空氣中NOx的日變化曲線

1、空氣中NOx的日變化一、實驗?zāi)康呐c要求掌握氮氧化物測定的基本原理和方法。了解空氣氮氧化物的來源及其危害。根據(jù)實驗繪制空氣中氮氧化物的日變化曲線并解釋現(xiàn)象。二、實驗方案實驗原理：在測定NOx時，先用三氧化銘將一氧化氮等等低價氮氧化物化成二氧 化氮；二氧化氮被吸收在溶液中形成亞硝酸，與對氨苯磺酸發(fā)生重氮化 反應(yīng)，再與鹽酸萘乙胺偶合，生成玫瑰紅色偶氮染料，用比色法測定。 方法的檢出限為0.0川g/mL。線性范圍為0.03-1.6p g/mL。當(dāng)采樣體 積為6L時，最低檢出濃度為0.0卻g/m3。儀器：大氣采樣器、分光光度計、多孔吸收玻管、比色管、移液管等。試劑（1）吸收液:稱取5.0g對氨基苯磺酸于

2、燒杯中，將50mL冰醋酸與900 mL 水的混合液，分?jǐn)?shù)次加入燒杯中，攪拌，溶解，并迅速轉(zhuǎn)入1000mL 容量瓶中，待對氨基苯磺酸完全溶解后，加入0.05g鹽酸萘乙二胺 溶解后，用定容至刻度。此為吸收原液，貯于棕色瓶中，低溫避光 保存。采樣液用吸收由4份吸收原液和1份水混合配制。（2） 亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取0.1500g亞硝酸鈉（預(yù)先在干燥器內(nèi) 放置24h）溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，即配 得100p g/mL亞硝酸根溶液，將其貯于棕色瓶，在冰箱中保存可穩(wěn) 定3個月。使用時，吸取上述溶液25.00mL于50mL容量瓶中，用水 稀釋至刻度，即配得5p g/mL亞硝酸工

3、作液。實驗步驟（1）空氣中氮氧化學(xué)的采集：將4mL吸收原液和1mL水分別加入同一個 多孔玻璃板采樣管里面，同樣做好另一個采樣管后，連接入事先調(diào) 好流量的空氣采樣器中，于10： 00、11： 00、12： 00、13： 00、14：00、15： 00、16： 00時刻開始采樣，連續(xù)采樣30min。（2）氮氧化物的測定：每一時間段完成采樣后，將采樣管置于暗處靜置15分鐘后，倒出吸收液并在540nm波長處測定吸光度。（3） 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取7支10mL比色管，按表1配制標(biāo)準(zhǔn)系列。將各管搖勻，避免陽光直射，放置15min后以蒸餾水為參比，用1cm 比色皿在540nm波長處測定吸收光度。表1.標(biāo)準(zhǔn)溶液

4、系列編號0123456NO2-標(biāo)準(zhǔn)溶液（5p g/mL） /mL0.000.501.001.502.002.503.00吸收原液/mL20.0020.0020.0020.0020.0020.0020.00水/mL5.004.504.003.503.002.502.00NO2-含量七g0.002.505.007.5010.0012.5015.00三、實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)溶液的數(shù)據(jù)皿差0.0060.0040.0060.0040.0060.0060.004吸光度0.0410.1350.2170.3220.4080.4850.588相對吸光度00.0960.1760.2830.3670.4440.5

5、49NO2-含量g)02.557.51012.515標(biāo)準(zhǔn)曲線時間段1010:301111:301212:301313:301414:301515:301616:300.1L/min(abs)0.0610.0740.0720.0880.0950.0940.0930.3L/min(abs)0.1210.1170.1270.1470.1640.1690.1723L相對abs0.0200.0330.0310.0470.0540.0530.0529L相對abs0.0820.0780.0880.1080.1250.1300.1333L 濃度 mg/m30.220.370.350.540.630.620.6

6、09L 濃度 mg/m30.320.310.350.430.500.520.53JAA |-t nt樣品數(shù)據(jù)O7Oo o o o o O 65 4 3-2JAA |-t nt樣品數(shù)據(jù)O7Oo o o o o O 65 4 3-2-o o o o o O.)4濃樣采00O10111采樣時間點/耳4151617四、結(jié)論實驗數(shù)據(jù)分析：由圖和表可以看出，在1212:30中，3L所采的樣品明顯有問題，如果挑除 這個數(shù)據(jù)，則3L與9L的線形基本一致，因為取樣當(dāng)天下雨，所以所測的數(shù)據(jù)誤 差比較大。由變化曲線，監(jiān)測點空氣中的NO濃度是一直在緩慢地上升，直到實 2驗完了也沒看到明顯的下降，這可能與當(dāng)天都在下雨有

