1.3 样品采集与常用采样仪器
1.3.1 水样的采集与常用水样采集器
(1)水样的类型
①瞬时水样 瞬时水样是指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。当水体水质稳定,或其组分在相当长的时间或相当大的空间范围内变化不大时,瞬时水样具有很好的代表性;当水体组分及含量随时间和空间变化时,就应隔时、多点采集瞬时水样,分别进行分析,摸清水质的变化规律。
②混合水样 混合水样是指在同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样,有时称“时间混合水样”,以与其他混合水样相区别。这种水样在观察平均浓度时非常有用,但不适用于被测组分在贮存过程中发生明显变化的水样。如果水的流量随时间变化,必须采集流量比例混合样,即在不同时间依照流量大小按比例采集的混合样。可使用专用流量比例采样器采集这种水样。
③综合水样 把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得到的样品称综合水样。这种水样在某些情况下更具有实际意义。例如,当为几条排污河、渠建立综合处理厂时,以综合水样取得的水质参数作为设计的依据更为合理。
(2)地表水样的采集
①采样前的准备 采样前,要根据检测项目的性质和采样方法的要求,选择适宜材质的盛水容器和采样器,并清洗干净。此外,还需准备好交通工具。交通工具常使用船只。对采样器具的材质要求化学性能稳定,大小和形状适宜,不吸附欲测组分,容易清洗并可反复使用。
②采样方法和采样器(或采水器) 在河流、湖泊、水库、海洋中采样,常乘检测船或采样船、手划船等交通工具到采样点采集,也可涉水或在桥上采集。采集表层水水样时,可用适当的容器如塑料筒等直接采取。采集深层水水样时,可用简易采水器、深层采水器、采水泵、自动采水器等。
(3)地下水样的采集
①井水 从检测井中采集水样常利用抽水机设备。启动后,先放水数分钟,将积留在管道内的陈旧水排出,然后用采样容器(已预先洗净)接取水样。对于无抽水设备的水井,可选择适合的采水器采集水样,如深层采水器、自动采水器等。
②泉水、自来水 对于自喷泉水,在涌水口处直接采样。对于不自喷泉水,用采集井水水样的方法采样。对于自来水,先将水龙头完全打开,将积存在管道中的陈旧水排出后再采样。地下水的水质比较稳定,一般采集瞬时水样即能有较好的代表性。
(4)废(污)水样的采集
①浅层废(污)水 从浅埋排水管、沟道中采样,用采样容器直接采集,也可用长把塑料勺采集。
②深层废(污)水 对埋层较深的排水管、沟道,可用深层采水器或固定在负重架内的采样容器,沉入检测井内采样。
③自动采样 采用自动采水器可自动采集瞬时水样和混合水样。当废(污)水排放量和水质较稳定时,可采集瞬时水样;当排放量较稳定,水质不稳定时,可采集时间等比例水样;当二者都不稳定时,必须采集流量等比例水样。
(5)采集水样注意事项
①测定悬浮物、pH、溶解氧、生化需氧量、油类、硫化物、余氯、放射性、微生物等项目需要单独采样。其中,测定溶解氧、生化需氧量和有机污染物等项目的水样必须充满容器;pH、电导率、溶解氧等项目宜在现场测定。另外,采样时还需同步测量水文参数和气象参数。
②采样时必须认真填写采样登记表;每个水样瓶都应贴上标签(填写采样点编号、采样日期和时间、测定项目等);要塞紧瓶塞,必要时还要密封。
(6)水样的运输与保存
水样采集后,必须尽快送回实验室。根据采样点的地理位置和测定项目最长可保存时间,选用适当的运输方式,并做到以下两点:为避免水样在运输过程中震动、碰撞导致损失或沾污,将其装箱,并用泡沫塑料或纸条挤紧,在箱顶贴上标记;需冷藏的样品,应采取制冷保存措施;冬季应采取保温措施,以免冻裂样品瓶。
各种水质的水样,从采集到分析测定这段时间内,由于环境条件的改变,微生物新陈代谢活动和化学作用的影响,会引起水样某些物理参数及化学组分的变化,不能及时运输或尽快分析时,则应根据不同检测项目的要求,放在性能稳定的材料制作的容器中,采取适宜的保存措施。
①冷藏或冷冻法 冷藏或冷冻的作用是抑制微生物活动,减缓物理挥发和化学反应速率。
②加入化学试剂保存法
a.加入生物抑制剂。如在测定氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量的水样中加入HgCl2,可抑制生物的氧化还原作用;对测定酚的水样,用H3PO4调至pH为4时,加入适量CuSO4,即可抑制苯酚菌的分解活动。
b.调节pH值。测定金属离子的水样常用HNO3酸化至pH为1~2,既可防止重金属离子水解沉淀,又可避免金属被器壁吸附;测定氰化物或挥发性酚的水样加入NaOH调至pH为12时,可使之生成稳定的酚盐等。
c.加入氧化剂或还原剂。测定汞的水样需加入HNO3(至pH<1)和K2Cr2O7(0.05%),使汞保持高价态;测定硫化物的水样,加入抗坏血酸,可以防止被氧化;测定溶解氧的水样则需加入少量硫酸锰和碘化钾固定溶解氧(还原)等。
应当注意,加入的保存剂不能干扰以后的测定;保存剂的纯度最好是优级纯的,还应作相应的空白试验,对测定结果进行校正。水样的保存期限与多种因素有关,如组分的稳定性、浓度、水样的污染程度等。表1-4列出了我国现行水样保存方法和保存期。
表1-4 水样保存方法和保存期
注:G为硬质玻璃瓶;P为聚乙烯瓶(桶)。
③水样的过滤或离心分离 如欲测定水样中某组分的含量,采样后立即加入保存剂,分析测定时充分摇匀后再取样。如果测定可滤(溶解)态组分含量,所采水样应用0.45μm微孔滤膜过滤,除去藻类和细菌,提高水样的稳定性,有利于保存。如果测定不可过滤的金属时,应保留过滤水样用的滤膜备用。对于泥沙型水样,可用离心方法处理。对含有机质多的水样,可用滤纸或砂芯漏斗过滤。用自然沉降后取上清液测定可滤态组分是不恰当的。
1.3.2 空气样品采集与空气采样器
采集空气样品的方法可归纳为直接采样法和富集(浓缩)采样法两类。
1.3.2.1 直接采样法
