第06章 大气和废气监测

34分子状污染物的测定二341SO2的测定342NOX的测定343CO的测定344光化学氧化学剂和臭氧的测定345硫酸盐化速率的测定346总烃及非甲烷烃的测定347空气污染指数计算341二氧化硫的测定3411来源3412性质及毒性3413测定方法3411二氧化硫的来源A天然源火山爆发，海水的浪花B人工源含S燃料的燃烧，矿石冶炼，化工厂生产过程的产物,全世界人为排放的SO2为15亿吨/年3412二氧化硫的性质及毒性无色，易溶于水，有刺激性气味的气体。会引起呼吸系统疾病附着于颗粒物上，危害更大3413二氧化硫的测定方法1紫外荧光法2溶液电导法3恒电流库仑滴定法4四氯汞钾吸收副玫瑰苯胺光度法5钍试剂法6甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法7定电位电解法1）方法原理空气中的SO2被吸入仪器反应室后，吸收紫外光生成激发态SO2，当它回到基态时，发射出荧光紫外线，其发射荧光强度与SO2浓度成正比。用光电倍增管及电子测量系统测量荧光强度，即可测定SO2的浓度。用紫外荧光法测定大气中的SO2，选择性好，不消耗化学试剂，适于连续自动监测，已被世界卫生组织用于全球监测系统。2）仪器原理流程演示1紫外荧光法测定SO21）原理用酸性过氧化氢溶液吸收气样中的二氧化硫所生成的硫酸使溶液电导率增加，气样中二氧化硫的含量越高，其增加值越大，所以通过测量吸收液前后的电导率变化就可得知气样中二氧化硫的浓度。2溶液电导法测定SO22）仪器原理图3、恒电流库仑滴定法（1）原理控制恒定电流进行电解产生滴定剂与被测组分反应（2）应用连续自动监测大气中的SO2，低浓度SO2（3）反应式（4）仪器原理流程演示4四氯汞钾吸收盐酸副玫瑰苯胺光度法评价较经典的方法（GB），灵敏、可靠1）方法原理和测定条件溶液吸收法的吸收液四氯汞钾光度法的显色剂对品红甲醛H3PO4少，PH1601，MAX548NMH3PO4多，PH1201，MAX575NM反应式2）计算方法4盐酸副玫瑰苯胺光度法测定SO23注意事项温度，酸度，显色时间等因素影响显色反应；标准溶液和试样溶液操作条件应保持一致氮氧化物，臭氧及锰，铁，铬等离子对测定有干扰。采集后放置片刻，臭氧可自行分解；加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐可消除或减少某些金属离子的干扰342氮氧化物NOX的测定一、来源、存在状态及毒性1、来源天然源闪电，豆类植物的根瘤菌有固氮作用，森林火灾，火山爆发人工源燃料燃烧，汽车尾气2、存在状态NOXN2O，NO，N2O3，NO2，N2O4，N2O5，NO3342氮氧化物NOX的测定3、毒性呼吸器官在肺泡表面的水份中成HNO3，HNO2对肺组织强烈刺激和腐蚀肺水肿NO，NO2进入血液中，与血红蛋白结合成高铁血红蛋白，引起组织缺氧对中枢神经系统损坏，心、肾、肝，造血组织的损坏二次污染物的生成光化学烟雾其他氮氧化物在环境中被氧化成硝酸，与硫酸一起造成酸雨危害；还是温室气体。342NOX测定方法1盐酸萘乙二胺分光光度法2化学发光法3原电池库仑法4酸碱滴定法（高浓度氮氧化物）1、盐酸萘乙二胺分光光度法1）特点2）原理3）酸性高锰酸钾溶液氧化法4）三氧化铬石英砂氧化法5）注意事项1）特点采样和显色同时进行，操作简便，灵敏度高，是国内外普遍采用的方法。可分别测定NO、NO2、和NOX总量。2）原理用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成吸收液。采样时大气中的NOX经氧化管后以NO2的形式被吸收，生成亚硝酸和硝酸，再与吸收液中的对氨基苯磺酸起重氮化反应，最后与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色的偶氮化合物，其颜色深浅与气样中NO2浓度成正比，可用分光光度法定量。3）酸性高锰酸钾溶液氧化法4）三氧化铬石英砂氧化法该方法是在显色吸收液瓶前接一内装三氧化铬石英砂氧化剂管，当用空气采样器采样时，气样中的NO在氧化管内被氧化成N02和气样中的N02一起进入吸收瓶，与吸收液发生吸收、显色反应，于波长540NM处测量吸收度，用标准曲线法进行定量测定，其测定结果为空气中NO和N02的总浓度。