氣流速（m/s）；
n——測點(diǎn)數(shù)；
測量狀態(tài)下的煙氣流量按下式計(jì)算：
式中：Qs——煙氣流量（m3/h）；
S——測點(diǎn)煙道橫截面面積（m2）。
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣流量按下式計(jì)算：
式中：Qnd——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量（m3/h）；
Ps——煙氣靜壓（Pa）；
Bs——大氣壓力（Pa）。
當(dāng)壓力以mmHg柱為單位代入上式時(shí)，公式形式不變。
（四）含濕量的測定
與大氣相比，煙氣中的水蒸氣含量較高，變化范圍較大，為便于比較，監(jiān)測方法規(guī)定以除去水蒸氣后標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣為基準(zhǔn)表示煙氣中有害物質(zhì)的測定結(jié)果。含濕量的測定方法有重量法、冷凝法、干濕球法等。
1.重量法
從煙道采樣點(diǎn)抽取一定體積的煙氣，使之通過裝有吸收劑的吸收管，則煙氣中的水蒸氣被吸收劑吸收，吸收管的增重即為所采煙氣中的水蒸氣重量。其測定裝置如圖3－66（圖略）所示。
裝置中的過濾器可防止煙塵進(jìn)入采樣管；保溫或加熱裝置可防止水蒸氣冷凝，U形吸收管由硬質(zhì)玻璃制，常裝入的吸收劑有氯化鈣、氧化鈣、硅膠、氧化鋁、五氧化二磷、過氯酸鎂等。
煙氣中的含濕量按下式計(jì)算：
式中：Xw——煙氣中水蒸氣的體積百分含量；
Gw——吸濕管采樣后增重（g）；
Vd——測量狀態(tài)下抽取干煙氣體積（L）；
tr——流量計(jì)前煙氣溫度（℃）；
PA——大氣壓力（kPa）；
Pr——流量計(jì)前煙氣表壓（kPa）；
1.24——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1g水蒸氣的體積（L）。
2.冷凝法
抽取一定體積的煙氣，使其通過冷凝器，根據(jù)獲得的冷凝水量和從冷凝器排出煙氣中的飽和水蒸氣量計(jì)算煙氣的含濕量。該方法測定裝置是將重量法測定裝置中的吸濕管換成專制的冷凝器，其他部分相同。含濕量按下式計(jì)算：
式中：Gw——冷凝器中的冷凝水量（g）；
Vs——測量狀態(tài)下抽取煙氣的體積（L）；
Pz——冷凝器出口煙氣中飽和水蒸氣壓（kPa），可根據(jù)冷凝器出口氣體溫度（tr）可從“不同溫度下水的飽和蒸氣壓”表中查知；
其他項(xiàng)含意同前式。
3.干濕球溫度計(jì)法
煙氣以一定流速通過干濕球溫度計(jì)，根據(jù)干濕球溫度計(jì)讀數(shù)及有關(guān)壓力計(jì)算煙氣含濕量。
（五）煙塵濃度的測定
抽取一定體積煙氣通過已知重量的捕塵裝置，根據(jù)捕塵裝置采樣前后的重量差和采樣體積計(jì)算煙塵的濃度。
1.等速采樣法
測定煙氣煙塵濃度必須采用等速采樣法，即煙氣進(jìn)入采樣嘴的速度應(yīng)與采樣點(diǎn)煙氣流速相等。采氣流速大于或小于采樣點(diǎn)煙氣流速都將造成測定誤差。圖3－67（圖略）示意出不同采樣速度下塵粒運(yùn)動(dòng)狀況。當(dāng)采樣速度（vn）大于采樣點(diǎn)的煙氣流速（vs）時(shí)，由于氣體分子的慣性小，容易改變方向，而塵粒慣性大，不容易改變方向，所以采樣嘴邊緣以外的部分氣流被抽入采樣嘴，而其中的塵粒按原方向前進(jìn)，不進(jìn)入采樣嘴，從而導(dǎo)致測量結(jié)果偏低；當(dāng)采樣速度（vn）小于采樣點(diǎn)煙氣流速（vs）時(shí)，情況正好相反，使測定結(jié)果偏高；只有vn=vs時(shí)，氣體和塵粒才會按照它們在采樣點(diǎn)的實(shí)際比例進(jìn)入采樣嘴，采集的煙氣樣品中煙塵濃度才與煙氣實(shí)際濃度相同。
