实验十二 校园空气质量监测.doc

实验十二 校园空气质量监测 基于我国城市空气以煤烟型污染为主的现状，规定用SO2、NOx和TSP三项主要污染物指标计算空气污染指数(API)，表征空气质量状况。 本实验为综合性实验，其内容包括：在欲监测环境内进行布点和采样；测定SO2、NOx和TSP日均浓度；计算空气污染指数(API)。 一、实验目的和要求 (一) 根据布点采样原则，选择适宜方法进行布点，确定采样频率及采样时间，掌握测定空气中SO2、NOx和TSP的采样和监测方法。 (二) 根据三项污染物监测结果，计算空气污染指数(API)，描述空气质量状况。 (三) 预习教材第三章中的相关内容，在预习报告中列出实验方案和操作步骤，分析影响测定准确度的因素及控制方法。 二、空气中SO2的测定 测定空气中SO2常用方法有四氯汞盐吸收一副玫瑰苯胺分光光度法、甲醛吸收一副玫瑰苯胺分光光度法和紫外荧光法等。本实验采用四氯汞盐吸收副玫瑰苯胺分光光度法，欲用另外两种方法，可参阅书后所附相关参考资料。 (一) 原理 空气中的二氧化硫被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，此络合物再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺发生反应，生成紫红色的络合物，据其颜色深浅，用分光光度法测定。按照所用的盐酸副玫瑰苯胺使用液含磷酸多少，分为两种操作方法。方法一含磷酸量少，最后溶液的pH值为1.60.1，呈红紫色，最大吸收峰在548nm处，方法灵敏度高，但试剂空白值高。方法二含磷酸量多，最后溶液的pH值为1.20.1，呈蓝紫色，最大吸收峰在575nm处，方法灵敏度较前者低，但试剂空白值低，是我国广泛采用的方法。 (二) 仪器 1多孔玻板吸收管(用于短时间采样)；多孔玻板吸收瓶(用于24h采样)。 2空气采样器：流量01L/min。 3分光光度计。 (三) 试剂 1四氯汞钾吸收液(0.04 mol/L)：称取10.9g氯化汞(HgCl2)、6.0g氯化钾和0.07g乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-Na2)，溶解于水，稀释至1000mL。此溶液在密闭容器中贮存，可稳定6个月。如发现有沉淀，不能再用。 2甲醛溶液(2.0 g/L)：量取3638%甲醛溶液1.1mL，用水稀释至200 mL，临用现配。 3氨基磺酸铵溶液(6.0g/L)：称取0.60 g氨基磺酸铵(H2NSO3NH4)，溶解于100 mL水中。临用现配。 4盐酸副玫瑰苯胺(PRA，即对品红)贮备液(0.2%)：称取0.20 g经提纯的盐酸副玫瑰苯胺，溶解于100 mL 1.0 mol/L的盐酸溶液中。 7亚硫酸钠标准溶液：称取0.20g亚硫酸钠(Na2SO3)及0.010g乙二胺四乙酸二钠，将其溶解于200mL新煮沸并已冷却的水中，轻轻摇匀(避免振荡，以防充氧)。此溶液每毫升相当于含320400g二氧化硫，准确量取适量亚硫酸盐标准溶液，用四氯汞钾溶液稀释成每毫升含2.0 g SO2的标准使用溶液。(四) 测定步骤 1标准曲线的绘制：取8支10mL具塞比色管，按下列参数和方法配制标准色列。 加 入 溶 液色 列 管 编 号012345672.0g/mL亚硫酸钠标准使用溶液(mL)00.601.001.401.601.802.202.70四氯汞钾吸收液(mL)5.004.404.003.603.403.202.802.30二氧化硫含量(g)01.202.002.803.203.604.405.40 在以上各比色管中加入6.0 g/L氨基磺酸铵溶液0.50mL，摇匀。再加2.0 g/L甲醛溶液0.50 mL及盐酸副玫瑰苯胺使用液1 mL，摇匀。当室温为1520时，显色30 min；室温为2025时，显色20 min；室温为2530时，显色15 min。用1cm比色皿，于575 nm波长处，以水为参比，测定吸光度，试剂空白值不应大于0.050吸光度。以吸光度(扣除试剂空白值)对二氧化硫含量(g)绘制标准曲线，并计算各点的SO2含量与其吸光度的比值，取各点计算结果的平均值作为计算因子(Bs)。 2采样 量取5mL四氯汞钾吸收液于多孔玻璃吸收管内(棕色)，通过塑料管连接在采样器上，在各采样点以0.5L/min流量采气20分钟。采样完毕，封闭进出口，带回实验室供测定。 