北京交通大學校園 環境空氣質量監測方案 學院：土建學院 班級：環境0702 姓名：郭雪 學號：07233034目 錄1 引言12 監測目的13 方案設計思路24 方案調研24.1 背景調研34.1.1 總體地理位置34.1.2 總體污染狀況44.1.3 氣象資料54.1.4 污染源分布及排放情況54.2 現場調研64.3 檢測方法調研75 監測特點86 監測方案86.1 方案概述86.2 檢測內容96.3 布點方案96.4 檢測方法106.4.1 TSP 的測定：106.4.2 PM10 的測定136.4.3 測量空氣流速、濕度的測定。146.5 數據表格（略）146.6 結果預計156.6.1 預測分析156.6.2 預想187 方案實施計劃237.1 儀器列表237.2 時間安排241 引言北京交通大學作為教育部直屬的全國重點大學，有著悠久的歷史背景和文化底蘊。學校在幾代北交人的努力下不斷發展壯大。近幾年來，學校對于硬件設施的投入也是日趨增大。自我到校學習以來，學校先后建成了逸夫教學樓與機械工程樓，改造了學校東部的土操場，并且在建中的還有一座大型的學生活動中心。但是大片的建筑工地、裸露的土地使得學校的生態薄弱，大氣、噪聲等污染也相對嚴重。校園環境污染對學生健康的影響已成為不可忽視的因素。由于學校主區校園面積較小，而且頻繁施工，我們就將目光集中在整個主區（不含家屬區）。因此，學校室外的大氣狀況對學生健康的影響值得我們去研究探討（大氣污染對人體健康影響的調研見附錄9.1）。室外大氣空氣污染，不僅具有普通室外污染的一般特點，即污染濃度高種類多、接觸時間長、擴散快、影響范圍大、涉及人數多、隨時間空間變化大等，還因為其人員相對密集，人員呼吸急促等原因而更具復雜性。2 監測目的此次大氣監測的目的主要有以下五方面：1通過實驗進一步鞏固課本知識，深入了解空氣環境中各污染因子的具體采樣方法、分析方法、誤差分析及數據處理等方法。鞏固大氣環境監測的原理與知識，了解調查研究的基本方法與步驟，通過嚴格科學的訓練鍛煉同學的思考能力、實踐能力、創新能力，通過深入了解接觸我們所處的環境提高同學的環保意識；2對北京交通大學校園的空氣環境定期監測，評價北京交通大學校園的空氣環境質量，為研究北京交通大學校園空氣環境質量變化及制訂北京交通大學校園環境保護規劃提供基礎數據。3.根據污染物或其他影響環境質量因素的分布，追蹤污染路線，尋找污染源，為北京交通大學校園環境污染的治理提供依據，培養獨立開展環境監測的技能；4及時、準確、全面地反映校園大氣環境質量現狀及發展趨勢，培養大家的環境憂患意識；培養團結協作精神及綜合分析與處理問題的能力。5為開展和校園相關的環境管理、污染控制、環境規劃、環境評價提供科學依據，為在建或未建的室外運動場所提出建設性的意見。3 方案設計思路4 方案調研大氣污染受氣象、季節、地形、地貌等因素的強烈影響而隨時間變化，因此應對校園內各種大氣污染源、大氣污染物排放狀況及自然與社會環境特征進行調查，并對大氣污染 物排放作初步估算。4.1 背景調研4.1.1 總體地理位置北京中心位于北緯39度54分20秒，東經116度25分29秒。位于華北平原西北邊緣。毗鄰渤海灣，上靠遼東半島，下臨山東半島。北京與天津相鄰，并與天津一起被河北省環繞。西部是太行山山脈余脈的西山，北部是燕山山脈的軍都山，兩山在南口關溝相交，形成一個向東南展開的半圓形大山彎，人們稱之為“北京彎”，它所圍繞的小平原即為北京小平原。學校位于首都北京“學府勝地”海淀區，坐落于北京交通樞紐西直門，毗鄰中國“硅谷”中關村，周邊環繞眾多世界知名公司，地理位置極其優越。經過一百多年的發展，北京交大校園建筑現代和古典建筑交相輝映，中西合璧風格獨特。教學區總面積近1100畝，建筑面積78萬平方米，東西兩個校區，教學、科研設施完善，硬件一流，校園環境優美。