（1）預(yù)測流速法：這種方法是在采樣前先測出采樣點(diǎn)的煙氣溫度、壓力、含濕量，計(jì)算出煙氣流速，再結(jié)**樣嘴直徑計(jì)算出等速采樣條件下各采樣點(diǎn)的采樣流量。采樣時(shí)，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥按照計(jì)算出的流量采樣。在流量計(jì)前裝有冷凝器和干燥器的等速采樣流量按下式計(jì)算：
式中：Q'r——等速采樣所需轉(zhuǎn)子流量計(jì)指示流量（L/min）；
d——采樣嘴內(nèi)徑（mm）；
vs——采樣點(diǎn)煙氣流速（m/s）；
PA——大氣壓力（Pa）；
Pr——轉(zhuǎn)子流量計(jì)前煙氣的表壓（Pa）；
Ts——采樣點(diǎn)煙氣的溫度（K）；
Tr——流量計(jì)前煙氣的溫度（K）；
Rsd——干煙氣的氣體常數(shù)[J/（kg·K）]；
Xw——煙氣含濕量（體積％）。
當(dāng)干煙氣組分和干空氣近似時(shí)，上式簡化為：
由于預(yù)測流量法測定煙氣流速與采樣不是同時(shí)進(jìn)行，故僅適用煙氣流速比較穩(wěn)定的污染源。
（2）平行采樣法：該方法是將S型皮托管和采樣管固定在一起插入采樣點(diǎn)處，當(dāng)與皮托管相連的微壓計(jì)指示出動(dòng)壓后，利用預(yù)先繪制的皮托管動(dòng)壓和等速采樣流量關(guān)系計(jì)算圖立即算出等速采樣流量，及時(shí)調(diào)整流速進(jìn)行采樣。等速采樣流量的計(jì)算與預(yù)測流速法相同。平行采樣法與預(yù)測流速采樣法不同之處在于測定流速和采樣幾乎同時(shí)進(jìn)行，減小了由于煙氣流速改變而帶來的采樣誤差。
（3）等速管法（或壓力平衡法）：這種方法用特制的壓力平衡型等速采樣管采樣。例如，動(dòng)壓平衡型等速采樣管是利用裝置在采樣管上的孔板差壓與皮托管指示的采樣點(diǎn)煙氣動(dòng)壓相平衡來實(shí)現(xiàn)等速采樣。該方法不需要預(yù)先測出煙氣流速、狀態(tài)參數(shù)和計(jì)算等速采樣流量，而通過調(diào)節(jié)壓力即可進(jìn)行等速采樣，不但操作簡便，而且能跟蹤煙氣速度變化，隨時(shí)保持等速采樣條件，采樣精度高于預(yù)測流速法，但適應(yīng)性不如預(yù)測流速采樣法。
2.移動(dòng)采樣和定點(diǎn)采樣
（1）移動(dòng)采樣：為測定煙道斷面上煙氣中煙塵的平均濃度，用同一個(gè)塵粒捕集器在已確定的各采樣點(diǎn)上移動(dòng)采樣，在各點(diǎn)的采樣時(shí)間相同，這是目前普遍采用的方法。
（2）定點(diǎn)采樣：為了解煙道內(nèi)煙塵的分布狀況和確定煙塵的平均濃度，分別在斷面上每個(gè)采樣點(diǎn)采樣，即每個(gè)采樣點(diǎn)采集一個(gè)樣品。
3.采樣裝置
采樣裝置由采樣管、捕集器、流量計(jì)、抽氣泵等組成。
（1）預(yù)測流速法（或普通型采樣管法）：預(yù)測流速法煙塵采樣裝置如圖3－68（圖略）所示。常見的采樣管有超細(xì)玻璃纖維濾筒采樣管和剛玉濾筒采樣管。它們由采樣嘴、濾筒夾及濾筒、連接管組成。采樣嘴的形狀應(yīng)以不擾動(dòng)氣口內(nèi)外氣流為原則，為此，其入口角度呈小于30°的銳角，嘴邊緣的壁厚不超過0.2mm，與采樣管連接的一端內(nèi)徑應(yīng)與連接管內(nèi)徑相同。為適應(yīng)不同采樣流量，采樣嘴內(nèi)徑通常有6、8、10和12mm等幾種。