7、關(guān)系，因為整天的陽光光線變化從早上到下午的變化都不大，對空氣中的no2生成影響很大，所以日變化曲線的線形并沒有明顯的下降。污染程度分析環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中NO2濃度標(biāo)準(zhǔn)污染物名稱取值時間濃度限值濃度單位一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)二氧化氮NO2年平均0.040.040.08mg/m3日平均0.080.080.121小時平均0.120.120.24本次實驗的結(jié)果評價以空氣中NO2-小時平均濃度評價參數(shù)，本次實驗所得的 監(jiān)測采樣點的空氣中NO2-小時平均濃度為0.45mg/m3，測得的小時平均值最低濃度 為0.22mg/m3，而最高濃度達(dá)到0.63mg/m3，可知監(jiān)測采樣點的空氣中NO2-小時平 均濃度

8、超出了其規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍。對比環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測采樣點屬于 二類區(qū)，應(yīng)執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)。即NO2的一小時平均應(yīng)在0.12mg/m3以下，明顯實測 的監(jiān)測采樣點超標(biāo)了4倍，連三級標(biāo)準(zhǔn)都沒有達(dá)到?？諝馕廴局笖?shù)對應(yīng)的污染物濃度限值污染指數(shù)污染物濃度（mg/m3）APISO 2NO 2PM10COO 3（日均值）（日均值）（日均值）（小時均值）（小時均值）500.050.080.0550.121000.150.120.15100.22000.80.280.35600.43001.60.570.42900.84002.10.750.512015002.620.940.61501.2空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的

9、空氣質(zhì)量類別空氣污染指數(shù)(API)空氣質(zhì)量等級空氣質(zhì)量狀況050I優(yōu)51100II良101150III輕微污染151200輕度污染201250W中度污染251300中度重污染300重污染將得到的監(jiān)測點NO2濃度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成空氣污染指數(shù)。由于本次實驗只測得七 個小時的采樣數(shù)據(jù)，故在下面的空氣污染指數(shù)計算中，將得到日平均濃度看作近 似于其日平均濃度，并作為計算參數(shù)。可計算得監(jiān)測采樣點的NO單項空氣污染 2指數(shù)API為242，則由表9可知監(jiān)測采樣點的空氣質(zhì)量級別為IV級，空氣質(zhì)量 狀況為中度污染。處理方案目前對于空氣中NO2濃度超標(biāo)，沒有可行的直接處理解決方法，只能通過控 制污染源的排放量以及對相關(guān)污

10、染源的整治來達(dá)到治理目的。對于此次實驗采樣 點的NO2濃度超標(biāo)，其解決方法思路大致有如下幾點(1)找出監(jiān)測點空氣中NO2 的來源及相關(guān)影響因素(2)對于污染源直接排放的NO2量進(jìn)行處理和控制，以 達(dá)到降低空氣中NO2空氣污染指數(shù)的目的。五、問題與討論查資料簡要說明光化學(xué)煙霧形成的機(jī)理，危害和控制對策。機(jī)理：光化學(xué)煙霧的形成條件是大氣中有氮氧化物和碳氧化物存在，大氣溫 度較低，而且有強(qiáng)烈的陽光照射，這樣在大氣中就會一系列復(fù)雜的反應(yīng)，生成出 一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。光化學(xué)煙霧是一個鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，其中 關(guān)鍵性的反應(yīng)可以簡單地分成3組：NO2的光解導(dǎo)致O3的生成且鏈引發(fā)反應(yīng)主要是N

