空气污染物浓度,根据测量或计算空气污染扩散模型[1]必须经常进行转换或更正,以按照各政府机构发布的法规的要求进行表达。定义和限制浓度属于污染物在环境空气或气体中排放对环境空气的排放是由各个国家和州(或省)发布的环境保护和职业健康与安全机构。 这种规定涉及许多不同的集中表达。一些表示浓度为ppmv(百万分之一按体积计),有些将浓度表示为mg/m三(毫克/立方米),而其他要求根据水分含量的参考条件调整或校正浓度,氧气内容或二氧化碳内容。本文介绍了将浓度从ppmv转换为mg/m的方法三(反之亦然),并将浓度校正至所需的参考条件。 本文中的所有浓度和浓度修正仅适用于空气和其他气体。它们不适用于液体。
转换空气污染物浓度
转换方程取决于需要转换的温度(通常约为20至25°C)。环境海平面气压为1自动取款机(101.325千帕或1.01325巴),一般方程式为:
对于反向转换:
哪里: |
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毫克/米三
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=海平面大气压力下每立方米空气中污染物的毫克数,以及T型
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ppmv公司
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=空气污染物浓度,单位:百万分之一体积 |
T型
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=环境温度(K)=273.15+°C |
0.08205
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=通用气体常数在atm·m三/(kmol·K) |
M(M)
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=分子质量空气污染物的(或分子量) |
笔记:
- 1 atm=101.325 kPa或1.01325 kPa的绝对压力酒吧
- 摩尔=克摩尔且kmol=1000克摩尔
- 如上文所述,美国的污染法规通常将其污染物限值提到20至25°C的环境温度。在大多数其他国家,污染物限值的参考环境温度可能为0°C或其他值。
- 尽管ppmv和mg/m三已用于以下所有章节中的示例,诸如ppbv(即十亿分之一体积)、体积百分比、摩尔百分比和许多其他浓度也可用于气体污染物。
- 颗粒物大气或任何其他气体中的(PM)不能用ppmv、ppbv、体积百分比或摩尔百分比表示。PM通常(但不总是)表示为mg/m三在特定温度和压力下的空气或其他气体。
- 对于气体,体积百分比=摩尔百分比
- 1体积百分比=10000 ppmv(即百万分之一体积),百万分之一定义为106.
- 必须注意以ppbv表示的浓度,以区分10亿英镑12而美国的10亿美元9(也分别称为长标度和短标度十亿)。
海拔校正浓度
空气污染物浓度表示为单位体积大气的质量(例如mg/m三,微克/米三等)将随着海平面的增加而减少海拔高度.浓度降低与压力随海拔升高而降低成正比。一些政府监管管辖区要求工业空气污染源符合海拔校正后的海平面标准。换言之,与位于海平面的污染源相比,位于海平面以上的工业空气污染源必须遵守更严格的空气质量标准(因为更难遵守更低的标准)。例如,新墨西哥州美国环境部(Department of the Environment)有这样一项规定。[2][3]
大气压力随海拔高度的变化可以从以下方程中得出:[4]
给定海平面大气压力下的空气污染物浓度,可通过此方程获得较高海拔处的浓度:
哪里: |
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小时
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=海拔,单位:km |
P(P)
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=海平面气压 |
P(P)小时
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=高空大气压力小时
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C类
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=海平面大气压力和规定温度T下的空气污染物浓度,单位体积质量 |
C类小时
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=浓度,单位为海拔高度单位体积的质量小时和规定温度T |
例如,假设空气污染物浓度为260 mg/m三在海平面上,计算2800米高度处的等效污染物浓度:
- C类小时= 260 × [ { 288 - (6.5)(2.8) } / 288]5.2558=260×0.71=185毫克/米三
注:
- 上述空气污染浓度随海拔升高而降低的方程式仅适用于对流层(最低大气层),估计最大误差约为3%。然而,对于涉及空气污染物浓度的大多数目的来说,10公里的高度就足够了。
参考条件下的校正浓度
许多环境的保护机构已经发布了限制气体中污染物浓度的规定排放并定义适用于这些浓度限值的参考条件。例如,这样的法规可能会限制氮氧化物在干式燃烧废气中(在规定的参考温度和压力下)修正到55ppmv,体积百分比为3%O(运行)2在干气中。另一个例子是,法规可能会将总颗粒物的浓度限制在200 mg/m三将排放气体(在规定的参考温度和压力下)校正至干基并进一步校正至12%的体积百分比一氧化碳2在干燥气体中。 美国环境机构经常使用术语“dscf”或“scfd”来表示“标准”立方英尺干气。同样,他们经常使用术语“dscm”或“scmd”来表示“标准”立方米的气体。由于没有一套普遍接受的“标准”温度和压力,因此这种用法可能非常令人困惑。强烈建议在说明气体体积或气体流速时,始终明确规定参考温度和压力。(请参见气体温度和压力的参考条件更多说明)
校正至干基
如果对气体排放样品进行分析,发现其中含有水蒸气和污染物浓度,如40 ppmv,则应将40 ppmv指定为“湿基”污染物浓度。以下方程式可用于将测量的“湿基”浓度校正为“干基”浓度:
哪里: |
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C类
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=排放气体中空气污染物的浓度 |
w个
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=水蒸气排放气体的体积分数 |
例如,在含有10%体积水蒸气的气体中,40 ppmv的湿基浓度将具有:
- C类干基=40÷(1-0.10)=44.4 ppmv。
校正至参考含氧量
以下方程式可用于校正干排放气体中测量的污染物浓度和测量的O2规定参考量O的干排放气体中等效污染物浓度的含量2:[5]
哪里: |
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C类第页
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=具有指定参考体积%O的干气校正浓度2
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C类米
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=具有测量体积%O的干气中的测量浓度2
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例如,在具有5体积%O的干气中测得的NOx浓度为45 ppmv2是:
- 45×(20.9-3)÷(20.9-5)=50.7 ppmv氮氧化物
当校正为具有指定参考O的干气时2含量为3体积%。 注:
- 测量的气体浓度C类米在使用上述等式之前,必须首先校正到干基。
校正至参考二氧化碳含量
以下方程式可用于校正排放气体中测量的污染物浓度(包含测量的CO2含量)至含有规定参考量CO的排放气体中的等效污染物浓度2:[5]
哪里: |
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C类第页
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=具有规定参考体积%CO的干气的校正浓度2
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C类米
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=具有测量体积%CO的干气的测量浓度2
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例如,测得的颗粒物浓度为200 mg/m三在测得CO体积百分比为8%的干气中2是:
- 200×(12÷8)=300毫克/米三
当校正为具有指定参考CO的干气时2含量为12%。
工具书类
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