当空气中的被测组分浓度较高,或者检测方法灵敏度高时,直接采集少量气样即可满足检测分析要求。例如,用非色散红外吸收法测定空气中的一氧化碳;用紫外荧光法测定空气中的二氧化硫等都用直接采样法。这种方法测得的结果是瞬时浓度或短时间内的平均浓度,能较快地测知结果。常用的采样容器有注射器、塑料袋、真空瓶(管)等。
①注射器采样 常用100mL注射器采集有机蒸气样品。采样时,先用现场气体抽洗2~3次,然后抽取100mL,密封进气口,带回实验室分析。样品存放时间不宜长,一般应当天分析完。
②塑料袋采样 应选择与气样中污染组分既不发生化学反应,也不吸附、不渗漏的塑料袋。常用的有聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋及聚酯袋等。为减小对被测组分的吸附,可在袋的内壁衬银、铝等金属膜。采样时,先用二联球打进现场气体冲洗2~3次,再充满气样,夹封进气口,带回尽快分析。
③采气管采样 采气管是两端具有旋塞的管式玻璃容器,其容积为100~500mL。采样时,打开两端旋塞,将二联球或抽气泵接在管的一端,迅速抽进比采气管容积大6~10倍的欲采气体,使采气管中原有气体被完全置换出,关上两端旋塞,采气体积即为采气管的容积。
④真空瓶采样 真空瓶是一种用耐压玻璃制成的固定容器,容积为500~1000mL。采样前,先用抽真空装置将采气瓶(瓶外套有安全保护套)内抽至剩余压力达1.33kPa左右;如瓶内预先装入吸收液,可抽至溶液冒泡为止,关闭旋塞。采样时,打开旋塞,被采空气即充入瓶内,关闭旋塞,则采样体积为真空采气瓶的容积。如果采气瓶内真空度达不到1.33kPa,实际采样体积应根据剩余压力进行计算。
1.3.2.2 富集(浓缩)采样法
空气中的污染物质浓度一般都比较低(10-9~10-6数量级),直接采样法往往不能满足分析方法检测限的要求,故需要用富集采样法对空气中的污染物进行浓缩。富集采样时间一般比较长,测得的结果代表采样时段的平均浓度,更能反映空气污染的真实情况。这类采样方法有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法、扩散(或渗透)法及自然沉降法等。
(1)溶液吸收法
该方法是采集空气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质的常用方法。采样时,用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管(瓶)。采样结束后,倒出吸收液进行测定,根据测得结果及采样体积计算空气中污染物的浓度。
溶液吸收法的吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。欲提高吸收速度,必须根据被吸收污染物的性质选择效能好的吸收液。常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。按照它们的吸收原理可分为两种类型。一种是气体分子溶解于溶液中的物理作用,如用水吸收空气中的氯化氢、甲醛,用5%的甲醇吸收有机农药,用10%乙醇吸收硝基苯等。另一种吸收原理是基于发生化学反应,例如,用氢氧化钠溶液吸收空气中的硫化氢基于中和反应,用四氯汞钾溶液吸收SO2基于络合反应等。理论和实践证明,伴有化学反应的吸收液的吸收速度比单靠溶解作用的吸收液吸收速度快得多。因此,除采集溶解度非常大的气态物质外,一般都选用伴有化学反应的吸收液。
吸收液的选择原则是:
①与被采集的污染物质发生化学反应快或对其溶解度大;
②污染物质被吸收液吸收后要有足够的稳定时间,以满足分析测定所需时间的要求;
③污染物质被吸收后,应有利于下一步分析测定,最好能直接用于测定;
④吸收液毒性小、价格低、易于购买,且尽可能回收利用。
增大被采气体与吸收液接触面积的有效措施是选用结构适宜的吸收管(瓶)。常用吸收管(瓶)有:气泡吸收管、冲击式吸收管、多孔筛板吸收管(瓶)等。
(2)填充柱阻留法
填充柱是用一根长6~10cm、内径3~5mm的玻璃管或塑料管,内装颗粒状或纤维状填充剂制成的。采样时,让气样以一定流速通过填充柱,则欲测组分因吸附、溶解或化学反应等作用被阻留在填充剂上,达到浓缩采样的目的。采样后,通过解吸或溶剂洗脱,使被测组分从填充剂上释放出来进行测定。根据填充剂阻留作用的原理,可分为吸附型、分配型和反应型三种类型。
①吸附型填充柱 这种柱的填充剂是颗粒状固体吸附剂,如活性炭、硅胶、分子筛、高分子多孔微球等。它们都是多孔性物质,比表面积大,对气体和蒸气有较强的吸附能力。有两种表面吸附作用:一种是由于分子间引力引起的物理吸附,吸附力较弱;另一种是由于剩余价键力引起的化学吸附,吸附力较强。极性吸附剂如硅胶等,对极性化合物有较强的吸附能力;非极性吸附剂如活性炭等,对非极性化合物有较强的吸附能力。一般说来,吸附能力越强,采样效率越高,但这往往会给解吸带来困难。因此,在选择吸附剂时,既要考虑吸附效率,又要考虑易于解吸。
②分配型填充柱 这种填充柱的填充剂是表面涂高沸点有机溶剂(如异十三烷)的惰性多孔颗粒物(如硅藻土),类似于气液色谱柱中的固定相,只是有机溶剂的用量比色谱固定相大。当被采集气样通过填充柱时,在有机溶剂(固定液)中分配系数大的组分保留在填充剂上而被富集。例如,空气中的有机氯农药(六六六、DDT等)和多氯联苯(PCB)多以蒸气或气溶胶态存在,用溶液吸收法采样效率低,但用涂渍5%甘油的硅酸铝载体填充剂采样,采集效率可达90%~100%。
③反应型填充柱 这种柱的填充剂是由惰性多孔颗粒物(如石英砂、玻璃微球等)或纤维状物(如滤纸、玻璃棉等)表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成的。也可以用能和被测组分发生化学反应的纯金属(如Au、Ag、Cu等)丝毛或细粒作填充剂。气样通过填充柱时,被测组分在填充剂表面因发生化学反应而被阻留。采样后,将反应产物用适宜溶剂洗脱或加热吹气解吸下来进行分析。例如,空气中的微量氨可用装有涂渍硫酸的石英砂填充柱富集。采样后,用水洗脱下来测定即可。反应型填充柱采样量和采样速度都比较大,富集物稳定,对气态、蒸气态和气溶胶态物质都有较高的富集效率。
