環(huán)境監(jiān)測-第四章-大氣和廢氣監(jiān)測.11教案資料

環(huán)境監(jiān)測--第四章-大氣和廢氣監(jiān)測.11SO2是一種無色、易溶于水、有刺激性氣味的氣體，能通過呼吸進(jìn)入氣管，對局部組織產(chǎn)生刺激和腐蝕作用，是誘發(fā)支氣管炎等疾病的原因之一，特別是當(dāng)它與煙塵等氣溶膠共存時(shí)，可加重對呼吸道黏膜的損害。能引起呼吸道和心血管疾病。

來源于煤和石油等燃料的燃燒、含硫礦石的冶煉、硫酸等化工產(chǎn)品生產(chǎn)排放的廢氣。一、二氧化硫

酸雨（pH＜5.6的降水）成因：形成機(jī)理：或：2SO2+O22SO3催化劑SO3+H2O==H2SO4②3NO2+H2O==2HNO3+NO①SO2+H2OH2SO32H2SO3+O2====2H2SO4催化劑人為排放的硫氧化合物和氮氧化合物等酸性氣體轉(zhuǎn)化而成。催化劑：大氣中的煙塵、O3等。

我國每年都要排放大量的二氧化硫，主要以硫酸型酸雨為主,最終形成面積驚人的酸雨區(qū)。

2006年，北京一改百年無酸雨歷史，已經(jīng)由無酸雨區(qū)轉(zhuǎn)而名列酸雨城市“黑名單”。8月份，北京80%的降雨都屬于“酸雨”。酸雨能夠腐蝕城市建筑物，鋼筋、水泥、大理石在它“耐心”的澆淋下會如酥土般瓦解，同時(shí)，它對北京古建筑的影響更是致命的。酸雨有什么危害？如何防治酸雨？酸雨使大量植物受損影響建筑物—建筑物腐蝕，文物面目皆非。經(jīng)歷了60年，德國的這座石雕像已經(jīng)徹底被酸雨毀壞了湖泊由于水的流動量低，湖泊很易變酸水體變酸，大部份水生物種便不能生存，生物多樣化會減少國家制定了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法：一是GB8970-1988四氯汞鉀-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法；另一是GB/T16128-1995甲醛吸收-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法。二氧化硫的測定(一)四氯汞鉀溶液吸收－鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法

1、原理

用氯化鉀（KCl）和氯化汞（HgCl2）配制成四氯汞鉀溶液，氣樣中的二氧化硫用該溶液吸收，生成穩(wěn)定的二氯亞硫酸鹽絡(luò)合物，該絡(luò)合物再與甲醛和鹽酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色絡(luò)合物，其顏色深淺與SO2含量成正比，可用分光光度法測定。（較經(jīng)典的方法（GB），靈敏、可靠

）

反應(yīng)式如下:

HgCl2+2KC1===K2[HgCl4]

[HgCl4]2-+SO2+H2O===[HgCl2SO3]2-+2H++2Cl-[HgCl2SO3]2-+HCHO十2H+===HgCl2+HOCH2SO3H

羥基甲基磺酸

紫色絡(luò)合物（二）甲醛緩沖溶液吸收

-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法目前我國普遍采用甲醛緩沖溶液吸收—鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法。原理:二氧化硫被甲醛緩沖溶液吸收后，生成穩(wěn)定的羥基甲磺酸化合物。在樣品溶液中加氫氧化鈉使加成化合物分解，釋放出的二氧化硫與鹽酸副玫瑰苯胺作用，生成紫紅色化合物，分光光度計(jì)577nm測定。該法優(yōu)點(diǎn)是避免使用毒性大的四氯汞鉀吸收液，在靈敏度、準(zhǔn)確度諸方面均可與四氯汞鉀吸收液法相媲美，樣品采集后相當(dāng)穩(wěn)定，但操作條件要求較嚴(yán)格

空氣中的氮氧化物以一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多種形態(tài)存在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形態(tài)，為通常所指的氮氧化物(NOx)。NO為無色、無臭、微溶于水的氣體，在空氣中易被氧化成NO2。NO2為棕紅色具有強(qiáng)刺激性臭味的氣體，毒性比NO高4倍，是引起支氣管炎、肺損害等疾病的有害物質(zhì)。

二、氮氧化物NOx來源

特點(diǎn)：采樣和顯色同時(shí)進(jìn)行，操作簡便，靈敏度高，是國內(nèi)外普遍采用的方法?？煞謩e測定NO、NO2、和NOx總量。測定方法：鹽酸萘乙二胺分光光度法

