《空气和废气监测》PPT课件.ppt

1、a,1,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定 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,a,2,第一节 空气污染基本知识,1）了解大气、空气和大气污染的基本概念及大气污染对人和生物的危害， 2）掌握大气污染物的存在状态，大气污染物的时空分布特点和对大气监测的意义。 3）掌握大气中污染物浓度的表示方法与气体体积换算。,a,3,一、 大气、空气和空气污染,大气：包围在地球周围的气体，其厚度达1000-1400km。它包括均质层分为: 对流层、平流层

2、和中间层；非均质层中又分: 暖层（电离层）和散逸层（外层）。 空气：对人类及生物生存起重要作用的是近地面约10km内的气体层（对流层 troposphere),占大气总质量的95%左右。,a,4,大气组成比例图,洁净大气的组成,a,5,洁净的大气对生命来说是至关重要： 一个成年人每天呼吸大约两万次，吸入的空气量大约为10-15m3, 约为每天吃人食物重量的10倍。生命的新陈代谢一时一刻也离不开空气，人5周不吃饭,5 天不饮水，尚能生存，而5分钟不呼吸就会死亡。,a,6,空气污染(atmosphere pollution) 空气中有害物质浓度超过环境所能允许的极限并持续一定时间后，会改变大气特别

3、是空气的正常组成，破坏自然的物理、化学和生态平衡体系，从而危害人们的生活、工作和健康，损害自然资源及财产、器物等，这种情况称为空气污染。,a,7,二、空气污染的危害,1、对人的危害 急性危害 （Acute effects) 指高浓度污染物短时间内造成的危害，常使作物产量显著降低，甚至枯死。 慢性危害 (Chronic effects) 指低浓度污染物长期作用长时间内造成的危害，会影响植物的正常发育，有时危害症状明显，有时不明显。 不可见危害（Carcinogenic effects） 只造成植物生理上的障碍，使植物生长在一定程度上受抑制，但从外观上一般看不出症状。,a,8,污染的大气对动植物的

4、生长和生存造成危害，严重时还会造成死亡： 在受污染的大气中，常含有 CO、SO2、N0 x 、H2S 、NH3 、Cl2 、HCl 和碳氢化合物（如 ,CH4 、C1OH16 等）、过氧乙酰硝酸脂 (PAN) 以及多种的无机或有机物气体等。悬浮于大气中的污染物,不仅对太阳 -地球间热量收支平衡有影响,造成局部或全球气候和气象的不正常,而且能直接对动植物的生长和生存造成危害,污染严重时还会造成死亡。,a,9,对动植物的危害 1.70年代初，美国空气污染造成经济损失250亿美元/年。 2.臭氧使美国每年森林农作物经济损失超过30亿美元。 3.哥伦比亚的炼铜厂S02污染，使该厂南部52英里内30的树

5、木，南部33英里内60的树木死亡或者严重受损。 对材料的损坏 SO2,H2O,H2S使PbSO4PbS 白黑，油画变黄，腐蚀材料，腐蚀建筑材料，使橡胶制品脆裂，损坏艺术品，使有色材料退色。颗粒物沉积在高压浅色绝缘器件上，高湿度时可变为导体造成短路。比如电视机爆炸。,a,10,对大气的影响,能改变大气的性质和气候的形式： 1.CO2吸收地面的辐射，颗粒物对阳光的散射作用能改变地面温度，使温度上升或者下降（温室效应）。 2.细的颗粒物可降低能见度，使降水增加，雾增加。 3.改变大气的电学性质。 4.酸雨，已使世界上一些地区生态受到明显的伤害。 造成酸雨的原因：SO2,NO2，我国南方酸雨比较严重。

6、,a,11,三、空气污染源,空气污染源 可分为自然源和人为源两种。 自然源： 火山爆发、森林火灾等 人为污染源：生产、生活活动,a,12,（一）工业企业排放的废气,工业企业排放量最大的是以煤和石油为燃料，在燃烧过程中排放的粉尘、SO2、NOX、CO、CO2等，其次是生产过程中排放的多种有机物和无机污染物质。,（二）交通运输工具排放的废气,汽车数量大，排放的污染多，集中在大城市 美国大气污染80%来自汽车的尾气。造成光化学烟雾污染等。,a,13,（三）室内空气污染源,1、室内空气污染的分类 化学性污染：甲醛、O3、CO2、SO2、NH3、总挥发性有机物、重金属等。使白血病、肺结核、鼻咽喉的发病率

