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一、大氣樣品的采集

(一)采樣點(diǎn)的布置

1、布點(diǎn)原則

大氣中的污染物具有時(shí)間分布、空間分布和擴(kuò)散遷移的特點(diǎn)，它的濃度受到風(fēng)向、風(fēng)速、湍流、氣溫、氣壓、濕度和地形等因素的影響，因此應(yīng)根據(jù)測(cè)定目的、污染物的理化學(xué)質(zhì)、污染物的排放現(xiàn)狀和當(dāng)時(shí)的氣象條件等實(shí)際情況妥當(dāng)選擇采樣點(diǎn)的數(shù)量和位置，使所得到的數(shù)據(jù)具有代表性與實(shí)用性。

大氣污染是大范圍的，隨時(shí)間空間變化，受氣象、季節(jié)、地形、地物等因素的強(qiáng)烈影響，因此，對(duì)大氣污染物的采集就必須在監(jiān)測(cè)區(qū)中同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)布設(shè)，應(yīng)包括該監(jiān)測(cè)區(qū)的高濃度、中濃度、低濃度樣品的采集，才能準(zhǔn)確地代表這一監(jiān)測(cè)區(qū)的大氣污染現(xiàn)狀。在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，對(duì)于一級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)點(diǎn)不應(yīng)少于10個(gè)；對(duì)于二級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)不少于6個(gè)；對(duì)于三級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，布置1～3個(gè)點(diǎn)即可。一般超標(biāo)地區(qū)布點(diǎn)的數(shù)目要多些，郊區(qū)農(nóng)標(biāo)地區(qū)布點(diǎn)則可少一些；工業(yè)企業(yè)較集中的城區(qū)、工礦區(qū)和交通頻繁區(qū)布點(diǎn)要多些，郊區(qū)農(nóng)村布點(diǎn)則可少些；人口稠密的地區(qū)，布點(diǎn)多些，人口密度小的地方，布點(diǎn)則可少些；當(dāng)污染源較集中，主導(dǎo)風(fēng)向較明顯時(shí)，在污染源主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)區(qū)方位布點(diǎn)可多一些，而在污染源上風(fēng)向未受本源污染的地方布設(shè)對(duì)照點(diǎn)，布點(diǎn)可少些。

采樣位置應(yīng)有較好的代表性，使監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量值能反映一定地區(qū)范圍的大氣環(huán)境質(zhì)量或污染水平。采樣點(diǎn)宜設(shè)在開闊地帶，周圍沒有樹木、高大建筑物和其他掩蔽物的平坦地帶，離地面50～180cm高度采集沒有沉降作用的地方；采集降塵樣品時(shí)，一般應(yīng)在離地面500cm以上的高度或在四周開闊的建筑物頂上采樣，不要靠近污染源、建筑工地和附近的大煙囪，避免風(fēng)沙和地面灰塵等影響；采集煙氣樣品時(shí)，應(yīng)采集氣流比較穩(wěn)定、煙塵濃度分布均勻的樣品，采樣位置應(yīng)選擇在有電源、操作方便和氣流穩(wěn)定的垂直管段中，而不應(yīng)該在彎曲、接頭、閥門和鼓風(fēng)機(jī)前后采樣；采集汽車尾氣樣品時(shí)，采樣位置應(yīng)選擇在汽車的排氣口；在室內(nèi)采樣時(shí)，應(yīng)在工作人員的工作和休息場(chǎng)所，離地面150cm高度采集人的呼吸帶樣品。