超細(xì)玻璃纖維濾筒適用于500℃以下的煙氣，對0.5μm以上的塵粒捕集效率在99.9％以上。硅酸鋁材質(zhì)濾筒可承受1000℃高溫，其他性能與玻璃纖維濾筒基本相同。剛玉濾筒由氧化鋁粉制成，適用于850℃以下的煙氣，對0.5μm以上的塵粒捕集效率也在99.9％以上。為防止煙氣的腐蝕，采樣嘴和采樣管均為不銹鋼材質(zhì)。冷凝器和干燥器用于冷凝和吸收煙氣中的水蒸氣，以保護(hù)流量計(jì)和抽氣泵不受水蒸氣及腐蝕性組分的作用，并簡化測定結(jié)果的計(jì)算。溫度計(jì)、流量計(jì)和壓力計(jì)用來獲得計(jì)算測定結(jié)果所需參數(shù)。
（2）動(dòng)壓平衡型等速管法：將濾筒采樣管與S型皮托管平行放置，在濾筒采樣管的濾筒夾后裝有測量流速的孔板，用以控制等速采樣。
此外，還有靜壓平衡型煙塵采樣系統(tǒng)、無動(dòng)力塵粒采樣系統(tǒng)等采樣裝置。
4.含塵濃度計(jì)算
（1）按重量測定法要求，計(jì)算濾筒采樣前后重量之差G（煙塵重量）。
（2）計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積：在采樣裝置的流量計(jì)前裝有冷凝器和干燥器的情況下，按下式計(jì)算：
當(dāng)干煙氣的組成與干空氣近似時(shí)，Vnd計(jì)算式可簡化為：
式中：Vnd——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣的采樣體積（L）；
τ——采樣時(shí)間（min）；
其他項(xiàng)含意同前。
（3）煙塵濃度的計(jì)算：根據(jù)采樣方法不同，分別按下列不同公式計(jì)算：
式中：c——煙氣中煙塵濃度（mg/m3）；
G——測得煙塵重量（g）；
Vnd——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣體積
式中： ——煙氣中煙塵平均濃度（mg/m3）；
v1、v2、…、vn——各采樣點(diǎn)煙氣流速（m/s）；
c1、c2、…、cn——各采樣點(diǎn)煙氣中煙塵濃度（mg/m3）；
S1、S2、…、Sn——各采樣點(diǎn)所代表的截面積（m2）。
（六）煙氣組分的測定
煙氣組分包括主要?dú)怏w組分和微量有害氣體組分。主要?dú)怏w組分為氮、氧、二氧化碳和水蒸氣等。測定這些組分的目的是考察燃料燃燒情況和為煙塵測定提供計(jì)算煙氣氣體常數(shù)的數(shù)據(jù)。有害組分為一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和硫化氫等。
1.煙氣樣品的采集
由于氣態(tài)和蒸氣態(tài)物質(zhì)分子在煙道內(nèi)分布比較均勻，不需要多點(diǎn)采樣，只要在靠近煙道中心的任何一點(diǎn)都可采集到具有代表性的氣樣。同時(shí)，氣體分子質(zhì)量極小，可不考慮慣性作用，故也不需要等速采樣。若需氣樣量較少時(shí)，適當(dāng)容積的注射器采樣，或者在注射器接口處通過雙連球?qū)鈽訅喝胨芰洗小?/span>
煙氣采樣裝置與大氣采樣裝置基本相同；不同之處是因?yàn)闊煹罋鉁囟雀?、濕度大、煙塵及有害氣體濃度大并具有腐蝕性，故在采樣管頭部裝有煙塵過濾器（濾料），采樣管需要加熱或保溫，以防止水蒸氣冷凝而引起被測組分損失。采樣管多采用不銹鋼材料制作。
此外，還有煙氣自動(dòng)采樣裝置，用于煙氣組分連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測儀中，對煙氣組分進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測。
2.煙氣主要組分的測定
煙氣中的主要組分可采用奧氏氣體分析器吸收法和儀器分析法測定。