(3)滤料阻留法
该方法是将过滤材料(滤纸、滤膜等)放在采样夹上,用抽气装置抽气,则空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上,称量过滤材料上富集的颗粒物质量,根据采样体积,即可计算出空气中颗粒物的浓度。
滤料采集空气中气溶胶颗粒物基于直接阻截、惯性碰撞、扩散沉降、静电引力和重力沉降等作用。滤料的采集效率除与自身性质有关外,还与采样速度、颗粒物的大小等因素有关。低速采样,以扩散沉降为主,对细小颗粒物的采集效率高;高速采样,以惯性碰撞作用为主,对较大颗粒物的采集效率高。空气中的大小颗粒物是同时并存的,当采样速度一定时,就可能使一部分粒径小的颗粒物采集效率偏低。此外,在采样过程中,还可能发生颗粒物从滤料上弹回或吹走现象,特别是采样速度大的情况下,颗粒大、质量重的粒子易发生弹回现象,颗粒小的粒子易穿过滤料被吹走,这些情况都是造成采集效率偏低的原因。
常用的滤料有:纤维状滤料,如滤纸、玻璃纤维滤膜、过氯乙烯滤膜等;筛孔状滤料,如微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜等。滤纸的孔隙不规则且较少,适用于金属尘粒的采集。因滤纸吸水性较强,不宜用重量法测定颗粒物浓度。玻璃纤维滤膜吸湿性小,耐高温,耐腐蚀,通气阻力小,采集效率高,常用于采集悬浮颗粒物,但其机械强度差,某些元素含量较高。聚氯乙烯或聚苯乙烯等合成纤维膜通气阻力小,并可用有机溶剂溶解成透明溶液,便于进行颗粒物分散度及颗粒物中化学组分的分析。微孔滤膜是由硝酸(或醋酸)纤维素制成的多孔性薄膜,孔径细小、均匀,质量轻,金属杂质含量极微,溶于多种有机溶剂,尤其适用于采集分析金属的气溶胶。核孔滤膜是将聚碳酸酯薄膜覆盖在铀箔上,用中子流轰击,使铀核分裂产生的碎片穿过薄膜形成微孔,再经化学腐蚀处理制成的。这种膜薄而光滑,机械强度好,孔径均匀,不亲水,适用于精密的重量分析,但因微孔呈圆柱状,采样效率较微孔滤膜低。银薄膜由微细的银粒烧结制成,具有与微孔滤膜相似的结构,它能耐400℃高温,抗化学腐蚀性强,适用于采集酸、碱气溶胶及含煤焦油、沥青等挥发性有机物的气样。
(4)低温冷凝法
空气中某些沸点比较低的气态污染物质,如烯烃类、醛类等,在常温下用固体填充剂等方法富集效果不好,而低温冷凝法可提高采集效率。低温冷凝采样法是将U形或蛇形采样管插入冷阱中,当空气流经采样管时,被测组分因冷凝而凝结在采样管底部。如用气相色谱法测定,可将采样管仪器进气口连接,移去冷阱,在常温或加热情况下汽化,进入仪器测定。
制冷的方法有半导体制冷器法和制冷剂法。常用制冷剂有冰(0℃)、冰-盐水(-10℃)、干冰-乙醇(-72℃)、干冰(-78.5℃)、液氧(-183℃)、液氮(-196℃)等。
低温冷凝采样法具有效果好、采样量大、利于组分稳定等优点,但空气中的水蒸气、二氧化碳,甚至氧也会同时冷凝下来,在汽化时,这些组分也会汽化,增大了气体总体积,从而降低浓缩效果,甚至干扰测定。为此,应在采样管的进气端装置选择性过滤器(内装过氯酸镁、碱石棉、氯化钙等),以除去空气中的水蒸气和二氧化碳等。但所用干燥剂和净化剂不能与被测组分发生作用,以免引起被测组分损失。
(5)静电沉降法
空气样品通过12000~20000V电场时,气体分子电离,所产生的离子附着在气溶胶颗粒上,使颗粒带电,并在电场作用下沉降到收集极上,然后将收集极表面的沉降物洗下,供分析用。这种采样方法不能用于易燃、易爆的场合。
(6)扩散法
也叫渗透法,用于在个体采样器中,采集气态和蒸气态有害物质。采样时不需要抽气动力,而是利用被测污染物质分子自身扩散或渗透到达吸收层(吸收剂、吸附剂或反应性材料)被吸附或吸收,又称无动力采样法。这种采样器体积小轻便,可以佩戴在人身上,跟踪人的活动,用作人体接触有害物质量的检测。
(7)自然积集法
这种方法是利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集空气中的被测物质,如自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物等空气样品的采集。采样不需动力设备,简单易行,且采样时间长,测定结果能较好地反映空气污染情况。下面举两个实例。
①降尘试样采集 采集空气中降尘的方法分为湿法和干法两种,其中,湿法应用更为普遍。
湿法采样是在一定大小的圆筒形玻璃(或塑料、瓷、不锈钢)缸中加入一定量的水,放置在距地面5~12m高、附近无高大建筑物及局部污染源的地方(如空旷的屋顶上),采样口距基础面1~1.5m,以避免顶面扬尘的影响。我国集尘缸的尺寸为内径15cm、高30cm,一般加水100~300mL(视蒸发量和降雨量而定)。为防止冰冻和抑制微生物及藻类的生长,保持缸底湿润,需加入适量乙二醇。采样时间为(30±2)d,多雨季节注意及时更换集尘缸,防止水满溢出。各集尘缸采集的样品合并后测定。干法采样一般使用标准集尘器。夏季也需加除藻剂。
②硫酸盐化速率试样的采集 硫酸盐化速率常用的采样方法有二氧化铅法和碱片法。二氧化铅采样法是将涂有二氧化铅糊状物的纱布绕贴在素瓷管上,制成二氧化铅采样管,将其放置在采样点上,则空气中的二氧化硫、硫酸雾等与二氧化铅反应生成硫酸铅。碱片法是将用碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜置于采样点上,则空气中的二氧化硫、硫酸雾等与碳酸反应生成硫酸盐而被采集。
(8)综合采样法
空气中的污染物并不是以单一状态存在的,可采用不同采样方法相结合的综合采样法,将不同状态的污染物同时采集下来。例如,在滤料采样夹后接上液体吸收管或填充柱采样管,则颗粒物收集在滤料上,而气体污染物收集在吸收管或填充柱中。又如,无机氟化物以气态(HF、SiF4)和颗粒态(NaF、CaF2等)存在,两种状态毒性差别很大,需分别测定,此时可将两层或三层滤料串联起来采集。第一层用微孔滤膜,采集颗粒态氟化物;第二层用碳酸钠浸渍的滤膜采集气态氟化物。
