环境监测第四章大气和废气监测.11课件.ppt
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- 环境监测 第四 大气 废气 监测 11 课件
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1、 第四节第四节 大气污染物的监测大气污染物的监测西藏天空西藏天空 SO2是一种无色、易溶于水、有刺激性气是一种无色、易溶于水、有刺激性气味的气体,能通过呼吸进入气管,对局部组织味的气体,能通过呼吸进入气管,对局部组织产生刺激和腐蚀作用,是诱发支气管炎等疾病产生刺激和腐蚀作用,是诱发支气管炎等疾病的原因之一,特别是当它的原因之一,特别是当它与烟尘等气溶胶共存与烟尘等气溶胶共存时,可加重对呼吸道黏膜的损害。时,可加重对呼吸道黏膜的损害。能引起呼吸能引起呼吸道和心血管疾病。道和心血管疾病。来源于来源于煤和石油煤和石油等燃料的燃烧、等燃料的燃烧、含硫矿石含硫矿石的冶炼、的冶炼、硫酸硫酸等化工产品生产排
2、放的废气。等化工产品生产排放的废气。一、二氧化硫一、二氧化硫 酸雨酸雨(pH5.6的降水)的降水)成成因:因:形成机理:形成机理:或:或:2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂SO3+H2O=H2SO4 3NO2+H2O=2HNO3+NO SO2+H2O H2SO32H2SO3+O2 =2H2SO4催化剂催化剂人为排放的硫氧化合物和氮氧化合物等酸性气体转化而成。催化剂:催化剂:大气中的烟尘、大气中的烟尘、O3等。等。我国每年都要排放大量的二氧化硫,主要以硫酸型酸雨硫酸型酸雨为主,最终形成面积惊人的酸雨区。2006年,北京一改百年无酸雨历史,已经由无酸雨区转而名列酸雨城市“黑名单”。8月份,北京8
3、0%的降雨都属于“酸雨”。酸雨能够腐蚀城市建筑物,钢筋、水泥、大理石在它“耐心”的浇淋下会如酥土般瓦解,同时,它对北京古建筑的影响更是致命的。酸雨有什么危害?如何防治酸雨?酸雨有什么危害?如何防治酸雨?酸雨使大量酸雨使大量植物受损植物受损影响建筑物影响建筑物建筑物腐蚀,文物面目皆非。建筑物腐蚀,文物面目皆非。湖泊湖泊 由于由于水的流动水的流动量低,湖泊很易量低,湖泊很易变酸变酸水体变酸水体变酸,大部份水,大部份水生物种便不能生存,生物种便不能生存,生物多生物多样化会样化会減少減少国家制定了两个标准方法:国家制定了两个标准方法:一是一是 GB 8970-1988 四氯汞钾四氯汞钾-盐酸副盐酸副玫
4、瑰苯胺分光光度法;玫瑰苯胺分光光度法;另一是另一是 GB/T16128-1995 甲醛吸收甲醛吸收-盐盐酸副玫瑰苯胺分光光度法。酸副玫瑰苯胺分光光度法。二氧化硫的测定二氧化硫的测定 (一一)四氯汞钾溶液吸收四氯汞钾溶液吸收盐酸副玫瑰苯胺分光光度法盐酸副玫瑰苯胺分光光度法 1、原理、原理 用氯化钾(用氯化钾(KCl)和氯化汞()和氯化汞(HgCl2)配)配制成四氯汞钾溶液,气样中的二氧化硫用该制成四氯汞钾溶液,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,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,该络合物再与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺作用,生成紫色络合
5、物,其颜色深浅与生成紫色络合物,其颜色深浅与SO2含量成正含量成正比,可用分光光度法测定。比,可用分光光度法测定。(较经典的方法较经典的方法(GB),灵敏、可靠),灵敏、可靠)反应式如下反应式如下:HgCl2+2KC1=K2HgCl4 HgCl42-+SO2+H2O=HgCl2SO32-+2H+2Cl-HgCl2SO32-+HCHO十 2H+=HgCl2+HOCH2SO3H 羟基甲基磺酸羟基甲基磺酸 紫色络合物紫色络合物(二)甲醛缓冲溶液吸收(二)甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法盐酸副玫瑰苯胺分光光度法目前我国普遍采用目前我国普遍采用甲醛缓冲溶液吸收甲醛缓冲溶液吸收盐酸盐酸副玫瑰苯胺
