第三章大气污染监测2 高三化学课件教案

第三章空气和废气监测第一节空气污染基本知识第二节空气污染监测方案的制订第三节空气样品的采集方法和采样仪器第四节气态和蒸气态污染物质的测定第五节颗粒物的测定

第六节降水监测第七节污染源监测第八节标准气体的配制第四节气态和蒸气态污染物质的测定一、SO2的测定二、NOX的测定三、CO的测定四、光化学氧化剂的测定五、O3的测定六、氟化物的测定七、硫酸盐化速率的测定八、汞的测定九、总烃及非甲烷烃的测定十、VOCs和甲醛的测定十一、其他有机污染物质的测定十二、空气污染指数的计算酸雨使大量植物受损湖泊由于水的流动量低，湖泊很易变酸水体变酸，大部份水生物种便不能生存，生物多样化会減少硫酸、亚硫酸H2SO4、H2SO3硝酸、亚硝酸

HNO3、HNO2氮氧化物(NO和

NO2)二氧化硫SO2

酸雨引起酸雨的化学物质二氧化硫的来源：

a.天然源：火山爆发

二氧化硫的天然来源--火山爆发工业--酸性气体的释放(例如冶炼厂和发电厂)一、SO2的测定b.人工源：含S燃料的燃烧，矿石冶炼，化工厂生产过程的物质。测定方法

国家制定了两个标准方法：一是GB8970-80四氯汞钾-盐酸副玫瑰苯胺比色法；另一是GB/T15262-92甲醛吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法。(一)四氯汞钾溶液吸收－－盐酸副玫瑰苯胺分光光度法

1、原理

用氯化钾（KCl）和氯化汞（HgCl2）配制成四氯汞钾溶液，气样中的二氧化硫用该溶液吸收，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，该络合物再与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色络合物，其颜色深浅与SO2含量成正比，可用分光光度法测定。（较经典的方法（GB），灵敏、可靠

）

反应式如下:

HgCl2+2KC1===K2[HgCl4]

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

羟基甲基磺酸

紫色络合物盐酸副玫瑰苯胺先用亚硫酸钠（Na2SO3）标准溶液配制标准色列，在最大吸收波长处以蒸馏水为参比测定吸光度，用经试剂空白修正后的吸光度对SO2含量绘制标准曲线，然后以同样方法测定显色后的样品溶液。分光光度法的显色剂：品红+甲醛+磷酸

H3PO4少，最终显色溶液pH1.6±0.1，溶液红紫色,

λmax＝548nmH3PO4多，最终显色溶液pH1.2±0.1，溶液蓝紫色

,

λmax＝575nm测定要点(1)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。

(2)氮氧化物（NOx）、臭氧（O3）及Mn2+、Fe3+、Cr6+等对测定有干扰。采样后放置片刻，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小某些金属离子的干扰。

为避免四氯汞钾溶液的毒性，可用甲醛缓冲溶液取代，作为吸收液，之后加入NaOH溶液，使SO2释放，再与盐酸副玫瑰苯胺显色。

注意事项（二）甲醛缓冲溶液吸收

-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法气样中的SO2被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物，加入氢氧化钠溶液使加成化合物分解，释放出SO2与盐酸副玫瑰苯胺反应，生成紫红色络合物，其最大吸收波长为577nm用分光光度法测定。该方法最低检出限为0.20ug/10mL；当用10mL吸收液采气10L时，最低检出浓度为0.02mg/m3。

原理

该方法所用吸收液无毒，样品采集后相当稳定，但灵敏度较低，所需要采样体积大，适合于测定SO2日平均浓度。它与四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法都被国际标准化组织(ISO)规定为测定SO2标准方法。(三)钍试剂分光光度法

大气中的SO2用过氧化氢溶液吸收并氧化为硫酸。SO42-与过量的高氯酸钡反应，生成硫酸钡(BaSO4)沉淀，剩余钡离子与钍试剂作用生成钍试剂-钡络合物(紫红色)。根据颜色深浅，间接进行定量测定。

原理其反应过程如下:

二、氮氧化物(NOx)的测定

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NOX:

N2O，NO，N2O3，NO2，N2O4，N2O5，NO3－3、毒性（1）呼吸器官：在肺泡表面的水份中成HNO3，HNO2;（2）对肺组织强烈刺激和腐蚀：肺水肿;（3）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;（4）对中枢神经系统损坏，心、肾、肝，造血组织的损坏;（5）二次污染物的生成：光化学烟雾;（6）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。测定方法盐酸萘乙二胺分光光度法原电池库仑法盐酸萘乙二胺分光光度法