3样品测定 将采样后的吸收液转入10 mL比色管中，用少许吸收液洗涤吸收管并转入比色管中，使其总体积为5 mL，再加入0.50 mL 6g/L的氨基磺酸铵溶液，摇匀，放置10 min，以消除NOx的干扰。再加2.0 g/L甲醛溶液0.50 mL及盐酸副玫瑰苯胺使用液1 mL，摇匀。显色15 min。以下步骤同标准曲线的绘制。按下式计算空气中SO2浓度(C)： (五) 注意事项 1温度对显色影响较大，温度越高，空白值越大。温度高时显色快，褪色也快，最好用恒温水浴控制显色温度。2对品红试剂必须提纯后方可使用，否则，其中所含杂质会引起试剂空白值增高，使方法灵敏度降低。已有经提纯合格的0.2%对品红溶液出售。 3六价格能使紫红色络合物褪色，产生负干扰，故应避免用硫酸-铬酸洗液洗涤所用玻璃器皿，若已用此洗液洗过，则需用(1+1)盐酸溶液浸洗，再用水充分洗涤。 4用过的具塞比色管及比色皿应及时用酸洗涤，否则红色难于洗净。具塞比色管用(1+4)盐酸溶液洗涤，比色皿用(1+4)盐酸加1/3体积乙醇混合液洗涤。 5四氯汞钾溶液为剧毒试剂，使用时应小心，如溅到皮肤上，立即用水冲洗。使用过的废液要集中回收处理，以免污染环境。 三、空气中NOx的测定(分光光度法) 测定空气中NOx广泛采用的方法是分光光度法和化学发光法。化学发光法一般用于连续自动监测。 (一) 原理 空气中的氮氧化物主要以NO和NO2形态存在。测定时将NO氧化成NO2，用吸收液吸收后，首先生成亚硝酸和硝酸。其中，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐作用，生成紫红色偶氮染料，根据颜色深浅比色定量。因为NO2(气)不是全部转化为NO2-(液)，故在计算结果时应除以转换系数(称为Saltzman实验系数，用标准气体通过实验测定)。 按照氧化NO所用氧化剂不同，分为酸性高锰酸钾溶液氧化法和三氧化铬-石英砂氧化法。本实验采用后一方法。 (二) 仪器 2多孔玻板吸收管(装10 mL吸收液型)； 3便携式空气采样器：流量范围01L/min； 4分光光度计。 (三) 试剂 所用试剂除亚硝酸钠为优级纯(一级)外，其他均为分析纯。所用水为不含亚硝酸根的二次蒸馏水，用其配制的吸收液以水为参比的吸光度不超过0.005(540nm，1cm比色皿)。 1N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐储备液：称取0.50g N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐C10H7NH(CH2)2NH22HCl于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度。此溶液贮于密闭棕色瓶中冷藏，可稳定三个月。 2显色液：称取5.0 g对氨基苯磺酸NH2C6H4SO3H溶解于200 mL热水中，冷至室温后转移至1000 mL容量瓶中，加入50.0 mL N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐储备液和50 mL冰乙酸，用水稀释至标线。此溶液贮于密闭的棕色瓶中，25以下暗处存放可稳定三个月。若呈现淡红色，应弃之重配。 3吸收液：使用时将显色液和水按4+1(V/V)比例混合而成。 4亚硝酸钠标准储备液：称取0.3750 g优级纯亚硝酸钠(NaNO2，预先在干燥器放置24h)溶于水，移入1000 mL容量瓶中，用水稀释至标线。此标液为每毫升含250gNO2-，贮于棕色瓶中于暗处存放，可稳定三个月。 5亚硝酸钠标准使用溶液：吸取亚硝酸钠标准储备液1.00 mL于100 mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含2.5gNO2-，在临用前配制。 (四) 测定步骤 1标准曲线的绘制：取6支10mL具塞比色管，按下列参数和方法配制NO2-标准溶液色列： NO2-标准溶液色列管 号012345标准使用溶液(mL)00.400.801.201.602.00水(mL)2.001.601.200.800.400显色液(mL)8.008.008.008.008.008.00NO2-浓度(g/mL)00.100.200.300.400.50将各管溶液混匀，于暗处放置20 min(室温低于20时放置40 min以上)，用1 cm比色皿于波长540 nm处以水为参比测量吸光度，扣除试剂空白溶液吸光度后，用最小二乘法计算标准曲