奧氏氣體分析器吸收法的原理基于：用適當(dāng)?shù)奈找何諢煔庵械挠麥y組分，通過測定吸收前后氣樣的體積變化計(jì)算欲測組分的含量。例如，用氫氧化鉀溶液吸收CO2；用焦性沒食子酸溶液吸收O2；用氯化亞銅氨溶液吸收CO等；還有的帶有燃燒法測H2裝置。依次吸收CO2、O2和CO后，剩余氣體主要是N2。
用儀器分析法可分別測定煙氣中的組分，其準(zhǔn)確度比奧氏氣體吸收法高。例如，用紅外線氣體分析儀或熱導(dǎo)式分析儀測定CO2；用磁氧分析儀或氧化鋯氧量分析儀（測高溫?zé)煔猓y定O2等。
3.煙氣中有害組分的測定
煙氣中有害組分的測定方法視其含量而定。當(dāng)含量較低時(shí)，可選用本章**節(jié)介紹的大氣中分子態(tài)污染物質(zhì)的測定方法；含量較高時(shí)，多選用化學(xué)分析法。表3－16列出《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》中推薦的部分有害組分的測定方法。
表3－16 煙氣中有害組分測定方法
4.煙塵中有害組分的測定
測定煙塵（包括氣溶膠）中的有害組分時(shí)，先用煙塵采樣裝置將煙塵捕集在濾筒上，再用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理方法將被測組分浸取出來制備成溶液供測定。例如，煙氣中硫酸霧和鉻酸霧的測定，先將其采集在玻璃纖維濾筒上，再用水浸取后測定；鉛、鈹?shù)葻焿m捕集后用酸浸取出來測定等。
如果測定煙塵和氣體中有害組分的總量，應(yīng)在煙塵采樣系統(tǒng)中串接捕集氣態(tài)組分的吸收瓶，然后將二者合并，經(jīng)處理制備成樣品溶液測定。例如，煙氣中氟化物總量的測定，將煙塵和吸收液于酸溶液中加熱蒸餾分離后測定；用玻璃纖維濾筒和沖擊式吸收瓶串聯(lián)采集氣溶膠態(tài)和蒸氣態(tài)瀝青煙，用有機(jī)溶劑提取后測定。
有關(guān)組分的測定方法見表3－16。
二、流動(dòng)污染源監(jiān)測
汽車排氣是石油體系燃料在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒后的產(chǎn)物，含有NOx、碳?xì)浠衔铩?span lang="EN-US">CO等有害組分，是污染大氣環(huán)境的主要流動(dòng)污染源。
汽車排氣中污染物的含量與其行駛狀態(tài)有關(guān)，空轉(zhuǎn)、加速、勻速、減速等行駛狀態(tài)下排氣中污染物含量均應(yīng)測定。下面將我國《環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的測定項(xiàng)目作一簡單介紹。
（一）汽車怠速CO、碳?xì)浠衔锏臏y定
該指標(biāo)適用于新型、新生產(chǎn)、在用及進(jìn)口汽油車怠速工況下由排氣管排出的廢氣中CO和碳?xì)浠衔餄舛鹊臏y定。
1.怠速工況的條件
發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；離合器處于結(jié)合位置；油門踏板與手油門位于松開位置；安裝機(jī)械式或半自動(dòng)式變速器時(shí)，變速桿應(yīng)位于空檔位置；當(dāng)安裝自動(dòng)變速器時(shí)，選擇器應(yīng)在停車或空檔位置；阻風(fēng)門全開。
2.測定方法
根據(jù)CO和碳?xì)浠衔飳t外光有特征吸收的原理，一般采用非色散紅外氣體分析儀對其進(jìn)行測定。已有專用分析儀器，如國產(chǎn)MEXA－324F型汽車排氣分析儀，可以直接顯示測定結(jié)果，其中，CO以體積百分含量表示，碳?xì)浠衔镆?span lang="EN-US">ppm（體積比）表示。關(guān)于非色散紅外氣體分析儀的工作原理在本章第三節(jié)中已介紹。