7、升高。 物理性污染：电磁辐射等。 生物性污染：霉菌、病毒等。 放射性污染：氡气等。,民用建筑工程室内环境污染控制规范（GB50325-2001） 室内空气质量标准（GB/T18883-2002）,a,14,2、室内空气的质量表征,有毒、有害污染因子指标：在标准中规定了最高允许量。 舒适性指标：包括室内温度、湿度、大气压、新风量等，属于主观性指标，与季节（夏季和冬季室内温度控制不一样）、人群生活习惯等有关。,a,15,四、空气中的污染物及其存在形态,已发现有危害而被人注意的就有一百多种，其中大部分是有机物，环境科学中用下列两种方法进行分类。 一次污染物 1.按形成过程分类 二次污染物,分子状态污

8、染物 2.按存在状态分类 粒子状态污染物,a,16,一次污染物,直接从各种污染源排放到大气中的有害物质，常见的有： SO2 , CO, NOX (NO, NO2)，C-H, 铅(Pb)及其他重金属, 颗粒物（其中包括毒重金属，3,4-苯并芘(BaP)强致癌物，无机和有机化合物）等。,a,17,二次污染物,进入大气的一次污染物在大气中相互作用，或与大气中正常组分发生化学反应，以及在太阳辐射参与下，引起光化学反应而产生与一次污染物的物理、化学性质不同的物质。 如：美国洛杉矶的光化学烟雾事件： 一次污染物为：臭氧 (ozone)，醛类（乙醛，丙烯醛等） 二次污染为：反应中产生的过氧乙酰硝酸酯，(光化

9、学氧化剂 photochemical oxidants，PAN）,a,18,从化学组分和物理形态综合考虑，可以把大气污染分为8类,a,19,（一）分子状污染物,沸点低，气体分子形式存在，并以分子状态进入大气，或者常温下液体，但挥发性强，受热时易以蒸汽进入大气中。 如：SO2,CO,NOx,HCN,苯, 苯酚，汞,NH3,H2S,Pb,Cd,氟化物等。 特点： 扩散情况与自身比重有关，并受气象条件影响。,a,20,(二）粒子状污染物,是分散在大气中的液体和固体颗粒。粒径大小在0.01-100m之间，复杂的非均匀体系。 直径10m为降尘，直径10m为飘尘或可吸入颗粒，又名气溶胶(雾fog，烟smo

10、ke，尘dust)。 空气污染常规测定项目总悬浮颗粒物（TSP）是直径小于100m颗粒物的总称。,a,21,五、空气污染物的时空分布特点,空气污染物随时间、空间变化大 空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。,a,22,六、空气中污染物浓度表示方法,(一）污染物浓度表示方法 （1）单位体积质量浓度（mg/m3或g/m3）对任何状态的污染物都适用。 （2）体积比浓度（mL/m3或L/m3；ppm或ppb），仅适于气态或蒸汽态物质。,a,23,因质量浓度受空气温度和压力变化的影响，为使计算出的质量浓度具有可比性，我国空气质量标准种采用标准状况时的体

11、积。 把现场状态下的体积换算成标准状态下的体积: V0 标准状况下的采样体积，L或立方米； Vt 现场状况下的采样体积，L或立方米； t 采样时的温度，； P 采样时的大气压，KPa。,（二）气体体积换算,a,24,两种单位换算关系： CV 以mL/m3表示的气体浓度（标准状况下）； Cm 以mg/m3表示的气体质量浓度； M气态物质的分子量，g/mol； 22.4标准状况下气体的摩尔体积，L/mol。,（二）气体体积换算,a,25,第二节 空气污染监测方案的制定,本节内容： 1）大气污染监测的目的、有关资料的收集方法和范围、具体监测项目的确定原则和项目内容 2）监测网点的优化布点原则、要求和

12、方法要点、采样时间和频率的确定原则与要求。,a,26,制定大气污染监测方案的程序,首先要根据监测目的进行调查研究，收集必要的基础资料. 然后经过综合分析，确定监测项目，设计布点网络，选定采样频率、采样方法和监测技术 建立质量保证程序和措施，提出监测结果报告要求及进度计划等。,a,27,一、监测的目的,1.通过对大气环境中主要污染物质进行定期或连续地监测，判断大气质量是否符合国家制定地大气质量标准，并为编写大气环境质量状况评价报告提供数据 2.为研究大气质量地变化规律和发展趋势，开展大气污染的预测预报工作提供依据 3.为政府部门执行有关环境保护法规，开展环境质量管理、环境科学研究及修订大气环境质