6、分光光度法副玫瑰苯胺分光光度法。原理原理:二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后,生成稳定的羟基甲磺二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后,生成稳定的羟基甲磺酸化合物。在样品溶液中加氢氧化钠使加成化合物分解,酸化合物。在样品溶液中加氢氧化钠使加成化合物分解,释放出的二氧化硫与盐酸副玫瑰苯胺作用,生成紫红色化合物释放出的二氧化硫与盐酸副玫瑰苯胺作用,生成紫红色化合物,分光光度计分光光度计577 nm 577 nm 测定测定。该法优点是避免使用毒性大的四氯汞钾吸收液,在灵该法优点是避免使用毒性大的四氯汞钾吸收液,在灵敏度、准确度诸方面均可与四氯汞钾吸收液法相媲美,敏度、准确度诸方面均可与四氯汞钾吸收液法相媲美,样品采
7、集后相当稳定,但操作条件要求较严格样品采集后相当稳定,但操作条件要求较严格 空气中的氮氧化物空气中的氮氧化物以一氧化氮、二氧化氮、以一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多种形三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多种形态存在,其中态存在,其中二氧化氮和一氧化氮二氧化氮和一氧化氮是主要存在形是主要存在形态,为通常所指的氮氧化物态,为通常所指的氮氧化物(NOx)。NO为无色、无臭、微溶于水的气体,在空气为无色、无臭、微溶于水的气体,在空气中易被氧化成中易被氧化成NO2。NO2为棕红色具有强刺激性为棕红色具有强刺激性臭味的气体,毒性比臭味的气体,毒性比NO高高4倍,是引起支气管炎倍
8、,是引起支气管炎、肺损害等疾病的有害物质。、肺损害等疾病的有害物质。二、氮氧化物二、氮氧化物NOx来源来源特点:采样和显色同时进行,操作简便,灵特点: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。可分别敏度高,是国内外普遍采用的方法。可分别测定测定NO、NO2、和、和NOx总量。总量。测定方法:盐酸萘乙二胺分光光度法测定方法:盐酸萘乙二胺分光光度法 用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成成吸收液吸收液。采样时大气中的。采样时大气中的NOX经在经在氧化剂氧化剂作用作用下,一氧化氮被氧化成二氧化氮,被吸收生成亚下,一氧化氮被氧化成二氧化氮,
9、被吸收生成亚硝酸和硝酸,硝酸和硝酸,亚硝酸亚硝酸再与吸收液中的对氨基苯磺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,生酸起重氮化反应,最后与盐酸萘乙二胺偶合,生成成玫瑰红色玫瑰红色的偶氮化合物,其颜色深浅与气样中的偶氮化合物,其颜色深浅与气样中NO2浓度成正比,可用分光光度法定量。浓度成正比,可用分光光度法定量。吸收液的倒出吸收液的倒出:全部倒入比色管中,:全部倒入比色管中,注意操注意操作作,若不足,若不足5ml5ml,用吸收液,用吸收液来补来补充。充。如采如采样时样时污污染物染物浓浓度度较较高,高,超出了所超出了所绘绘制的制的标标准曲准曲线线范范围围,则进则进行行稀稀释释
10、使之在所使之在所绘绘制的制的标标准曲准曲线线范范围内围内,最后,最后计计算算时时再乘以所稀再乘以所稀释释的倍的倍数数。分光光度分光光度计计、比色杯的使用、比色杯的使用,少量,少量样样品品润润洗洗比色杯,在比色杯,在540nm540nm波波长长下下测测量吸光度。量吸光度。主要化学反应式主要化学反应式 测定测定 标准曲线的绘制:用亚硝酸纳标准溶液配标准曲线的绘制: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,于容,制成标准色列,于540nm540nm处测其吸光度及处测其吸光度及试剂空白溶液的吸光度。试剂空白溶液的吸光度。三、一