測定時(shí)，先將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)由怠速加速至中等轉(zhuǎn)速，維持5s以上，再降至怠速狀態(tài)，插入取樣管（深度不少于300mm）測定，讀取*大指示值。若為多個(gè)排氣管，應(yīng)取各排氣管測定值的算術(shù)平均值。
3.排放標(biāo)準(zhǔn)（GB3842－83）：
見表3－17。
表3－17 汽油車怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)
注：①（碳?xì)浠衔铮舛纫哉淹橛?jì)
（二）汽油車排氣中NOx的測定
在汽車尾氣排氣管處用取樣管將廢氣引出（用采樣泵），經(jīng)冰?。ɡ淠?、玻璃棉過濾器（除油塵），抽取到100mL注射器中，然后將抽取的氣樣經(jīng)氧化管注入冰乙酸-對氨基苯磺酸-鹽酸萘乙二胺吸收顯色液，顯色后用分光光度法測定，測定方法同大氣中NOx的測定。
（三）柴油車排氣煙度的測定
由汽車柴油機(jī)或柴油車排出的黑煙含有多種顆粒物，其組分復(fù)雜，但主要是炭的聚合體（占85％以上），還有少量氧、氫、灰分和多環(huán)芳烴化合物等。為防止煙塵對環(huán)境的污染，國家制定出一系列排氣煙度的排放標(biāo)準(zhǔn)。例如，柴油車自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn)（GB3843－83）中規(guī)定：新生產(chǎn)車和進(jìn)口車限值≤5.0Rb；在用車限值≤6.0Rb。汽車柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放標(biāo)準(zhǔn)（GB3844－83）中規(guī)定：新柴油機(jī)、進(jìn)口車柴油機(jī)限值≤4.0Rb；在用車柴油機(jī)限值≤4.5Rb。
煙度的含意是使一定體積排氣透過一定面積的濾紙后，濾紙被染黑的程度，用波許單位（Rb）表示。
1.測定原理
用一只活塞式抽氣泵在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)從柴油機(jī)排氣管中抽取一定體積的排氣，讓其通過一定面積的白色濾紙，排氣中的炭粒就附著在濾紙上，將濾紙染黑，然后用光電測量裝置測量染黑濾紙的吸光度，以吸光度大小表示煙度大小。規(guī)定潔白濾紙的煙度為零，全黑濾紙的煙度為10。濾紙式煙度計(jì)煙度刻度計(jì)算式為：
式中：Rb——波許煙度單位；
I——被測煙樣濾紙反射光強(qiáng)度；
I0——潔白濾紙反射光強(qiáng)度。
由于濾紙的質(zhì)量會直接影響煙度測定結(jié)果，所以要求濾紙色澤潔白，纖維及微孔均勻，機(jī)械強(qiáng)度和通氣性良好，以保證煙氣中的炭粒能均勻地分布在濾紙上，提高測定精度。
2.波許煙度計(jì)
這種煙度計(jì)的整體工作原理：抽氣泵活塞受腳踏開關(guān)的控制而上行時(shí)，排氣管中的排氣依次通過取樣探頭、取樣軟管及一定面積的濾紙被抽入抽氣泵，排氣中的黑煙被阻留在濾紙上，然后用步進(jìn)電機(jī)（或手控）將已抽取黑煙的濾紙送到光電檢測系統(tǒng)測量，由儀表直接指示煙度值。規(guī)程中要求按照一定時(shí)間間隔測量三次，取其平均值。
波許煙度計(jì)的光電檢測系統(tǒng)：煙樣后的濾紙經(jīng)光源照射，則部分光被濾紙上的炭粒吸收，另一部分被濾紙反射給環(huán)形硒光電池，產(chǎn)生相應(yīng)的光電流，送入測量儀表測量。