13、量标准提供基础资料和依据,a,28,二、调研及资料收集,(一) 污染源分布及排放情况 (二）气象资料 (三) 地形资料 (四) 土地利用和功能分区情况 (五) 人口分布及人群健康情况,a,29,三、监测项目,见表3-2（P154）,a,30,四、监测站(点)的布设,（一）布设采样点的原则和要求,1.覆盖全部监测区：采样点应设在整个监测区域的高中低，三种不同污染物浓度的地方。 2.在污染源比较集中，主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照。,a,31,3.工业集中地区多取点，农村可少些；人口密度大的地区多取点，少的地区可少些。4.采

14、样的周围应开阔，无局地污染源。 5.超标地区多取点，未超标地区少些。6.采样高度根据监测目的而定。,a,32,布设采样点的原则和要求,a,33,（二）采样站（点）数目的确定,应根据监测范围大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形及经济条件等因素综合考虑。,我国大气环境污染例行监测采样点设置数目,a,34,（三）、采样站（点）布设方法,1、功能区布点法 （多用于区域性的常规监测） (1)先将监测区域划分成工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通不同功能区 (2)再按功能区的地形、气象、人口密度、建筑密度等，在每个功能区设若干采样点,a,35,2、网格布点法,a,36,3、同心

15、圆布点法和扇形布点法,（1）采用同心圆和扇形布点法时，应考虑高架点源排放污染物的扩散特点。 （2）在实际工作中，常采用一种布点法为主，兼用其他方法的综合布点法。,a,37,五、采样频率和采样时间,（一）采样时间 每次采样从开始到结束所经历的时间。 可分为： 短期采样 长期采样 间歇性采样,a,38,(二)采样频率 指一定时间范围内的采样次数 1.依浓度分布的时间特性 依气象条件变化的特征，高中低浓度都包括 2.依对监测数据要求的精确程度 例如：日平均浓度，每隔24h采样一次,a,39,采样频率和采样时间,a,40,六、采样方法、监测方法和质量保证,采集空气样品的方法和仪器要根据空气中污染物的存

16、在状态、浓度、物理化学性质及所用监测方法选择。,监测方法：分光光度法、气相色谱、荧光光度法、液相色谱法、原子吸收法、气相色谱-质谱（GC-MS）、液相色谱-质谱（LC-MS)。,质量保证参阅第九章。,a,41,第三节 空气样品的采集方法和采样仪器,本节内容 1）掌握大气样品的采集方法和采样仪器，方法包括直接采样法、富集浓缩采样法（其中富集浓缩采样法是重点和难点）。 2）大气采样的仪器，其中大气颗粒物的采样仪器是重点和难点；了解采样的效率和采样记录。,a,42,采样方法,一、直接采样法 被测组分浓度高 分析方法灵敏度高 二、富集（浓缩）采样法 被测组分浓度低 分析方法灵敏度不够高,a,43,一、

17、直接采样法,（一）注射器采样（图） （二）塑料袋采样（图）(不活泼气体，CO） （三）采气管采样（610倍气样） （四） 真空瓶采样（瞬时浓度）,a,44,注射器,塑料袋采样,a,45,采气管采样,真空瓶采样V 现场状况下的采样体积，L；V0 真空采气瓶容积，L；P 大气压力，KPa；P 闭管压力计读数，KPa。,a,46,二、富集（浓缩）采样法,（一）溶液吸收法,1.吸收液的选择原则： 对被采集物质溶解度（水吸收甲醛）要大或与被采集物质的化学反应（碱溶液吸收酸性气体）速度快。 稳定时间长。 有利于下一步分析。 毒性小，价格低，易购买，可回收。,a,47,2.溶液吸收法使用的仪器,气泡吸收管,

18、适用于采集气体和蒸气态物质，对气溶胶吸收不完全 原因： 气溶胶微粒表面附有一层蒸汽，气泡通过溶液时，微粒不易倍完全吸收，扩散道气液界面上的速度慢。,a,48,冲击式吸收管,空气以很高的速度冲击到装有吸收液的瓶底。 对气溶胶吸收完全。 对气态或蒸汽态物质，则因抽气速度过快，分子惯性小，吸收不够完全。,a,49,多孔筛板吸收管,气泡被分散成小气泡，增大气液接触面和停留时间，降低气泡运动速度 采样效率高 适合任何气样,a,50,(二）填充柱阻留法,1.吸附型填充柱 2.分配型填充柱 3.反应型填充柱,与溶液吸收法相比，可长时间采样（日平均浓度） 浓缩在固体填充物上的被测组分比在溶液中的稳定，可放置时