5）注意事项1吸收液应为无色，宜密闭避光保存；如显微红色，说明已被污染，应检查试剂和蒸馏水的质量。2三氧化铬石英砂氧化管适于相对湿度3070条件下使用，发现吸湿板结或变成绿色应立即更换。3空气中O3浓度超过0250MGM3时，会产生正干扰，采样时在吸收瓶入口端串接一段1520CM长的硅橡胶管，可排除干扰。1原理生成激发态化合物，回到基态时发光的现象称为化学发光NOO3NO2O2NO2NO2HNO2NO化学反应发光强度与气样中NO的浓度成正比，可通过发光强度的测定确定NO的含量。气样中的NO2可先在炭钼催化剂的作用下分解为NO，再用发光法测定气样中氮氧化物总量。2化学发光法（NOX的连续自动监测方法）2化学发光法（NOX的连续自动监测方法）2仪器原理流程图3评价灵敏度高，选择性强，响应快，用于连续自动监测，可测瞬时值。3恒电流库仑滴定法测定NOX1原理库仑滴定法测定氮氧化物的原理与测定SO2相似，区别是此法不施加直流电压。气样中的NO2与电解液中的I反应，将其氧化成I2，生成的I2又立即在铂网阴极上还原为I，产生微电流。在一定条件下，微电流大小与气样中的NO2浓度成正比。将气样通过三氧化铬氧化管，可将NO氧化成NO2，即可测定总氮氧化物。图69恒电流库仑滴定法氮氧化物自动监测仪的气路系统。2）仪器原理流程演示1来源（1）自然源火山爆发，森林火灾，矿坑爆炸，地震。（2）人为源汽车废气，吸烟，采暖等。2毒性与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液送氧的能力，造成缺氧症343CO的测定3、测定CO方法1）气相色谱法2）间接冷原子吸收法汞置换法3）非分散红外吸收法344光化学氧化学剂和臭氧的测定总氧化剂是指大气中能氧化碘化钾析出碘的物质，主要包括臭氧、过氧乙酰硝酸酯和氮氧化物等。光化学氧化剂指除去NOX以外的能氧化碘化钾的氧化剂，二者的关系为光化学氧化剂总氧化剂0269氮氧化物因为采样时在吸收管前安装了三氧化铬石英砂氧化管，将NO等低价氮氧化物氧化成NO2，所以式中使用大气中NO2总浓度。1、光化学氧化剂的测定先用硼酸碘化钾分光光度法测定气样中的总氧化剂浓度，再扣除NOX参加反应的浓度。方法灵敏、简便可行，检出限为019MG/L（按与001吸光度相对应的O3浓度计）；当采样体积30L时，最低检出浓度为0006MG/M3。2、臭氧的测定1）硼酸碘化钾分光光度法注意事项SO2、H2S等还原性气体干扰测定，采样时应串接三氧化铬管消除；采样效率受温度影响，25时可达100，30时达968；样品吸收液和试剂溶液均应放在暗处保存。2）靛蓝二磺酸钠分光光度法345硫酸盐化速率的测定硫酸盐化速率是指大气中含硫污染物演变为硫酸雾和硫酸盐雾的速度。测定方法二氧化铅重量法、碱片重量法、碱片铬酸钡分光光度法、碱片离子色谱法等。1、原理大气中的SO2、硫酸雾、硫化氢等与二氧化铅反应生成硫酸铅，用碳酸钠溶液处理，使硫酸铅转化为碳酸铅，释放出硫酸根离子，再加入氯化钡溶液，生成硫酸钡沉淀，用重量法测定，结果以每日在100CM2PBO2面积上所含SO3的毫克数表示。最低检出浓度为005MG/（100CM2D）原理图2、测定要点（1）PB02采样管制备（2）采样将PBO2采样管固定在百叶箱中，在采样点上放置302D。注意不要靠近烟囱等污染源；收样时，将PBO2采样管放入密闭容器中。（3）测定按下式计算测定结果3、影响测定结果的因素1）PBO2的粒度、纯度和表面活性度；2）PBO2涂层厚度和表面湿度；3）含硫污染物的浓度及种类；4）采样期间的风速、风向及空气温度、湿度等。本节内容1）了解颗粒物污染的来源、危害和颗粒物污染的防治；2）需要掌握的大气中颗粒物质的测定项目有总悬浮颗粒物的测定、可吸入颗粒物浓度及粒度分别的测定、自然降尘量及其组分的测定、总悬浮颗粒物中主要化学组分的测定。