4.1.2 總體污染狀況校園空氣質量在很大程度上也受到外來因素的干擾。比如說冬春季節從內蒙古吹來的沙塵暴，黃沙遍天，遮天蔽日，在短時期內會造成很大的危害，并對校園的大氣質量造成了很嚴重的影響。所以要想準確測量校園的大氣質量，就必須考慮到這些因素。當然，由于學校地處海淀區，這一帶基本上都是校園區，臨近地區的影響不是太大，所以可以從北京市區的總體空氣質量狀況來考慮背景值。根據2009 年北京市環境狀況公報（由于網上資源只找到07版，暫時性使用它）， 2009 年，市區大氣中二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入顆粒物和總懸浮顆粒物濃度年日均值分別為每立方米0.067、0.076、2.5、 0.166 和0.373 毫克，與2008 年相比，二氧化硫和化學需氧量排放量分別比2008年下降3.59%和2.49%。4.1.3 氣象資料北京位于亞洲大陸東南部，屬亞熱帶季風氣候。冬季以寒冷的西北風為主、特別是一些強風；夏季以溫暖潮濕的東南風為主（因臨渤海）。氣溫冬季在10 度以下；夏季在20 度以上。我們的環境監測在10月。風向主要為東南風，風速通常不高；溫暖潮濕， 日照時間長， 氣溫通常為30 度左右，濕度較高。 主要收集校園氣象站（圖1）和當地氣象站（臺）近年的氣象數據，包括風向、風速、氣溫、氣壓、降水量、相對濕度等，具體調查內容如表所示。 氣象資料調查項 目調 查 內 容 風 向主導風向、次主導風向及頻率等 風 速年平均風速、最大風速、最小風速、年靜風頻率等氣 溫年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫等 降水量平均年降水量、每日最大降水量等 相對濕度年平均相對濕度 4.1.4 污染源分布及排放情況主要調查校園大氣污染物的排放源、數量、燃料種類和污染物名稱及排放方式等，為大氣環境監測項目的選擇提供依據，可按表中的方式進行調查。校園大氣污染源情況調查 序號污染源名稱數量燃料種類污染物 治理措施排放方式備注 1生活區（食堂）2建筑工地（學生活動中心） 3鍋爐房4機械實習工地5家屬區居民爐灶通過參考大氣污染源的分類與污染物時空分布的特點，我們對污染源進行了調查與分析。調查顯示污染源有：1汽車尾氣污染：屬移動污染源，線源，低架源，交通污染源。排氣中的主要污染物是煙塵、NOx、CO、O3 等。但校園內機動車較少，且移動速度較快，因此對各運動場所的影響大致相同。2逸夫樓旁邊鍋爐房：屬固定污染源，點源，高架源，生活污染源。主要污染物是煙塵、SO2、CO、CO2、有機化合物等。它位于校園東部，離網球場與東大操場等運動場所較近。但由于其為高架源，受控氣流動影響大，且擴散快，因此對周邊地區影響大致相同。3學生活動工地：屬固定污染源、點源、低架源、生活污染源。主要污染物是顆粒物、噪音。是主要的污染源。4化學實驗室：屬固定污染源、點源、低架源。主要污染物是揮發性有機物、放射性物質。它位于校園中部，但其規模較小，保護措施好，嚴格執行安全實驗準則，沒有發生過嚴重的事故，因此對外界運動場所影響很小。5生物性污染物：屬固定污染源、面源、低架源。它一種空氣變應原，主要有花粉和清華大學室外各類運動場所空氣質量監測方案一些霉菌孢子。在校園內分布較多，主要集中在小河邊。且考慮監測季節為夏季，該污染物量不大。因此影響不大。通過參考大氣污染物存在狀態及來源，以及上述污染源，我們得出，人的活動和動植物的新陳代謝是CO2 的主要來源；汽車廢氣以及鍋爐燃燒的廢氣是CO、CO2 和NOx 的主要來源；各場所地表形態、工地和鍋爐煙塵是顆粒污染物的主要來源；鍋爐燃燒廢氣是SO2 的主要來源；汽車尾氣和鍋爐燃燒廢氣是有機化合物，特別VOC 的主要來源。化工化學實驗室是放射性污染物的主要來源。