11、氧化碳三、一氧化碳 一氧化碳一氧化碳(CO)(CO)是空气中主要污染物之一,它主是空气中主要污染物之一,它主要来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气。要来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车排气。COCO是一种无色、无味的有毒气体,燃烧时呈淡是一种无色、无味的有毒气体,燃烧时呈淡蓝色火焰。蓝色火焰。它容易与人体血液中的血红蛋白结合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,造形成碳氧血红蛋白,使血液输送氧的能力降低,造成缺氧症。成缺氧症。测定方法:非分散红外吸收法、气相色谱法测定方法:非分散红外吸收法、气相色谱法(GC(GC)、汞置换法等。、汞置换法等。CO、C
12、O2等气态分子受到红外辐射(等气态分子受到红外辐射(125um)时吸收各自特征波长的红外光,引起分)时吸收各自特征波长的红外光,引起分子振动和转动能级的跃迁,形成红外吸收光谱。子振动和转动能级的跃迁,形成红外吸收光谱。在一定浓度范围内,在一定浓度范围内,吸收光谱的峰值(吸光度)吸收光谱的峰值(吸光度)与气态物质浓度之间的关系符合朗伯与气态物质浓度之间的关系符合朗伯-比耳定律,比耳定律,因此,测其吸光度即可确定气态物质的浓度。因此,测其吸光度即可确定气态物质的浓度。此方法广泛用于此方法广泛用于CO、CO2、CH4、SO2、NH4等气态污染物的监测,测定简便、快速,能够不等气态污染物的监测,测定简
13、便、快速,能够不破坏被测物质,适用于连续自动监测。破坏被测物质,适用于连续自动监测。1.1.非分散红外吸收法非分散红外吸收法各方法的采样方法基本相同,都是采集现场空气,各方法的采样方法基本相同,都是采集现场空气,用双连橡皮球将空气送入聚乙烯薄膜采样袋或铝用双连橡皮球将空气送入聚乙烯薄膜采样袋或铝箔复合薄膜采气袋内,使之充满后放掉,如此清箔复合薄膜采气袋内,使之充满后放掉,如此清洗洗3-4次,采气,密封。记录采样地点、采样日次,采气,密封。记录采样地点、采样日期和时间、采气袋编号,带回实验室期和时间、采气袋编号,带回实验室。样品采集样品采集非分散红外吸收法非分散红外吸收法光光源源切光器切光器样品
14、室样品室金属薄膜金属薄膜放大器放大器指示器指示器检测室检测室气气样样 从红外光源发射出能量相等的两束平行光,同步电机从红外光源发射出能量相等的两束平行光,同步电机带动切光器交替切断。一为参比光束,测定过程中光强度带动切光器交替切断。一为参比光束,测定过程中光强度不变;另一通过样品室,为测量光束。气体通过样品室,不变;另一通过样品室,为测量光束。气体通过样品室,其中其中COCO吸收部分特征波长的红外光,使射入检测室的参比吸收部分特征波长的红外光,使射入检测室的参比光束强度大于测量光束,两室气体温度不同;差异信号转光束强度大于测量光束,两室气体温度不同;差异信号转换为电信号,经放大后,由指示器显示
15、测量结果换为电信号,经放大后,由指示器显示测量结果。参比室参比室2.2.气相色谱法(气相色谱法(GCGC)四、臭氧四、臭氧 臭氧是高空大臭氧是高空大气的正常组分,能气的正常组分,能强烈吸收紫外线,强烈吸收紫外线,保护人和生物免受保护人和生物免受太阳紫外线的辐射太阳紫外线的辐射。但是,如。但是,如O3超过超过一定浓度,对人体一定浓度,对人体和某些植物生长会和某些植物生长会产生一定危害产生一定危害。在距离地面在距离地面1550km的的大气平流层大气平流层集中了自然界集中了自然界90的臭氧,也就是我们说的臭氧层。臭氧层中臭氧的含量的臭氧,也就是我们说的臭氧层。臭氧层中臭氧的含量虽然很少,但可以吸收来
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