35颗粒物的污染与监测351颗粒物污染的来源污染源包括自然源和人为源人为源分为固定源（燃料燃烧、工业生产过程等）和流动源（交通运输等）自然源包括植物花粉和孢子、土壤场尘、海盐等352颗粒物污染的危害导致癌症、畸形和基因突变、死亡城市大气能见度降低（沙尘暴）全球气候变化大气光化学烟雾事件酸沉降臭氧层破坏在大气中可以停留7天到30天，能长距离传输造成大范围污染353颗粒物污染的防治可吸入颗粒物的防治重点是工业企业减少可吸入颗粒物的排放354颗粒物污染的监测一、总悬浮颗粒物TSP的测定二、飘尘的测定三、自然降尘量的测定四、总悬浮颗粒物中主要组分的测定一、总悬浮颗粒物的测定1、测定方法GB/T154321995中测定总悬浮颗粒物的方法，适合于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器进行空气中总悬浮颗粒物的测定。2、测定原理通过具有一定切割特性的采样器，以恒速抽取一定体积的空气，则空气中粒径小于100M的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算TSP的质量浓度。滤膜经处理后，可进行化学组分测定。3、采样流量值校验一、总悬浮颗粒物的测定大流量采样1117M3/MIN使用大流量采样器连续采样24H。按下式计算TSP浓度式中W阻留在滤膜上的TSP重量MG；QN标准状态下的采样流量M2/MIN；T采样时间MIN。二、飘尘的测定飘尘重量浓度的测定1、重量法2、压电晶体振荡器法飘尘颗粒浓度分布的测定飘尘重量浓度的测定1、重量法大气飘尘采样器公式采样方法A、大流量采样B、中流量采样C、小流量采样2、压电晶体差频法A、大流量采样重量法大流量法使用带有10M以上颗粒物切割器惯性切割器、重力切割器的大流量采样器采样。原理使定体积的大气通过采样器，先将粒径大干10M的颗粒物分离出去，小于10M的颗粒物被收集在预先恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜重量之差及采样体积，即可计算出飘尘的浓度。B、小流量采样重量法原理我国推荐使用13L/MIN小流量采样器。使一定体积的空气通过具有分离和捕集装置的采样器，首先将粒径大于10M的颗粒物阻留在撞击挡板的入口挡板内，漂尘则通过入口挡板被捕集在预先恒重的玻璃纤维滤膜上，根据采样前后的滤膜重量及采样体积计算漂尘的浓度。滤膜还可供化学组分分析。采样器流量计一般用皂膜流量计校准，其它同大流量法。（1）方法原理（2）仪器2、压电晶体差频法不同类型粒径的数目分布粒子对光的散射不同粒径的重量浓度分布撞击捕集飘尘颗粒浓度分布的测定三、灰尘自然沉降量及其组分的测定自然降尘简称降尘，系指在空气环境条件下，单位时间靠重力自然沉降落在单位面积上的颗粒物，其粒径多在10M以上。降尘试样的采集降尘量的测定降尘组分分析降尘量测定降尘总量的测定可燃物重量的测定（1）步骤重量法加热收集物500ML烧杯中瓷坩锅（恒重）水洗烧杯壁浓缩至1020ML电热板1055烘箱干燥恒重蒸干（2）计算W1W0WA降尘量30104SN降尘总量的测定（1）步骤测定降尘总量后的蒸发皿放到600高温电炉中灼烧并秤至恒量（2）计算M可燃物含量TKM2/月W0灼烧后蒸发皿重量W2灼烧前蒸发皿重量可燃物重量测定四、总悬浮颗粒物中主要组分的测定某些金属元素和非金属化合物的测定有机成分的测定1、项目CU,ZN,PB,FE,CO,NI,CR2、方法AAS含量少，灵敏3、预处理（1）干式灰化法破坏有机物坩锅500900高温灰化法玻璃纤维滤纸500低温灰化法高频电场通氧气，在1502030MIN（2）湿式分解法酸溶解并破坏有机物金属元素的测定水溶性物质的测定预处理水浸取法硫酸根的测定硝酸根的测定BASO4沉淀法原理硫酸根的测定（氯冉酸）测定范围230G/ML30G/ML不稳定重现性不好，操作要求严格注意事项反应方程式（1）紫外分光光度法（2）镉柱还原偶氯燃料分光光度法（3）离子色谱法硝酸根的测定多环芳烃蒽、菲、芘等来源煤和石油的燃烧危害致癌步骤采样、提取、分离、测定四步有机成分的测定1）提取（1）索氏提取法笨、环己烷、氯仿、丙酮等（2）真空充氮升华法2）分离（1）纸层析法原理滤纸条有吸附作用、毛细作用乙酰化溶液固定相（苯乙酸酐浓硫酸）展开剂（甲醇乙醇蒸馏水）流动相试液点在滤纸条下端3CM处，风吹干悬于层析缸中沿缸口壁加入展开剂，至滤纸下端浸入1CM盖上缸盖，置于暗室，进行层析斑点剪下，用溶剂溶解，得到测定用的试液操作要点纸层析法示意图SWF演示（2）薄层层析法吸附剂均匀地涂在玻璃板上（固定相）用注射器将提取地样液点在层析板一端的一定距离处将层析板以1020度的倾斜角放入层析缸中，浸入展开剂（样点不能浸入）刮下斑点，处理，测定对斑点辨别凭颜色，或特定光线下带色标液与试液同时点样3）多环芳烃的测定（1）紫外分光光度法03G/5ML（2）荧光分光光度法0001G/5ML（3）HPLC法（包括分离）36大气降水监测本节内容1）了解大气降水的监测的目的；2）了解布设采样点的原则，样品的采集，水样的保存，降水中的主要组分PH值，电导率，硫酸根，硝酸根，氯离子，铵离子，钾、钠、钙、镁等离子的测定方法、原理、操作要点、注意事项等。