4.2 現場調研校園內有兩座室外運動場所都集中在學校北部，學校四周分布著18號公寓、19號公寓、22號公寓、嘉園公寓和留學生公寓。考慮地面用材情況，校內的地面狀況可分為以下幾類：1裸土地。這種地面由經過平整的沙土覆蓋，雖然是出于安全考慮、避免受傷，但北京天氣干燥、降雨量少，有人在這樣裸露的土地上跑動時，總是揚起一片塵土；遇到大風天氣，常常塵土飛揚，沿運動場附近的道路邊上積土成堆，降低能見度，成為空氣中TSP、PM10、降塵的來源，刺激呼吸道和肺部，影響人類健康和周圍植物的生長。關于顆粒物介紹見后。2塑膠地面。塑膠運動場由素土層、碎石層、基礎結構層（瀝青砼或水泥砼）、塑膠面層組成，該地面的塑膠層主要為聚氨酯，強度高、彈性好、耐磨、耐低溫、防震隔音，是十分利于運動員發揮的地面。但是，從學校操場的情況來看，塑膠地面在太陽照射、溫度較高的情況下會揮發出明顯的氣味，該氣味可能來自于塑膠顆粒本身和粘連塑膠顆粒的膠結料。例如以聚醚多元醇、擴鏈劑、異氰酸酯、增塑劑、填料等為原材料,制備的MDI 型雙組分聚氨酯塑膠跑道用漿料。研究表明該MDI 型塑膠跑道與傳統的TDI 聚氨酯塑膠跑道相比,氣味小,符合環保要求,而且綜合性能優越。3瀝青。瀝青為一種傳統的鋪路材料，學校部分路面鋪設的就是瀝青。瀝青是一種復雜的化合物，其加熱揮發煙塵中含有大量多環芳烴，尤其苯并（a）芘含量甚高，石油瀝青煙塵中B(a)P 的含量盡管低于煤焦瀝青煙塵中的含量，但長期接觸可能贏棋的遺傳毒性作用也不容忽視。4水泥地。水泥地對環境沒有明顯影響。5沙地。其對大氣環境的主要影響和裸土地差不多，但沙的顆粒直徑較大，較不易被風吹起，且場所不多、面積較小，所以危害沒有裸土嚴重。6草坪。由于草的光合作用釋放出氧氣。4.3校園周邊大氣污染源調查我校南鄰動物園路，東鄰交大東路,周邊大氣污染源主要調查汽車尾氣排放情況，汽車尾氣中主要含有CO、NOx、煙塵等污染物。調查形式如表所示。 汽車尾氣調查情況 路段動物園路交大東路大柳樹路車流量（輛/h） 大型車中型車小型車 4.4 檢測方法調研根據大氣環境監測因子的篩選結果所確定的監測項目，按照空氣和廢氣監測分析方法、環境監測技術規范和環境空氣質量標準所規定的采樣和分析方法執行，具體方法可按下表列出。環境空氣監測項目及分析方法 監測 項目采樣方法流量/L/ （min）采氣量/L分析方法檢出下限（mg/m 3 ） PM10濾膜阻留法10072000重量法0.1 SO2溶液吸收法0.522.5甲醛緩沖溶液吸收鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法 0.009N02溶液吸收法0.313.5鹽酸萘乙二胺分光光度法0.01 TSP濾膜阻留法重量法0.1 采樣時間和頻次采用間歇性采樣方法，連續監測3-5d，每天采樣頻次根據學生的實際情況而定，SO2、NO2、CO等每鎘23h采樣一次；TSP、PM10 每天采樣一次，連續采樣。 采樣應同時記錄氣溫、氣壓、風向、風速、陰晴等氣象因素。 需要選擇TSP、PM10、降塵三個指標進行測量，但是測量降塵需30 天左右，最后決定重點測量的測量TSP、PM10兩個指標。5 監測特點我們此次的監測有以下特點：1、顆粒物污染的來源總體比較固定，因此監測時就可以有針對性的進行布點，這樣可以節省人力和物力；2、但由于本次監測的范圍為校園，面積較大，且有些污染源并不固定，因此各采樣點監測值差異性會較大；3、由于此次監測的地點是在戶外，必然要受到天氣氣候的影響，因此在布點的過程中，要考慮到時間頻率的問題；4、校園大氣顆粒物污染與室內顆粒物污染的不同之處在于，它受氣象狀況影響較大，因此在監測時間上應當注意，而且監測頻率也與室內空氣有所不同。6 監測方案6.1 方案概述根據污染物的等標排放量，結合校園各環境功能區的要求，及當地的地形、地貌、氣 象條件，按功能區劃分的布點法和網格布點法相結合的方式來布置采樣點。