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。

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经在氧化剂作用下，一氧化氮被氧化成二氧化氮，被吸收生成亚硝酸和硝酸，亚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。

酸性高锰酸钾溶液氧化法测定

(1)标准曲线的绘制：用亚硝酸纳标准溶液配制系列标准溶液，各加入等量吸收液显色、定容，制成标准色列，于540nm处测其吸光度及试剂空白溶液的吸光度，用最小二乘法计算标准曲线的回归方程。

(2)试样溶液的测定：按照绘制标准曲线的条件和方法测定采样后的样品溶液吸光度，按下式计算气样中NOx的含量：

三氧化铬－石英砂氧化法该方法是在显色吸收液前接一内装三氧化铬－石英砂管。其它与酸性高锰酸钾溶液氧化法相同。三、一氧化碳的测定

CO是无色、无味的一种有毒气体，对人体有强烈的窒息作用，它容易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，造成缺氧症，会出现头痛、恶心、心悸亢进，甚至出现虚脱、昏睡，严重时会致人死亡。所以，CO是大气污染监测的最常用指标之一。

CO的测定方法有非色散红外吸收法、气相色谱法、定电位电解法、间接冷原子吸收法、检气管法等。

环境空气中CO的测定方法及性能比较测定方法测定范围特点非分散红外吸收法0-62.5ml/m3该法操作维护简便，并可做连续监测，水蒸气，悬浮颗粒物有干扰，样品需经变色硅胶、无水氯化钙过滤管去除水蒸气，经玻璃纤维滤膜去除颗粒物气相色谱法0.1%以上（进样1mL）测定快速，维护方便，可做连续自动监测汞置换法检出限0.04mg/m3该法灵敏度较高，空气中丙酮、甲醛、乙烯、乙炔、SO2及水蒸气干扰测定，需经特殊过滤管滤除定电位电解法检出限1.25mg/m3装置小型轻便，适合于现场测定，可作连续自动监测。颗粒物及水蒸气的干扰可通过适当过滤消除CO/CO2监测仪

四、光氧化剂的测定定义

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。

光化学氧化剂是指除去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–0.269×氮氧化物

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，于352nm处测得游离碘的吸光度，再扣除NOx

参加反应的浓度。方法灵敏、简便可行，检出限为0.19μgO310mL（按与0.01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0.006mg/m3。

臭氧是最强的氧化剂之一，它是大气中的氧在太阳紫外线的照射下或受雷击形成的。目前由于碳氢化合物污染大气破坏了臭氧层，紫外线直接照射地球表面增大，皮肤病人增多。臭氧与紫外线混合，与烃类和氮氧化物发生光化学反应形成光化学烟雾，臭氧有强烈的氧化作用，可以起消毒作用。但量大时又会刺激黏膜和损害中枢神经系统，引起支气管炎和头痛等症状。五、臭氧的测定臭氧的测定

方法有分光光度法、化学发光法、紫外线吸收法等。国家标准中测定臭氧含量有两个标准：一是GB/T15437的靛蓝二磺酸钠分光光度法，另一是GB/T15438-1995的紫外光度法。

六、氟化物的测定空气中的气态氟化物主要是氟化氢，也可能有少量氟化硅(SiF4)和氟化碳(CF4)。含氟粉尘主要是冰晶石(Na3A1F6)、萤石(CaF2)、氟化铝(A1F3)、氟化钠(NaF)及磷灰石[3Ca3(PO4)2·CaF2]等。氟化物属高毒类物质，由呼吸道进入人体，会引起黏膜刺激、中毒等症状，并能影响各组织和器官的正常生理功能。对于植物的生长也会产生危害。测定方法：滤膜采样-离子选择电极法、石灰滤纸采样-氟离子选择电极法。七、硫酸盐化速率的测定

是指大气中含硫污染物演变为硫酸雾和硫酸盐雾的速度。

测定方法有二氧化铅-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。

二氧化铅－重量法原理：

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100cm2二氧化铅面积上所含SO3的毫克数表示。最低检出浓度为0.05[mgSO3/(100cm2pbO2·d)]。