大气降水监测的目的了解在降雨雪过程中从大气中沉降到地球表面的沉降物的主要组成性质及有关组分的含量。为分析大气污染状况和提出控制污染途径、方法提供基础资料和依据。特别是酸雨对土壤、森林和湖泊等生态系统的潜在危害及对器物、材料的腐蚀作用。36大气降水监测一、采样点的布设二、样品的采集三、降水组分的测定三、降水中的组分的测定（一）测定项目（二）测定方法（一）测定项目我国环境监测技术规范中对大气降水例行监测要求测定项目如下I级测点为PH值、电导率、硫酸根、亚硝酸根和硝酸根、氯离子、氟离子、铵离子、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子。每月测定不少于一次，每月选一个或几个随机降水样品分析上述十个项目。省、市监测网络中的、级测点视实际需要和可能决定测定项目。（二）测定方法1、PH值的测定2、电导率的测定3、硫酸根的测定4、亚硝酸根和硝酸根的测定5、氯离子的测定6、氟离子地测定7、铵离子的测定8、钾、钠、钙、镁等离子的测定37污染源监测一、固定污染源监测二、流动污染源监测一、固定污染源监测（一）监测目的和要求（二）采样位置和采样点布设（三）基本状态参数的测定（四）含湿量的测定（五）烟尘浓度的测定（六）烟气组分的测定（一）监测目的和要求监测目的A检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要求；B评价净化装置性能和运行情况及污染防治措施的效果；C为大气质量管理与评价提供依据。要求A生产设备处于正常运转状态下；B对因生产过程而引起排放情况变化的污染源，应根据其变化的特点和周期进行系统监测（四）含湿量的测定从烟道采样点抽取一定体积的烟气，使之通过装有吸湿剂的吸湿管，则烟气中的水蒸气被吸湿剂吸收，吸湿管的增重即为所采烟气中的水蒸气重量，然后代入公式计算含湿量。含湿量计算公式（五）烟尘浓度的测定原理抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置（如滤筒），根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积计算烟尘的浓度。1、等速采样法测定烟气、烟尘浓度必须采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等，否则，过大、过小均会造成测定误差。移动采样定点采样2、烟气浓度计算（六）烟气组分的确定1、烟气样品的采集不需多点采样，只要在靠近烟道中心的任何一点采样即可。也不用等速采样。2、烟气主要组分的测定可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器分析法测定。3、烟气中有害组分的测定二、流动污染源监测（一）汽车怠速CO、CH的测定（二）汽车尾气中NOX的测定（三）柴油车排气烟度的测定（一）汽车怠速CO、CH的测定1、怠速工况的条件发动机旋转；离合器处于结合位置；油门（脚踏板和手油门）位于松开位置；变速器位于空挡位置；风门全开。2、测定方法用非色散红外气体分析仪进行测定。测定时，先将汽车发动机由怠速加速至07额定转速，维持30秒再降至怠速状态，插入取样探头，维持10秒，在30秒内读取最高和最低值。如为多个排气管，应取各排气管测定值的算术平均值。3、排放标准（GB14761593）（二）汽车尾气中NOX的测定在汽车尾气排气管处用取样管将废气引出（用采样泵），经冰浴（冷凝除水）、玻璃棉过滤器（除油污、烟尘），抽取到100ML注射器中，然后将抽取的气样经氧化管注入冰乙酸对氨基苯磺酸盐酸萘乙二胺吸收显色液，显色后用分光光度法测定，测定方法同大气中NOX的测定。38标准气体的配制本节内容熟练掌握标准气体的制取和标准气体的配制方法，主要包括静态配气法、动态配气法的具