1.3.2.3 采样仪器
空气污染物检测多采用动力采样法,其采样器主要由收集器、流量计和采样动力三部分组成。
(1)收集器
收集器是捕集空气中欲测污染物的装置。前面介绍的气体吸收管(瓶)、填充柱、滤料、冷凝采样管等都是收集器,需根据被捕集物质的存在状态、理化性质等选用。
(2)流量计
流量计是测量气体流量的仪器,而流量是计算采气体积的参数。常用的流量计有皂膜流量计、孔口流量计、转子流量计、临界孔稳流器和湿式流量计。
①皂膜流量计 一根标有体积刻度的玻璃管,管的下端有一支管和装满肥皂水的橡皮球,当挤压橡皮球时,肥皂水液面上升,由支管进来的气体便吹起皂膜,并在玻璃管内缓慢上升,准确记录通过一定体积气体所需时间,即可得知流量。这种流量计常用于校正其他流量计,在很宽的流量范围内,误差皆小于1%。
②孔口流量计 有隔板式和毛细管式两种。当气体通过隔板或毛细管小孔时,因阻力而产生压力差;气体流量越大,阻力越大,产生的压力差也越大,由下部的U形管两侧的液柱差可直接读出气体的流量。
③转子流量计 由一个上粗下细的锥形玻璃管和一个金属制转子组成。当气体由玻璃管下端进入时,由于转子下端的环形孔隙截面积大于转子上端的环形孔隙截面积,所以转子下端气体的流速小于上端的流速,下端的压力大于上端的压力,使转子上升,直到上、下两端压力差与转子的重量相等时,转子停止不动。气体流量越大,转子升得越高,可直接从转子上沿位置读出流量。当空气湿度大时,需在进气口前连接一个干燥管,否则,转子吸附水分后重量增加,影响测量结果。
④临界孔 是一根长度一定的毛细管,当空气流通过毛细孔时,如果两端维持足够的压力差,则通过小孔的气流就能保持恒定,此时为临界状态流量,其大小取决于毛细管孔径大小。这种流量计使用方便,广泛用于空气采样器和自动检测仪器上控制流量。临界孔可以用注射器针头代替,其前面应加除尘过滤器,防止小孔被堵塞。
(3)采样动力
采样动力为抽气装置,要根据所需采样流量、收集器类型及采样点的条件进行选择,并要求其抽气流量稳定、连续运行能力强、噪声小且能满足抽气速度要求。
注射器、连续抽气筒、双连球等手动采样动力适用于采气量小、无市电供给的情况。对于采样时间较长和采样速度要求较大的场合,需要使用电动抽气泵,如薄膜泵、电磁泵、刮板泵及真空泵等。
薄膜泵的工作原理是:用微电机通过偏心轮带动夹持在泵体上的橡皮膜进行抽气。当电机转动时,橡皮膜就不断地上下移动;上移时,空气经过进气活门吸入,出气活门关闭;下移时,进气活门关闭,空气由出气活门排出。薄膜泵是一种轻便的抽气泵,采气流量为0.5~3.0L/min,广泛用于空气采样器和空气自动分析仪器上。
电磁泵是一种将电磁能量直接转换成被输送流体能量的小型抽气泵,其工作原理是:由于电磁力的作用,使振动杆带动橡皮泵室作往复振动,不断地开启或关闭泵室内的膜瓣,使泵室内造成一定的真空或压力,从而起到抽吸和压送气体的作用,其抽气流量为0.5~1.0L/min。这种泵不用电机驱动,克服了电机电刷易磨损,线圈发热等缺点,提高了连续运行能力,广泛用于抽气阻力不大的采样器和自动分析仪器上。
刮板泵和真空泵用功率较大的电机驱动,抽气速率大,常作为采集空气中颗粒物的动力。
(4)专用采样器
将收集器、流量计、抽气泵及气样预处理、流量调节、自动定时控制等部件组装在一起,就构成专用采样装置。有多种型号的商品空气采样器出售,按其用途可分为空气采样器、颗粒物采样器和个体采样器。
①空气采样器用于采集空气中气态和蒸气态物质,采样流量为0.5~2.0L/min,一般可用交流、直流两种电源供电。
②颗粒物采样器有总悬浮颗粒物(TSP)采样器和可吸入颗粒物(PM10)采样器。
a.总悬浮颗粒物采样器。采样器按其采气流量大小分为大流量(1.1~1.7m3/min)、中流量(50~150L/min)和小流量(10~15L/min)三种类型。
大流量采样器由滤料采样夹、抽气风机、流量记录仪、计时器及控制系统、壳体等组成。滤料夹可安装(20×25)cm2的玻璃纤维滤膜,以1.1~1.7m3/min流量采样8~24h。当采气量达1500~2000m3时,样品滤膜可用于测定颗粒物中的金属、无机盐及有机污染物等组分。
中流量采样器由采样夹、流量计、采样管及采样泵等组成。这种采样器的工作原理与大流量采样器相似,只是采样夹面积和采样流量比大流量采样器小。我国规定采样夹有效直径为80mm或100mm。当用有效直径80mm滤膜采样时,采气流量控制在7.2~9.6m3/h;用100mm滤膜采样时,流量控制在11.3~15m3/h。
b.可吸入颗粒物采样器。采集可吸入颗粒物(PM10)广泛使用大流量采样器。在连续自动检测仪器中,可采用静电捕集法、β射线吸收法或光散射法直接测定PM10浓度。但不论哪种采样器都装有分离粒径大于10μm颗粒物的装置(称为分尘器或切割器)。分尘器有旋风式、向心式、撞击式等多种。它们又分为二级式和多级式。前者用于采集粒径10μm以下的颗粒物,后者可分级采集不同粒径的颗粒物,用于测定颗粒物的粒度分布。
空气以高速度沿180°渐开线进入二级旋风分尘器的圆筒内,形成旋转气流,在离心力的作用下,将颗粒物甩到筒壁上并继续向下运动。粗颗粒在不断与筒壁撞击中失去前进的能量而落入大颗粒物收集器内,细颗粒随气流沿气体排出管上升,被过滤器的滤膜捕集,从而将粗、细颗粒物分开。
当气流从小孔高速喷出时,因所携带的颗粒物大小不同,惯性也不同,颗粒物质量越大,惯性越大。不同粒径的颗粒物各有一定的运动轨线,其中,质量较大的颗粒物运动轨线接近中心轴线,最后进入锥形收集器被底部的滤膜收集;小颗粒物惯性小,离中心轴线较远,偏离锥形收集器入口,随气流进入下一级。第二级的喷嘴直径和锥形收集器的入口孔径变小,二者之间距离缩短,使小一些的颗粒物被收集。第三级的喷嘴直径和锥形收集器的入口孔径又比第二级小,其间距离更短,所收集的颗粒物更细。如此经过多级分离,剩下的极细颗粒物到达最底部,被夹持的滤膜收集。