用冰乙酸、對氨基苯磺酸和鹽酸萘乙二胺配成吸收液。采樣時(shí)大氣中的NOX經(jīng)在氧化劑作用下，一氧化氮被氧化成二氧化氮，被吸收生成亞硝酸和硝酸，亞硝酸再與吸收液中的對氨基苯磺酸起重氮化反應(yīng)，最后與鹽酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰紅色的偶氮化合物，其顏色深淺與氣樣中NO2濃度成正比，可用分光光度法定量。吸收液的倒出：全部倒入比色管中，注意操作，若不足5ml，用吸收液來補(bǔ)充。如采樣時(shí)污染物濃度較高，超出了所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍，則進(jìn)行稀釋使之在所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)，最后計(jì)算時(shí)再乘以所稀釋的倍數(shù)。分光光度計(jì)、比色杯的使用，少量樣品潤洗比色杯，在540nm波長下測量吸光度。主要化學(xué)反應(yīng)式測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：用亞硝酸納標(biāo)準(zhǔn)溶液配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，各加入等量吸收液顯色、定容，制成標(biāo)準(zhǔn)色列，于540nm處測其吸光度及試劑空白溶液的吸光度。

三、一氧化碳

一氧化碳(CO)是空氣中主要污染物之一，它主要來自石油、煤炭燃燒不充分的產(chǎn)物和汽車排氣。CO是一種無色、無味的有毒氣體，燃燒時(shí)呈淡藍(lán)色火焰。它容易與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血液輸送氧的能力降低，造成缺氧癥。測定方法：非分散紅外吸收法、氣相色譜法(GC)、汞置換法等。

CO、CO2等氣態(tài)分子受到紅外輻射（1～25um）時(shí)吸收各自特征波長的紅外光，引起分子振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，形成紅外吸收光譜。在一定濃度范圍內(nèi)，吸收光譜的峰值（吸光度）與氣態(tài)物質(zhì)濃度之間的關(guān)系符合朗伯-比耳定律，因此，測其吸光度即可確定氣態(tài)物質(zhì)的濃度。此方法廣泛用于CO、CO2、CH4、SO2、NH4等氣態(tài)污染物的監(jiān)測，測定簡便、快速，能夠不破壞被測物質(zhì)，適用于連續(xù)自動監(jiān)測。1.非分散紅外吸收法各方法的采樣方法基本相同，都是采集現(xiàn)場空氣，用雙連橡皮球?qū)⒖諝馑腿刖垡蚁┍∧げ蓸哟蜾X箔復(fù)合薄膜采氣袋內(nèi)，使之充滿后放掉，如此清洗3-4次，采氣，密封。記錄采樣地點(diǎn)、采樣日期和時(shí)間、采氣袋編號，帶回實(shí)驗(yàn)室。樣品采集非分散紅外吸收法光源切光器樣品室金屬薄膜放大器指示器檢測室氣樣從紅外光源發(fā)射出能量相等的兩束平行光，同步電機(jī)帶動切光器交替切斷。一為參比光束，測定過程中光強(qiáng)度不變；另一通過樣品室，為測量光束。氣體通過樣品室，其中CO吸收部分特征波長的紅外光，使射入檢測室的參比光束強(qiáng)度大于測量光束，兩室氣體溫度不同；差異信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大后，由指示器顯示測量結(jié)果。參比室2.氣相色譜法（GC）四、臭氧

臭氧是高空大氣的正常組分，能強(qiáng)烈吸收紫外線，保護(hù)人和生物免受太陽紫外線的輻射。但是，如O3超過一定濃度，對人體和某些植物生長會產(chǎn)生一定危害。

在距離地面15～50km的大氣平流層集中了自然界90％的臭氧，也就是我們說的臭氧層。臭氧層中臭氧的含量雖然很少，但可以吸收來自太陽的大部分紫外線，使地球上的生物免遭傷害。所以臭氧層是地球的保護(hù)傘。

氟里昂于30年代開發(fā)出來。屬于氯氟烴化合物（CFCs），氟里昂是它的商品名稱。它不易燃燒，不具腐蝕性，無毒，性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，作為一種工業(yè)用化學(xué)物質(zhì)，被廣泛使用在各種冷凍空調(diào)的冷媒、電子和光學(xué)元件的清洗溶劑、化妝品等噴霧劑，以及泡沫塑料PU、PS、PE的發(fā)泡劑等等。從20世紀(jì)的30年代初到90年代的五六十年中，人類總共生產(chǎn)了1500萬噸氯氟烴。

在對氟里昂實(shí)行控制之前，全世界向大氣中排放的氟里昂已達(dá)到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對流層，一小部分升入平流層。氟氯代烷的功與過科學(xué)史話總反應(yīng):

在上述反應(yīng)中，一個(gè)氯原子能破壞10萬個(gè)O3，含溴的鹵代烴對臭氧層的破壞更厲害。Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2O3+O→2O2臭氧的測定

方法有分光光度法、化學(xué)發(fā)光法、紫外線吸收法等。國家標(biāo)準(zhǔn)中測定臭氧含量有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：一是GB/T15437的靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法，另一是GB/T15438-1995的紫外光度法。