八、汞的测定汞属极度危害毒物，具有易蒸发特性，被人体吸入后可引起中毒，危害神经系统。空气中的汞来源于汞矿开采和冶炼、某些仪表制造、有机合成、染料等工业生产过程排放和逸散的废气和粉尘。测定方法：金膜富集-冷原子吸收法、巯基棉富集-冷原子荧光法。九、总烃及非甲烷烃的测定

总碳氢化合物常以两种方法表示，一种是包括甲烷在内的碳氢化合物，称为总烃（THC），另一种是除甲烷以外的碳氢化合物，称为非甲烷烃（NMHC）。测定总烃和非甲烷烃的主要方法有：气相色谱法、光电离检测法等。十、挥发性有机物(VOCs)和甲醛的测定VOCs是指室温下饱和蒸气压超过133.32Pa的有机物，如苯、卤代烃、氧烃等。VOCs和甲醛是人们关注的室内空气污染的主要有机物，具有毒性和刺激性，有的还有致癌作用。十一、其他污染物质的测定

（一）苯系物的测定苯系物包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯等，可经富集采样，解吸，用气相色谱法测定。

（二）挥发酚的测定常用气相色谱法或4-氨基安替比林分光光度法测定空气中的挥发酚(苯酚、甲酚、二甲酚等)。（三）甲基对硫磷和敌百虫的测定甲基对硫磷(甲基1605)是国内广泛应用的杀虫剂，属高毒物质。常用的测定方法有气相色谱法和盐酸萘乙二胺分光光度法。十二、空气污染指数计算空气污染指数(API)是一种向社会公众公布的反映和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。根据我国城市空气污染的特点，以SO2、NOx和TSP作为计算API的暂定项目，并确定API为50、100、200时，分别对应于我国空气质量标准中日均值的一、二、三级标准的污染浓度限值，500则对应于对人体健康产生明显危害的污染水平。

某种污染物的污染分指数(Ii)按下式计算：式中：Ci，Ii——分别为第i种污染物的浓度值和污染分指数值；ci,j，Ii,j——分别为第i种污染物在j转折点的极限浓度值和污

染分指数值(查表3.8)；ci,j+1，Ii,j+1——分别为第i种污染物在j+1转折点的浓度极限值和

污染分指数值。空气污染指数的计算

空气污染指数范围及相应的空气质量级别污染指数质量级别质量描述对健康的影响对应空气质量的适用范围0～50Ⅰ优可正常活动自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区51～100Ⅱ良可正常活动为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村101～200Ⅲ轻污染长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状特定工业区201～300Ⅳ中污染一定时间接触后，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状≥300Ⅴ重污染健康人明显强烈症状，降低运动耐受力，提前出现某些疾病第五节颗粒物的测定TSP采样器一、总悬浮颗粒（TSP）的测定二、可吸入尘（飘尘，IP，PM10）的测定三、自然降尘的测定四、总悬浮颗粒物中主要组分的测定

颗粒物污染的来源

颗粒物污染的危害（1）由颗粒物质本身的化学和物理特性决定的内在毒性，如有毒颗粒石棉、Pb、Cd、As、Hg、H2SO4及多环芳烃等；（2）吸入颗粒物质后对呼吸道清理机制的干扰；（3）由于颗粒物质表面携带和吸附了有毒物质而带来的毒性，如煤烟是一种良好的吸附剂，常常会吸附象SO2那样的有害气体。一、总悬浮颗粒（TSP）的测定

测定方法：GB/T15432-1995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。

滤膜捕集——重量法用抽气动力抽取一定体积的空气通过已恒重的滤膜，则空气中的悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，即可计算TSP的浓度。

测定原理根据采样流量不同，分为大流量采样法（1.1-1.7m3/min)

大流量采样器和中流量采样法(50-150L/min)

低噪声中流量TSP采样器

智能中流量TSP采样器。一般连续采样24h。

注意：所使用的每张玻璃纤维滤膜在使用前均需用X光片机进行光照检查，不得使用有针孔或任何缺陷的滤膜采样。

按照下式计算TSP的浓度：采样器流量校准示意图二、可吸入尘的测定

粒径小于10μm的颗粒物称为飘尘。它可长时间漂浮在大气中，对人、生物及环境危害较大。

测定飘尘的方法有重量法、石英压电晶体振荡法、β射线吸收法及光散射法等。

目前用得最多、最准确可靠的是重量法。三、自然降尘的测定自然降尘简称降尘，系