当含颗粒物气体以一定速度由喷嘴喷出后,颗粒获得一定的动能并且有一定的惯性。在同一喷射速度下,粒径越大,惯性越大,因此,气流从第一级喷嘴喷出后,惯性大的大颗粒难于改变运动方向,与第一块捕集板碰撞被沉积下来,而惯性较小的颗粒则随气流绕过第一块捕集板进入第二级喷嘴。因第二级喷嘴较第一级小,故喷出颗粒动能增加,速度增大,其中惯性较大的颗粒与第二块捕集板碰撞而被沉积,而惯性较小的颗粒继续向下级运动。如此一级一级地进行下去,则气流中的颗粒由大到小地被分开,沉积在不同的捕集板上,最末级捕集板用玻璃纤维滤膜代替,捕集更小的颗粒。这种采样器可以设计为3~6级,也有8级的,称为多级撞击式采样器。单喷嘴多级撞击式采样器采样面积有限,不宜长时间连续采样,否则会因捕集板上堆积颗粒物过多而造成损失。多级多喷嘴撞击式采样器捕集面积大,应用较普遍的一种称为安德森采样器,由八级组成,每级200~400个喷嘴,最后一级也是用纤维滤膜代替捕集板捕集小颗粒物。安德森采样器捕集颗粒物粒径范围为0.34~11μm。
可吸入颗粒物采样器必须用标准粒子发生器制备的标准粒子进行校准,要求在一定采样流量时,采样器的捕集效率在50%以上,截留点的粒径(D50)为(10±1)μm。
③个体剂量器。主要用于研究空气污染物对人体健康的危害。其特点是体积小、重量轻,佩戴在人体上可以随人的活动连续地采样,反映人体实际吸入的污染物量。
扩散法采样剂量器由外壳、扩散层和收集剂三部分组成,其工作原理是空气通过剂量器外壳通气孔进入扩散层,则被收集组分分子也随之通过扩散层到达收集剂表面被吸附或吸收。收集剂为吸附剂、化学试剂浸渍的惰性颗粒物质或滤膜,如用吗啉浸渍的滤膜可采集大气中的SO2等。
渗透法采样剂量器由外壳、渗透膜和收集剂组成。渗透膜为有机合成薄膜,如硅酮膜等;收集剂一般用吸收液或固体吸附剂,装在具有渗透膜的盒内。气体分子通过渗透膜到达收集剂被收集,如空气中的H2S通过二甲基硅酮膜渗透到含有乙二胺四乙酸二钠的0.2mol/L氢氧化钠溶液而被吸收。
1.3.2.4 采样效率
采样方法或采样器的采样效率是指在规定的采样条件(如采样流量、污染物浓度范围、采样时间等)下所采集到的污染物量占其总量的百分比。由于污染物的存在状态不同,评价方法也不同。
①绝对比较法 精确配制一个已知浓度为c0的标准气体,用所选用的采样方法采集,测定被采集的污染物浓度(c1),其采样效率(K)为:
用这种方法评价采样效率虽然比较理想,但因配制已知浓度的标准气体有一定困难,往往在实际应用时受到限制。
②相对比较法 配制一个恒定的但不要求知道待测污染物准确浓度的气体样品,用2~3个采样管串联起来,采集所配制的样品。采样结束后,分别测定各采样管中污染物的浓度,其采样效率(K)为:
式中 c1,c2,c3——分别为第一、第二和第三个采样管中污染物的实测浓度。
用此法计算采样效率时,要求第二管和第三管的浓度之和与第一管比较是极小的,这样三个管浓度之和就近似于所配制的气体浓度。
对颗粒物的采集效率有两种表示方法。一种是用采集颗粒数效率表示,即所采集到的颗粒物粒数占总颗粒物粒数的百分比。另一种是质量采样效率,即所采集到的颗粒物质量占颗粒物总质量的百分比。只有全部颗粒物的大小相同时,这两种采样效率在数值上才相等,但是,实际上这种情况是不存在的,而粒径几微米以下的小颗粒物的颗粒数总是占大部分,而按质量计算却只占很小部分,故质量采样效率总是大于颗粒数采样效率。在空气检测中,评价采集颗粒物方法的采样效率多用质量采样效率表示。
评价采集颗粒物方法的效率与评价采集气态和蒸气态物质采样效率的方法有很大不同。一是配制已知颗粒物浓度的气体在技术上比配制气态和蒸气态物质标准气体要复杂得多,而且颗粒物粒度范围很大,很难在实验室模拟现场存在的气溶胶各种状态。二是滤料采样就像滤筛一样,能漏过第一张滤料的细小颗粒物,也有可能会漏过第二张或第三张滤料,因此用相对比较法评价颗粒物的采样效率就有困难。为此,评价滤纸或滤膜的采样效率一般用另一个已知采样效率高的方法同时采样,或串联在它的后面进行比较得知。
1.3.2.5 采样记录
采样记录与实验室分析测定记录同等重要。不重视采样记录,往往会导致一大批检测数据无法统计而报废。采样记录的内容有:被测污染物的名称及编号;采样地点和采样时间;采样流量和采样体积;采样时的温度、大气压力和天气情况;采样仪器和所用吸收液;采样者、审核者姓名。
1.3.3 土壤样品采集
1.3.3.1 污染土壤样品采集
(1)采样布点
在调查研究基础上,选择一定数量能代表被调查地区的地块作为采样单元(0.13~0.2hm2),在每个采样单元中,布设一定数量的采样点。同时选择对照采样单元布设采样点。
为减少土壤空间分布不均一性的影响,在一个采样单元内,应在不同方位上进行多点采样,并且均匀混合成为具有代表性的土壤样品。
对于大气污染物引起的土壤污染,采样点布设应以污染源为中心,并根据当地的风向、风速及污染强度系数等选择在某一方位或某几个方位上进行。采样点的数量和间距依调查目的和条件而定,通常,在近污染源处采样点间距小些,在远离污染源处间距大些。对照点应设在远离污染源,不受其影响的地方。由城市污水或被污染的河水灌溉农田引起的土壤污染,采样点应根据灌水流的路径和距离等考虑。总之,采样点的布设既应尽量照顾到土壤的全面情况,又要视污染情况和检测目的而定。下面介绍几种常用采样布点方法,见图1-5。
图1-5 土壤采样点示意图
①对角线布点法 见图1-5(a)。该法适用于面积小、地势平坦的污水灌溉或受污染河水灌溉的田块。布点方法是由田块进水口向对角线引一斜线,将此对角线三等分,在每等分的中间设一采样点,即每一田块设三个采样点。根据调查目的、田块面积和地形等条件可做变动,多划分几个等分段,适当增加采样点。图中记号“×”作为采样点。
②梅花形布点法 见图1-5(b)。该法适用于面积较小、地势平坦、土壤较均匀的田块,中心点设在两对角线相交处,一般设5~10个采样点。
③棋盘式布点法 见图1-5(c)。这种布点方法适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔、但土壤较不均匀的田块,一般设10个以上采样点。此法也适用于受固体废物污染的土壤,因为固体废物分布不均匀,应设20个以上采样点。