2、布點(diǎn)方法

布點(diǎn)方法分幾何圖形布點(diǎn)法和功能分區(qū)布點(diǎn)法。

(1)幾何圖形布點(diǎn)法

①扇形布點(diǎn)法。此法適用于孤立源(點(diǎn)源)。以點(diǎn)源為頂點(diǎn)，煙流方向?yàn)檩S線，在點(diǎn)源的下風(fēng)方向劃出一個(gè)扇形區(qū)域作為布點(diǎn)范圍。扇形角大小與氣象條件有關(guān)。一般為45⁰或60⁰，也有90⁰。將采樣點(diǎn)布設(shè)在扇形平面內(nèi)距點(diǎn)源不同距離的若干條弧線上，每條弧線上布設(shè)三四個(gè)采樣點(diǎn)，一般相鄰兩采樣點(diǎn)之間的夾角為10⁰～20⁰。在布點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注意高架源的特點(diǎn)。如果不計(jì)“本底值”時(shí)，煙囪腳下污染物的濃度為零，隨著距離增加很快出現(xiàn)濃度zui大值。隨后，污染物濃度隨距離變化是按指數(shù)關(guān)系衰減，即距點(diǎn)源近的，濃度降低快；距離遠(yuǎn)的，則濃度降低慢。因此，采樣點(diǎn)不宜按等距離分布，而是近點(diǎn)源的采樣點(diǎn)間距小些，可測(cè)定濃度的變化情況；遠(yuǎn)離點(diǎn)源的采樣點(diǎn)間距大些，可減少不必要的工作量。

②同心圓多方位布點(diǎn)法。在污染源較為集中的情況下，以污染源為中心，分取半徑為4km、10km、20km和40km，劃出若干個(gè)同心圓，再?gòu)膱A心向圓周引出若干條放射線，將圓分成8個(gè)方位或16個(gè)方位，圓周間距每0.5～2km處布設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)數(shù)和間距根據(jù)污染源的排放量、排放方式和高度、污染源周圍的地形地勢(shì)和地方微小氣候和預(yù)測(cè)結(jié)果等因素決定。對(duì)常年主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)方位可布點(diǎn)多些。

采用本法布點(diǎn)可全面了解污染物向四面八方擴(kuò)散的情況，但工作量大，不經(jīng)濟(jì)。

③網(wǎng)格布點(diǎn)法。網(wǎng)格布點(diǎn)法又稱方格坐標(biāo)布點(diǎn)法，常用于多個(gè)污染源且分布較均勻的情況。

將監(jiān)測(cè)區(qū)劃成許多面積為1～2km²的方格，采樣點(diǎn)設(shè)在方格的中心或縱橫兩線的交點(diǎn)上。網(wǎng)格大小和采樣點(diǎn)數(shù)目，可根據(jù)人力、物力而定。采樣時(shí)，若主導(dǎo)風(fēng)向明顯時(shí)，則下風(fēng)方向的采樣點(diǎn)應(yīng)約占總采樣點(diǎn)數(shù)的60％，并要注意風(fēng)向變動(dòng)的影響，風(fēng)向變動(dòng)幅度越大，則在水平面上濃度變化越大，若不注意這一特性，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)的錯(cuò)誤。采用網(wǎng)格布點(diǎn)法可系統(tǒng)觀察一個(gè)居民區(qū)受各種污染源綜合污染的情況，布法也較方便，但存在不經(jīng)濟(jì)的問題。

④配對(duì)布點(diǎn)法。該方法適用于線源污染的監(jiān)測(cè)。一般布置在交通道路的下風(fēng)向，離道路0.5～1m處設(shè)點(diǎn)，同時(shí)在該點(diǎn)外沿lOOm處再設(shè)一點(diǎn)。

(2)功能分區(qū)布點(diǎn)法分區(qū)布點(diǎn)法是將監(jiān)測(cè)區(qū)按功能劃分為工業(yè)區(qū)、居民稠密區(qū)、商業(yè)繁華區(qū)、交通樞紐區(qū)、公園游覽區(qū)、文化區(qū)等。在各功能區(qū)內(nèi)設(shè)一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。此法多用于區(qū)域性日常監(jiān)測(cè)，便于了解污染物對(duì)不同功能區(qū)的影響。