1.靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法

空氣中的臭氧在磷酸鹽緩沖劑存在下，與吸收液中黃色的靛藍(lán)二磺酸鈉等物質(zhì)反應(yīng)后，褪色生成靛紅二磺酸鈉，在610nm處測量吸光度。本法適用于測量高含量環(huán)境空氣中的臭氧，當(dāng)采樣體積為5～30L時(shí)，測定范圍為0.030～1.200mg/m3。2.紫外分光光度法臭氧對254nm波長的紫外光有特征吸收，規(guī)定零空氣（不含能使臭氧分析儀產(chǎn)生可檢測響應(yīng)的空氣，也不含與臭氧發(fā)生反應(yīng)的一氧化碳、乙烯等物質(zhì)）樣品通過吸收池時(shí)被光檢測器檢測的光強(qiáng)度為I0，臭氧樣品通過吸收池時(shí)被檢測的光強(qiáng)度為I，I/I0為透光率。每經(jīng)過一個(gè)循環(huán)周期，儀器的微處理系統(tǒng)就求出臭氧的濃度。五、總烴及非甲烷烴污染環(huán)境空氣的烴類一般指具有揮發(fā)性的碳?xì)浠衔?C1～C8)，常用兩種方法表示：一種是包括甲烷在內(nèi)的碳?xì)浠衔?，稱為總烴(THC)，另一種是除甲烷以外的碳?xì)浠衔铮Q為非甲烷烴(NMHC)。測定方法：氣相色譜法、光電離檢測法。色譜法測定總烴流程示意圖1.氣相色譜法空氣中的氣態(tài)氟化物主要是氟化氫，也可能有少量氟化硅(SiF4)和氟化碳(CF4)。含氟粉塵主要是冰晶石(Na3A1F6)、螢石(CaF2)、氟化鋁(A1F3)、氟化鈉(NaF)及磷灰石[3Ca3(PO4)2·CaF2]等。氟化物屬高毒類物質(zhì)，由呼吸道進(jìn)入人體，會引起黏膜刺激、中毒等癥狀，并能影響各組織和器官的正常生理功能。對于植物的生長也會產(chǎn)生危害。測定方法：濾膜采樣-離子選擇電極法、石灰濾紙采樣-氟離子選擇電極法。六、氟化物濾膜采樣-氟離子選擇電極法

用磷酸氫二鉀溶液浸漬的玻璃纖維濾膜或碳酸氫鈉-甘油溶液浸漬的玻璃纖維濾膜采樣，則大氣中的氣態(tài)氟化物被吸收固定，顆粒態(tài)氟化物同時(shí)被阻留在濾膜上。采樣后的濾膜用水或酸浸取后，用氟離子選擇電極法測定。七、硫酸鹽化速率的測定

污染源排放到空氣中的SO2、H2S、H2SO4蒸氣等含硫污染物，經(jīng)過一系列氧化演變和反應(yīng)，最終形成危害更大的硫酸霧和硫酸鹽霧的速度稱為硫酸鹽化速率。

測定方法有二氧化鉛-重量法、堿片-重量法、堿片-鉻酸鋇分光光度法、堿片-離子色譜法等。

二氧化鉛－重量法原理：

大氣中的SO2、硫酸霧、硫化氫等與二氧化鉛反應(yīng)生成硫酸鉛，用碳酸鈉溶液處理，使硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，釋放出硫酸根離子，再加入氯化鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀，用重量法測定，結(jié)果以每日在100cm2二氧化鉛面積上所含SO3的毫克數(shù)表示。八、總懸浮顆粒物(TSP)TSP采樣器

測定方法：GB/T15432-1995測定總懸浮顆粒物的方法，適合于大流量或中流量總懸浮顆粒物采樣器進(jìn)行空氣中總懸浮顆粒物的測定。

濾膜捕集——重量法

通過具有一定切割特性的采樣器，用抽氣動力抽取一定體積的空氣通過已恒重的濾膜，則空氣中一定粒徑范圍的懸浮顆粒物被阻留在濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜質(zhì)量之差及采樣體積，即可計(jì)算TSP的濃度。

測定原理TSP與PM10使用的監(jiān)測儀器和方法完全相同。只有采樣時(shí)采用的切割器不同。顆粒物采樣器九、可吸入顆粒物(PM10)的測定

可吸入顆粒物主要是指通過人的咽喉進(jìn)入肺部的氣管、支氣管區(qū)和肺泡的那部分顆粒物，具有D50(質(zhì)量中值直徑)=10μm到上截止點(diǎn)30μm的粒徑范圍，常用PM10表示。十、自然降塵

自然降塵簡稱降塵，系指大氣中自然降落于地面上的顆粒物，其粒徑多在10μm以上。

雖然灰塵在地面上的自然沉降能力主要決定于其自身重量及粒度大小，但風(fēng)力、降水、地形等自然因素也起著一定的作用，因此，要把自然降塵和非自然降塵區(qū)分開是很困難的。

降塵是大氣污染的參考性指標(biāo)，通過其測定結(jié)果，可觀察大氣污染的范圍和污染程度。

測定大氣中降塵量最常用的方法是重量法。首先按一定原則布點(diǎn)，將一個(gè)一定規(guī)格的容器（集塵缸）放置在戶外空曠的地方，大氣中的灰塵自然沉降在集塵缸內(nèi)，按月收集起來。剔除里面的樹葉、小蟲等異物，其余部分定量轉(zhuǎn)移到1000m