④蛇形布点法 见图1-5(d)。这种布点方法适用于面积较大,地势不很平坦,土壤不够均匀的田块。布设采样点数目较多。
(2)采样深度
采样深度视检测目的而定。如果只是一般了解土壤污染状况,只需取0~15cm或0~20cm表层(或耕层)土壤,使用土铲采样。如要了解土壤污染深度,则应按土壤剖面层次分层采样。土壤剖面指地面向下的垂直土体的切面。在垂直切面上可观察到与地面大致平行的若干层具有不同的颜色、性状。典型的自然土壤剖面分为A层(表层,腐殖质淋溶层)、B层(亚层,淀积层)、C层(风化母岩层、母质层)和底岩层,见图1-6。采集土壤剖面样品时,需在特定采样地点挖掘一个1m×1.5m左右的长方形土坑,深度约在2m以内,一般要求达到母质或潜水处即可。根据土壤剖面颜色、结构、质地、松紧度、温度、植物根系分布等划分土层,并进行仔细观察,将剖面形态、特征自上而下逐一记录。随后在各层最典型的中部自下而上逐层采样,在各层内分别用小土铲切取一片片土壤样,每个土壤剖面土层采样点的取土深度和取样量应一致。根据检测目的和要求可获得分层试样或混合样。用于重金属分析的样品,应将和金属采样器接触部分的土样弃去。
图1-6 土壤剖面土层示意图
(3)采样时间和采样量
①采样时间 为了解土壤污染状况,可随时采集样品进行测定。如需同时掌握在土壤上生长的作物受污染状况,可依季节变化或作物收获期采集。一年中在同一地点采样两次进行对照。
②采样量 由上述方法所得土壤样品一般是多样点均量混合而成的,取土量往往较大,而一般只需要1~2kg即可,因此对所得混合样需反复按四分法弃取,最后留下所需的土量,装入塑料袋或布袋内。
(4)采样注意事项
①采样点不能设在田边、沟边、路边或肥堆边;
②将现场采样点的具体情况,如土壤剖面形态特征等作详细记录;
③现场填写标签两张(地点、土壤深度、日期、采样人姓名),一张放入样品袋内,一张扎在样品口袋上。
1.3.3.2 土壤背景值样品采集
(1)布点原则
①采集土壤背景值样品时,应首先确定采样单元。采样单元的划分应根据研究目的、研究范围及实际工作所具有的条件等综合因素确定。我国各省、自治区土壤背景值研究中,采样单元以土类和成土母质类型为主,因为不同类型的土类母质其元素组成和含量相差较大。
②不在水土流失严重或表土被破坏处设置采样点。
③采样点远离铁路、公路至少300m以上。
④选择土壤类型特征明显的地点挖掘土壤剖面,要求剖面发育完整、层次较清楚且无侵入体。
⑤在耕地上采样,应了解作物种植及农药使用情况,选择不施或少施农药、肥料的地块作为采样单元,以尽量减少人为活动的影响。
(2)样品采集
①在每个采样点均需挖掘土壤剖面进行采样。我国环境背景值研究协作组推荐,剖面规格一般为长1.5m、宽0.8m、深1.0m,每个剖面采集A、B、C三层土样,过渡层(AB、BC)一般不采样,见图1-7、图1-8。当地下水位较高时,挖至地下水出露。现场记录实际采样深度,如0~20cm、50~65cm、80~100cm。在各层次典型中心部位自下而上采样,切忌混淆层次、混合采样。
图1-7 土壤剖面挖掘示意图
图1-8 土壤剖面A、B、C层示意图
(摘自中国环境检测总站编著《土壤元素的近代分析方法》)
②在山地土壤土层薄的地区,B层发育不完整时,只采A、C层样。
③干旱地区剖面发育不完整的土壤,采集表层(0~20cm)、中土层(50cm)和底土层(100cm)附近的样品。
(3)采样点数的确定
通常,采样点的数目与所研究地区范围的大小、研究任务所设定的精密度等因素有关。在全国土壤背景值调查研究中,为使布点更趋合理,采样点数依据统计学原则确定,即在所选定的置信水平下,与所测项目测量值的标准差、要求达到的精度相关。每个采样单元采样点位数可按下式估算:
式中 n——每个采样单元中所设最少采样点位数;
t——置信因子(当置信水平95%时,t取值1.96);
s——样本相对标准差;
d——允许偏差(若抽样精度不低于80%时,d取值0.2)。
1.3.3.3 土壤样品制备与保存
(1)土样的风干
除测定游离挥发酚、铵态氮、硝态氮、低价铁等不稳定项目需要新鲜土样外,多数项目需用风干土样。因为风干土样较易混合均匀,重复性、准确性都比较好。从野外采集的土壤样品运到实验室后,为避免受微生物的作用引起发霉变质,应立即将全部样品倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。当达半干状态时把土块压碎,除去石块、残根等杂物后铺成薄层,经常翻动,在阴凉处使其慢慢风干,切忌阳光直接暴晒。样品风干处应防止酸、碱等气体及灰尘的污染。
(2)磨碎与过筛
进行物理分析时,取风干样品100~200g,放在木板上用圆木棍辗碎,经反复处理使土样全部通过2mm孔径的筛子,将土样混匀贮于广口瓶内,用于土壤颗粒分析及物理性质测定。1927年国际土壤学会规定通过2mm孔径的土壤用作物理分析,通过1mm或0.5mm孔径的土壤用作化学分析。
作化学分析时,根据分析项目不同而对土壤颗粒细度有不同要求。土壤检测中,称样误差主要取决于样品混合的均匀程度和样品颗粒的粗细程度,即使对于一个混合均匀的土样,由于土粒的大小不同,其化学成分也不同,因此,称样量会对分析结果的准确与否产生较大影响。一般常根据所测组分及称样量决定样品细度。分析有机质、全氮项目,应取一部分已过2mm筛的土样,用玛瑙研钵继续研细,使其全部通过60号筛(0.25mm)。用原子吸收光度法(AAS法)测Cd、Cu、Ni等重金属时,土样必须全部通过100号筛(尼龙筛)。研磨过筛后的样品混匀、装瓶、贴标签、编号、贮存。
网筛规格有两种表达方法,一种以筛孔直径的大小表示,如孔径为2mm、1mm、0.5mm;另一种以每英寸长度上的孔数来表示,如每英寸长度上有40孔为40目筛(或称40号筛),每英寸有80孔为80号筛等。孔数愈多,孔径愈小。
(3)土样保存
一般土壤样品需保存半年至一年,以备必要时核查之用。环境检测中用以进行质量控制的标准土样或对照土样则需长期妥善保存。贮存样品应尽量避免日光、潮湿、高温和酸碱气体等的影响。