各測點名稱及相對校園中心點的方位和直線距離可按下表列出，各測點具體位置應在總平面布置圖上注明。測點名稱及相對方位 測點編號測點名稱測點方位到校園中心點距離/m 1 南門 2 二食堂 3活動中心 4東門家屬區本方案綜合考慮了各個地表狀況、污染源情況、主要污染物、相對位置等因素以及我們的監測目的和實際條件，決定對校內具有代表性的幾個室外運動場所進行空氣質量監測，監測項目為：總懸浮顆粒TSP；可吸入顆粒物PM10。在文獻調研的基礎上，對各種監測方法進行細致的比較分析，結合實際條件后，決定采用重量法測量上述三個指標。經過選擇，采樣監測的場所有：北部操場、新建操場、四周公寓、教學區域、鍋爐房。對同一種場所，用網格法并根據其大小分別布4-6 個點進行監測。采樣點距地面高度均為1.5m。由于風速、風向、溫度、濕度等條件影響，大氣中污染物濃度會有所不同，因而還需測量空氣流速、溫度和濕度。另外，根據學生在各時段的運動情況和日照情況的不同導致空氣質量的差別，取了7：00，10：00，13：00，16：00，20：00 五個時間段進行監測分析。最后，根據結果判斷環境空氣是否符合環境空氣質量標準以及比較分析各個室外場所地表形態對污染物濃度的影響。本監測以國家環境保護總局發布的我國環境空氣質量標準(GB3095-1996)作為評價標準，即：6.2 檢測大氣環境監測因子的篩選 根據國家環境空氣質量標準和校園及其周邊的大氣污染物排放情況來篩選監測項目，學校一般無特征污染物排放，結合大氣污染源調查結果，可選TSP、PM10、SO2、NO2、CO等作為大氣環境監測項目。總懸浮顆粒物(TSP)：指能懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑100的顆粒物。飄塵(PM10)：指懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑10的顆粒物。6.3 布點方案具體采樣點分布情況如下圖所示：采樣場所主要污染源主要污染物采樣點數北部操場塑膠、膠合劑顆粒物6活動中心施工地瀝青、工地顆粒物、VOC6中部教學區水泥地顆粒物6嘉園公寓CO2顆粒物4逸夫、浴室鍋爐房煙塵、SO26東部操場裸土顆粒物66.4 檢測方法6.4.1 TSP 的測定：測量原理：通過具有一定切割特性的采樣器，以恒速抽取定量體積的空氣。空氣中粒徑小于100m的懸浮顆粒物被截留在已恒重的濾膜上，根據采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，計算總懸浮顆粒物的濃度。濾膜經處理后，可以進行組分分析。主要儀器：1、有一定切割特性的大流量或中流量采樣器2、大流量孔口流量計、中流量孔口流量計3、濾膜超細玻璃纖維濾膜4、恒溫恒實箱5、天平：大盤天平用于大流量采樣濾膜稱量；分析天平用于中流量采樣濾膜稱量6、U型管壓差計7、濾膜袋、濾膜保存盒8、X 光看片機和打號機現場及實驗室分析：1、準備合格的濾膜，并在選中的濾膜光滑表面的兩個對角上打印編號。2、把濾膜放入恒溫恒室箱內平衡24h，并按要求調整溫度，記錄溫度濕度。3、在上述平衡后稱量濾膜，記錄濾膜質量W0。4、稱量好的濾膜平展地放在濾膜保存盒中，采樣前不得彎曲或折疊。5、打開采樣頭頂蓋，取出濾膜夾。用清潔干布擦去采樣頭內及濾膜夾的灰塵。將已編號并稱量過的濾膜絨面向上，放在濾膜支持網上，放上濾膜夾，對正，擰緊，使不漏氣。6、安裝總懸浮顆粒物TSP 采樣頭頂蓋，置于1.5m 高度，設置采樣器采樣時間，啟動采樣。7、采樣后，打開總懸浮顆粒物TSP 采樣頭，用鑷子取出濾膜，采樣面向里對折，放入號碼相同的濾膜袋中。8、取濾膜時若無損壞，在平衡條件下即可稱量測定，記錄濾膜質量W1 。