11、O2的光解，反應(yīng)如下：NO2 +hvf NO +O； O +O2 +Mf O3 +M； NO +O3- NO2 +O2.氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。在光化學(xué)反應(yīng)中， 自由基反應(yīng)占很重要的地位，自由基的引發(fā)反應(yīng)主要是由NO2和醛光解引起的：NO2 +hv-NO +O； RCHO +hv-RCO +H；碳?xì)浠衔锏拇嬖谑亲杂苫D(zhuǎn)化和增殖的根本原因：RH +O R +HO； RH + HO R +H O； H + O HO ； 222R + O2RO2； RCO+ O2 RC (O) O2通過以上途徑生成的HO2、RO2、RC (O) O2均可將NO氧化成NO2o光化學(xué)煙霧

12、的形成通過以上三個環(huán)節(jié)的往復(fù)循環(huán)，不斷地生成二次污染物， 當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時，便產(chǎn)生了光化學(xué)煙霧現(xiàn)象。危害：光化學(xué)煙霧成分復(fù)雜，但是，對動物、植物和材料有害的主要是O3、 PAN、醛、酮等二次污染物。人和動物受到的主要傷害是眼睛和黏膜受到刺激、 頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等?？刂茖Σ撸簩饣瘜W(xué)煙霧的控制措施，在工業(yè)上，較好的措施是對煤進(jìn)行加 工，改進(jìn)燃燒技術(shù)，同時改進(jìn)生產(chǎn)工藝，對污染物進(jìn)行后處理及合理排放。使用 前對煤進(jìn)行脫硫加工，并盡可能除去灰分;使用過程中，通過對鍋爐進(jìn)行適當(dāng)改 進(jìn)，同時加人固硫劑，可減少煙塵利二氧化硫的發(fā)生量；最后，對廢氣進(jìn)行綜合 利用后，對不能

13、利用的進(jìn)行無害處理后再進(jìn)行排放。對于生活燃煤，除了對煤跡 行加工外，比較好的措施是改進(jìn)用能和供能方式，采用集中供熱、城市燃?xì)饣?集中供熱和城市燃?xì)饣?，是城市?jié)能和綜合整治的重要內(nèi)容，能有效地改善城市 大氣環(huán)境質(zhì)量，減少室內(nèi)空氣污染。此外，重點研究改革燃料和改進(jìn)汽車設(shè)備結(jié)構(gòu)，試制無公害汽車和發(fā)展高 效交通系統(tǒng)。具體舉措為：改革燃料。采用液化天然氣、氫氣、液化煤氣與柴油的混合燃料和無鉛 汽油來代替有鉛汽油作為汽車燃料，是減少汽車尾氣污染的有效措施。改進(jìn)汽車設(shè)備結(jié)構(gòu)。汽車尾氣污染的防治，除提高汽油燃燒質(zhì)量外，關(guān)鍵 在于改進(jìn)發(fā)動機(jī)的燃燒設(shè)計。(3 )研究無公害汽車和發(fā)展高效交通系統(tǒng)。另外，大面積地植

14、樹造林綠色植物是二氧化碳的消耗者，氧氣的天然加工廠， 在調(diào)節(jié)大氣中的二氧化碳的平衡上起著無可替代的作用，不同的植物對二氧化硫、 氟化氫、氯氣、氨氣、氯化氫、光化學(xué)煙霧、放射線等有不同的吸收能力，從而 達(dá)到凈化空氣的效果。假如調(diào)查大學(xué)城中環(huán)西路汽車尾氣的排放情況，該如何布點，請簡要畫圖并說明理由？根據(jù)空氣污染監(jiān)測方案的制定要求，對交通路段進(jìn)行汽車尾氣的排放情況進(jìn) 行監(jiān)測，在布設(shè)監(jiān)測點之前要先確定采樣點數(shù)目。根據(jù)相關(guān)可查基本資料有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，10所大學(xué)及中央商務(wù)區(qū)，總?cè)丝诩s 25萬。規(guī)劃人口為40萬（50萬人）。所以想監(jiān)測廣州大學(xué)城中環(huán)西路的汽車尾 氣排放狀況布設(shè)取三個取樣點進(jìn)行監(jiān)測，主要監(jiān)測項目有SO2、NOx、CO和TSP。 而根據(jù)相關(guān)布設(shè)采樣點的要求及原則：（1）監(jiān)測點周圍50m不應(yīng)有污染源。（2）采樣口周圍不能有阻礙環(huán)境空氣流通的高大建筑物、樹木或其他障礙物。（3）采樣口周圍水平面應(yīng)保證270以上的捕集空間，如果采樣口一邊靠近建 筑物，采樣口周圍