玻璃材质容器是常用的优质贮器,聚乙烯塑料容器也属美国环保局推荐容器之一,该类贮器性能良好、价格便宜且不易破损。
将风干土样、沉积物或标准土样等贮存于洁净的玻璃或聚乙烯容器之内。在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封(石蜡涂封)条件下保存30个月是可行的。
1.3.4 噪声测量与噪声测量仪器
1.3.4.1 噪声
声音的本质是波动。受作用的空气发生振动,当振动频率在20~20000Hz时,作用于人的耳鼓膜而产生的感觉称为声音。声源可以是固体的振动,也可以是流体(液体和气体)的振动。声音的传媒介质有空气、水和固体,它们分别称为空气声、水声和固体声等。噪声检测主要讨论空气声。
噪声主要危害是,损伤听力,干扰工作,影响睡眠,诱发疾病,干扰语言交流,强噪声还会影响设备正常运转和损环建筑结构。噪声会使人听力损失,这种损失是累积性的,在强噪声下工作一天,只要噪声不是过强(120dB以上),事后只产生暂时性的听力损失,经过休息可以恢复;但如果长期在强噪声下工作,每天虽可以恢复,经过一段时间后,就会产生永久性的听力损失。过强的噪声还能杀伤人体。
环境噪声的来源有四种:一是交通噪声,包括汽车、火车和飞机等所产生的噪声;二是工厂噪声,如鼓风机、汽轮机、织布机和冲床等所产生的噪声;三是建筑施工噪声,像打桩机、挖土机和混凝土搅拌机等发出的声音;四是社会生活噪声,例如,高音喇叭、收录机等发出的过强声音。
1.3.4.2 噪声测量仪器
噪声测量仪器的测量内容有噪声的强度,主要是声场中的声压,至于声强、声功率的直接测量较麻烦,故较少直接测量,只在研究中使用;此外还测量噪声的特征,即声压的各种频率组成成分。
噪声测量仪器主要有:声级计、声频频谱仪、记录仪、录音机和实时分析仪器等。
(1)声级计
声级计又叫噪声计,是一种按照一定的频率计权和时间计权测量声音的声压级和声级的仪器,是声学测量中最常用的基本仪器。它是一种电子仪器,但又不同于电压表等客观电子仪表。由于在把声信号转换成电信号时,可以模拟人耳对声波反应速率的时间特性,对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性,因此,声级计是一种主观性的电子仪器。
声级计可用于环境噪声、机器噪声、车辆噪声以及其他各种噪声的测量,也可用于电声学、建筑声学等测量。为了使世界各国生产的声级计的测量结果互相可以比较,国际电工委员会(IEC)制定了声级计的有关标准,并推荐各国采用。1979年5月在斯德哥尔摩通过了IEC 651《声级计》标准,我国有关声级计的国家标准是GB 3785—83《声级计电、声性能及测试方法》。1984年IEC又通过了IEC 804《积分平均声级计》国际标准,我国于1997年颁布了GB/T 17181—1997《积分平均声级计》,与IEC标准的主要要求是一致的。2002年国际电工委员会(IEC)发布了IEC 61672—2002《声级计》新的国际标准,该标准代替原IEC 651—1979《声级计》和IEC 804—1983《积分平均声级计》,我国根据该标准制定了JJG 188—2002《声级计检定规程》。新的声级计国际标准和国家检定规程与老标准比较作了较大的修改。
①声级计的工作原理 声压由传声器膜片接收后,将声压信号转换成电信号,经前置放大器作阻抗变换后送到输入衰减器,由于表头指示范围一般只有20dB,而声音范围变化可高达140dB,甚至更高,所以必须使用衰减器来衰减较强的信号。再由输入放大器进行定量放大。放大后的信号由计权网络进行计权,它的设计模拟人耳对不同频率有不同灵敏度的听觉响应。在计权网络处可外接滤波器,这样可作频谱分析。输出的信号由输出衰减器减到额定值,随即送到输出放大器放大。使信号达到相应的功率输出,输出信号经RMS检波后(均方根检波电路)送出有效值电压,推动电表或数字显示器,显示所测的声压级分贝值。
②声级计的分类 按其精度将声级计分为1级和2级。两种级别的声级计的各种性能指标具有同样的中心值,仅仅是容许误差不同,而且随着级别数字的增大,容许误差放宽。按体积大小可分为台式声级计、便携式声级计和袖珍式声级计。按其指示方式可分为模拟指示声级计(电表、声级灯)和数字指示声级计。根据IEC 651和国家标准,两种声级计在参考频率、参考人射方向、参考声压级和基准温湿度等条件下,测量的准确度(不考虑测量不确定度)如表1-5所示。
表1-5 两种声级计测量准确度
仪器上有阻尼开关能反映人耳听觉动态特性,快挡“F”用于测量起伏不大的稳定噪声。如噪声起伏超过4dB可利用慢挡“S”,有的仪器还有读取脉冲噪声的“脉冲”挡。老式声级计的示值采用表头刻度方式,通常采用由-5(或-10)~0,以及0~10,跨度共15dB(或20dB)。现在使用的声级计一般具有自动加权处理数据的功能。
(2)其他噪声测量仪器
①声级频谱仪 噪声测量中如需进行频谱分析,通常在精密声级配用倍频程滤波器。根据规定需要使用十挡,即中心频率为31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz、16kHz。
②录音机 有些噪声现场,由于某些原因不能当场进行分析,需要贮备噪声信号,然后带回实验室分析,这就需要录音机。供测量用的录音机不同于家用录音机,其性能要求高得多。它要求频率范围宽(一般为20~15000Hz),失真小(小于3%),信噪比大(35dB以上),此外,还要求频响特性尽可能平直,动态范围大等。
③记录仪 记录仪将测量的噪声声频信号随时间变化记录下来,从而对环境噪声作出准确评价,记录仪能将交变的声谱电信号作对数转换,整流后将噪声的峰值、均方根值(有效值)和平均值表示出来。
④实时分析仪 实时分析仪是一种数字式谱线显示仪,能把测量范围的输入信号在短时间内同时反映在一系列信号通道显示屏上,通常用于较高要求的研究、测量。目前使用尚不普遍。
1.3.4.3 噪声标准