數據處理：1、計算式中：TSP總懸浮顆粒物含量，g/m3；t 累積采樣時間，min；QN采樣器平均抽氣流量，m3/min；K常數，大流量采樣器K=1*106；中流量采樣器K=1*109。2、用孔板校準器或標準流量計對采樣器流量進行校準。根據孔板校準器壓差值，查其校準時繪制的流量曲線，獲得流量（Q1），再根據校準現場大氣溫度和壓力，將其修正到現場狀態下的流量（Q2）,即式中:Q1由孔板校正曲線查的的流量，m3/min；Q2校準流量m3/min；T1校準孔板校準器時的大氣絕對溫度，K；T2現場校準時的大氣絕對溫度，K；P1校準孔板校準器時的大氣壓力，kPa；P2現場校準時的大氣壓力，kPa。以用不同氣阻板時采樣器壓差值對應變為校準量（Q2）作圖。用曲線板通過各校準點畫一條平滑的曲線。采樣時，由采樣器壓差值便可從該曲線上查知校準流量。6.4.2 PM10 的測定測定原理：使一定體積的空氣，進入切割器，將10 微米以上粒徑的微粒分離，小于這一粒徑的微粒隨著氣流經分離器的出口被阻留在已恒重的濾膜上。根鋸采樣前后濾膜的重量差及采樣體積。計算出飄塵濃度，以毫克/標準立方米表示。主要儀器：1、有一定切割特性的大流量或中流量采樣器2、大流量孔口流量計、中流量孔口流量計3、濾膜超細玻璃纖維濾膜4、恒溫恒實箱5、天平：大盤天平用于大流量采樣濾膜稱量；分析天平用于中流量采樣濾膜稱量6、U 型管壓差計7、濾膜袋、濾膜保存盒現場及實驗室分析：1、準備合格的超細玻璃纖維濾膜。2、采樣前在干燥器內放置24 小時，直至恒重（兩次重量之差不大于0.4mg）。3、稱量濾膜，記錄濾膜質量W0。4、稱量好的濾膜平展地放在濾膜保存盒中，采樣前不得彎曲或折疊。5、將已恒重好的濾膜，用鑷子放入潔凈采樣夾內的濾網上，牢固壓緊至不漏氣。6、安裝可吸入顆粒物采樣頭頂蓋，置于1.5m 高度，啟動采樣。7、采樣結束后，用鑷子取出，將有塵面兩次對折，放入紙袋，并做好采樣記錄。8、取濾膜時若無損壞，在平衡條件下即可稱量測定，記錄濾膜質量W1 。數據處理:式中：C飄塵濃度，毫克/標準立方米；G2采樣后濾膜的重量，g；G1采樣前濾膜的重量，g；Vr換算成標準狀態下的采樣體積 m3。6.4.3 測量空氣流速、濕度的測定。6.5 數據表格（略）6.6數據處理 1.數據整理 監測結果的原始數據要根據有效數字的保留規則正確書寫，監測數據的運算要遵循運算規則。在數據處理中，對出現的可疑數據，首先從技術上查明原因，然后再用統計檢驗處理，經檢驗驗證屬離群數據應予剔除，以使測定結果更符合實際。 2.分析結果的表示 將監測結果按樣品數、檢出率、濃度范圍進行統計并制成表格，可按表統計分析結果。 環境空氣監測結果統計 編 號測點名稱樣品數檢出率/ 小時平均值日均值 濃度范圍超標率/ 濃度范圍超標率/% 1 26.7結果預計6.7.1 預測分析1.整體評價。主要獲得TPS、PM10 的平均值，TPS、PM10 的超標率，最高值的出現的時間和地點。2.時間性比較。比較同一天內不同時間段之間的差異。預期結果為TPS、PM10、降塵濃度在人活動較多的13、16 點和風速較大時的濃度達到最高值；而人活動較少的7、 20 點和風速較小時濃度得到最低值。這主要是由于學生的日常生活習慣所造成的。一般中午和傍晚是學生運動的高峰期，有較多人活動時，空氣質量相對會較差；在陽光照射下地面水分蒸發，濕度減少，溫度升高，使沙塵容易揚起；風速越大，沙塵越容易揚起。3.不同場所之間的比較。比較不同運動場所之間的差異。與TPS、PM10、降塵濃度和地面情況密切相關。6.7.2 預想經過初步比較，看出草坪處地空氣質量相對較好，裸土場地的顆粒物污染比較嚴重。7 方案實施計劃7.1 儀器列表名稱型號預計數目備注大氣顆粒物采樣器（配備旋風式飄塵采樣頭和總懸浮顆粒物采樣頭）超細玻璃纖維濾膜濾膜袋、濾膜保存盒大盤天平（大流量采樣濾膜稱量）分析天平（中流量采樣濾膜稱量）U 型管壓差計恒溫恒