(二)采樣時(shí)間和頻率

1、采樣時(shí)間

采樣時(shí)間系指每次采樣從開始到結(jié)束所需的時(shí)間，亦稱采樣時(shí)段。采樣時(shí)間依據(jù)監(jiān)測(cè)目的、氣象因素對(duì)污染物濃度擴(kuò)散影響和人力物力等情況，分為短期、間歇性和長(zhǎng)期三種尺度。

(1)短期采樣：由于采樣時(shí)間短，試樣可能沒有足夠的代表性，測(cè)定結(jié)果不能反映污染變化規(guī)律。因此，短期采樣一般只適用于氣象條件極不利污染物擴(kuò)散、事故引起的排出污染物濃度劇增及廣泛監(jiān)測(cè)之前的初步調(diào)查等情況。

(2)間歇性采樣：間歇性采樣系指每隔一定時(shí)間取樣測(cè)定一次，并從多次測(cè)定結(jié)果求出平均值。如每季度采樣，可在一個(gè)月或每6天采樣一天；而一天內(nèi)又間隔相等時(shí)間，以求出日平均值、季度平均值。這種采樣監(jiān)測(cè)可節(jié)省費(fèi)用，尤其適合于用手工操作的采樣儀器。若采樣時(shí)間足夠長(zhǎng)，積累足夠多的數(shù)據(jù)，則所測(cè)結(jié)果就具有一定的代表性，對(duì)大氣污染的趨勢(shì)分析和對(duì)控制污染方案進(jìn)行評(píng)價(jià)都是有用的。

(3)長(zhǎng)期采樣：長(zhǎng)期采樣系指在一段較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)，連續(xù)自動(dòng)采樣測(cè)定。長(zhǎng)期采樣所得數(shù)據(jù)具有較好的代表性，能反映出污染物濃度隨時(shí)間變化的規(guī)律?？蛇M(jìn)行遠(yuǎn)期趨勢(shì)分析，這對(duì)于建立必要的大氣污染控制規(guī)劃，制定相應(yīng)的法規(guī)是極其重要的。同時(shí)可以較方便地取得日平均值、月平均值、年平均值等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。但此法只有在采樣監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)化條件下才能適用。

2、采樣頻率

采樣頻率系指一定時(shí)間范圍內(nèi)的采樣次數(shù)，如一天、一月或一季度內(nèi)的采樣次數(shù)。采樣頻率取決于污染物質(zhì)內(nèi)在的變異性(如晝夜變化，星期變化和季節(jié)變化)和評(píng)價(jià)大氣質(zhì)量所需數(shù)據(jù)的程度。顯然，污染物濃度隨時(shí)間變化顯著，數(shù)據(jù)程度高的，則采樣頻率也要高。采用連續(xù)自動(dòng)采樣監(jiān)測(cè)儀器，其采樣頻率可以達(dá)到很高。若受人力、物力條件所限，使用間歇性采樣，則其采樣頻率就比較低。

如要測(cè)定晝夜變化，采樣時(shí)間應(yīng)均勻分布，如每隔2～4h采樣一次，測(cè)出的日平均濃度尚能反映。同樣，如要通過逐日采樣以了解一周間的變化，在工作日及周末假日均應(yīng)采樣。如果要測(cè)定年均值，則全年各種時(shí)候都要有等量的數(shù)據(jù)。當(dāng)每季度的監(jiān)測(cè)量不少于全年觀測(cè)量的20％時(shí)，則可認(rèn)為監(jiān)測(cè)工作計(jì)劃已足夠平衡。

對(duì)在不同采樣頻率條件下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平均值的正確性，有人曾做過理論計(jì)算，并經(jīng)受實(shí)踐檢驗(yàn)證明：正確性隨采樣頻率的減少而降低。例如，每隔一天采樣，測(cè)定的數(shù)值與每天采樣所得年平均值相比，其誤差小于±2％；如每隔12天進(jìn)行采樣，其結(jié)果與每天采樣所得的年均值相比，誤差在10％以內(nèi)。