噪声对人的影响与声源的物理特性、暴露时间和个体差异等因素有关。所以噪声标准的制定是在大量实验基础上进行统计分析的,主要考虑因素是保护听力、噪声对人体健康的影响、人们对噪声的主观烦恼度和目前的经济、技术条件等方面。对不同的场所和时间分别加以限制,即同时考虑标准的科学性、先进性和现实性。
从保护听力而言,一般认为每天8h长期工作在80dB以下听力不会损失,而在声级分别为85dB和90dB环境中工作30年,根据国际标准化组织(ISO)的调查,耳聋的可能性分别为8%和18%。在声级70dB环境中,谈话就感到困难。而干扰睡眠和休息的噪声级阈值白天为50dB,夜间为45dB,我国环境噪声允许范围见表1-6。
表1-6 我国环境噪声允许范围
不同地区对基数的修正值见表1-7。室内噪声受室外噪声影响的修正值见表1-8。环境噪声等效声级限值见表1-9。
表1-7 不同地区对基数的修正值
表1-8 室内噪声受室外噪声影响的修正值
表1-9 环境噪声等效声级限值 单位:dB(A)
按区域的使用功能特点和环境质量要求,声环境功能区分为以下五种类型。
①0类声环境功能区 指康复疗养区等特别需要安静的区域。
②1类声环境功能区 指以居民住宅、医疗卫生、文化体育、科研设计、行政办公为主要功能,需要保持安静的区域。
③2类声环境功能区 指以商业金融、集市贸易为主要功能,或者居住、商业、工业混杂,需要维护住宅安静的区域。
④3类声环境功能区 指以工业生产、仓储物流为主要功能,需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。
⑤4类声环境功能区 指交通干线两侧一定区域之内,需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域,包括4a类和4b类两种类型。4a类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通(地面段)、内河航道两侧区域;4b类为铁路干线两侧区域。
1.3.4.4 城市环境噪声监测方法
(1)监测目的
评价不同声环境功能区昼间、夜间的声环境质量,了解功能区环境噪声时空分布特征。
(2)定点监测法
①监测要求 选择能反映各类功能区声环境质量特征的监测点1至若干个,进行长期定点监测,每次测量的位置、高度应保持不变。
对于0类、1类、2类、3类声环境功能区,该监测点应为户外长期稳定、距地面高度为声场空间垂直分布的可能最大值处,其位置应能避开反射面和附近的固定噪声源;4类声环境功能区监测点设于4类区内第一排敏感建筑物户外交通噪声空间垂直分布的可能最大处。
声环境功能区监测每次至少进行一昼夜24小时的连续监测,得出每小时及昼间、夜间的等效声级Leq、Ld、Ln和最大声级Lmax。用于噪声分析的,可适当增加监测项目,如累积百分声级L10、L50、L90等。监测应避开节假日和非正常工作日。
②监测结果评价 各监测点位监测结果独立评价,以昼夜等效声级Ld和夜间等效声级Ln作为评价各监测点位声环境质量是否达标的基本依据。
一个功能区设有多个测点的,应按点次分别统计昼间、夜间的达标率。
③环境噪声自动监测系统 全国重点环保城市以及其他有条件的城市和地区宜设置环境噪声自动监测系统,进行不同声环境功能区监测点的连续自动监测。
环境噪声自动监测系统主要是由自动监测子站和中心站及通信系统组成,其中自动监测子站由全天候户外传声器、智能噪声自动监测仪器、数据传输设备等构成。
(3)普查监测法
①0~3类声环境功能区普查监测
a.监测要求:将要普查监测的某一声环境功能区划分成多个等大的正方格,网格要完全覆盖住被普查的区域,且有效网格总数应多于100个。测点应设在每一个网格的中心,测点条件为一般户外条件。
监测分别在昼间工作时间和夜间22:00~24:00(时间不足可顺延)进行。在前述监测时间内,每次每个测点测量10min的等效声级Leq,同时记录噪声主要来源。监测应避开节假日和非正常工作日。
b.监测结果评价:将全部网格中心测点测量10min的等效声级Leq做算术平均运算,多得到的平均值代表某一声环境功能区的总体环境噪声水平,并计算标准偏差。根据每个网格中心的噪声值及对应的网格面积,统计不同噪声影响水平下面积百分比,以及昼间、夜间的达标面积比例。有条件可估算受影响人口。
②4类声环境功能区普查监测
a.监测要求:以自然路段、站场、河段等为基础,考虑交通运行特征和两侧噪声敏感建筑物分布情况,划分典型路段(包括河段)。在每个典型路段对应的4类区边界上(指4类区内无噪声敏感建筑物存在时)或第一排噪声敏感建筑物户外(指4类区内有敏感建筑物存在时)选择1个测点进行噪声监测。这些测点应与站、场、码头、岔路口、河流汇入口等相隔一定的距离,避开这些地点的噪声干扰。
监测分昼、夜两个时段进行。分别测量如下规定时间内的等效声级Leq和交通流量,对铁路、城市轨道交通线路(地面段),应同时测量最大声级Lmax,对道路交通噪声应同时测量累积百分声级L10、L50、L90。
根据交通类型的差异,规定的测量时间为:
铁路、城市轨道交通(地面段)、内河航道两侧:昼、夜间各测量不低于平均运行密度的1小时值,若城市轨道交通(地面段)的运行车次密集,测量时间可缩短至20min。
高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路两侧:昼、夜间各测量不低于平均运行密度的20min值。
监测应避开节假日和非正常工作日。
b.监测结果评价:将某条交通干线各典型路段测得的噪声值,按路段长度进行加权算术平均,以此得出某条交通干线两侧4类声环境功能区的环境噪声平均值。
也可以对某一区域内的所有铁路、确定为交通干线的道路、城市轨道交通(地面段)、内河航道按前述方法进行长度加权统计,得出针对某一区域某一交通类型的环境噪声平均值。
根据每个典型路段的噪声值及对应的路段长度,统计不同噪声影响水平下的路段百分比,以及昼间、夜间的达标路段比例。有条件的可估算受影响人口。
对某条交通干线或某一区域某一交通类型采取抽样测量的,应统计抽样路段比例。