19、间长 操作方便,a,51,1、吸附型填充柱,1.填充剂 活性炭（非极性吸附剂）、硅胶（极性吸附剂）、分子筛、高分子多孔微球等。 2.表面吸附作用 分子间引力引起的物理吸附，吸附力较弱；分子亲和力（原子剩余价键力）引起的化学吸附，吸附力较强。 3. 同时考虑被测组分吸附完全及将其定量解吸。,a,52,2、分配型填充柱,1.填充剂 表面涂高沸点有机溶剂的惰性多孔颗粒物，如硅藻土，类似于气液色谱柱（GC）中的固定相。 2.当被采集气样通过填充柱时，在有机溶剂中分配系数大的组分保留在填充剂上而被富集。,a,53,3、反应型填充柱,1.填充剂：由惰性多孔颗粒物(如石英沙、玻璃微球)或纤维状物(如滤纸、玻

20、璃棉等)表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成。也可用纯金属丝毛或细粒作填充剂。 2.气样通过填充柱时，被测组分在填充剂表面因发生化学反应而被阻留。 3.采样量和采集速度大，富集物稳定，对气态、蒸汽态和气溶胶态物质有较高的富集效率。,a,54,（三） 滤料阻留法,该方法是将过滤材料放在采样夹上，用抽气装置抽气，则空气上的颗粒物被阻留在过滤材料上，秤量过滤材料上富集的颗粒物重量 根据采样体积可计算出空气中颗粒物的浓度 滤料常用 纤维状虑料：滤纸、玻璃纤维虑膜，过氯乙烯滤膜等。 筛孔状虑料：微孔滤膜、核孔滤膜、银薄膜,a,55,（四）低温冷凝法,应用范围：常温下难于被固体吸附剂完全阻留的一些低

21、沸点气态化合物，所以用制冷剂将其冷凝下来。eg：苯乙烯，三氯乙醛等 冷冻剂 冰盐水(10)；干冰乙醇(72) 液氨(183)；液态空气(190)；半导体制冷器 仪器 冷阱，选择性过滤器（CO2 ，H20)，浓缩管,a,56,（五）自然积集法,1、降尘试样采集 湿法（应用广泛） 干法 2、硫酸盐化速率试样的采集 二氧化铅法 碱片法,a,57,三、采样仪器,气样流量计吸收管(缓冲瓶) 抽气泵 （一） 组成部分：收集器、流量计、采样动力 （二） 专用采样器： 空气采样器、颗粒物采样器,a,58,四、采样效率,指在规定的采样条件下所采集到的污染物量占其总量的百分数。 （一）采集气态和蒸汽态污染物效率评

22、价方法 1.绝对比较法 2.相对比较法,a,59,1、绝对比较法,用标准气测定采样效率，采样效率K为： K = C1/C0 * 100% C1实测浓度 C0配制浓度,a,60,2、相对比较法,配制一定浓度范围的待测气体，串联23个采样管采集所配制的样品，采样效率K为： C1，C2，C3-第一个，第二个，第三个采样管中污染物的实测浓度 K应大于90，若K小于90，应串三个管使用,a,61,（二）采集颗粒物效率的评价方法,采集颗粒数效率表示 （所采集颗粒物粒数占总颗粒物粒数的百分数）。 质量采集效率 （所采集颗粒物质量占颗粒物总质量的百分数）。,a,62,五、采样记录,所采集样品被测污染物的名称及

23、编号；采样地点和采样时间；采样流量、采样体积；采样时的温度、大气压力和天气状况；采样仪器，吸收液及采样时周围情况；采样者、审核者姓名等。,a,63,第四节 气态和蒸气态污染物质的测定,本节内容1）掌握大气样品的采集方法和采样仪器，方法包括直接采样法、富集浓缩采样法（其中富集浓缩采样法是重点和难点）；2）大气采样的仪器，其中大气颗粒物的采样仪器是重点和难点；了解采样的效率和采样记录；,a,64,一、二氧化硫的测定,来源：含S燃料的燃烧，矿石冶炼，化工厂生产过程的产物 为无色，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。,是主要空气污染物之一，为例行监测的必测项目。

24、,测定方法有：分光光度法、紫外荧光法、电导法、定电位电解法和气相色谱法。,a,65,1、四氯汞钾吸收盐酸副玫瑰苯胺光度法,较经典的方法（GB），灵敏、可靠，但吸收液（四氯汞 钾 ）毒性大。 原理： 利用空气中的SO2与被四氯汞钾溶液吸收，生成稳定的 二氯亚硫酸络合物，此物质再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺 作用，生成紫色络合物，其颜色深浅与SO2含量成正 比 。,（一）分光光度法,a,66,反应原理：,HgCI42- + SO2 + H2O = HgCI2SO32- + 2H+ + 2CI- HgCI2SO32- + HCHO + 2H+ =HgCl2 + HOCH2SO3H,a,67,H3PO4少，

25、pH1.60.1，呈红紫色 max548nm 试剂空白值较高，最低检出限为0.75g/25mL. H3PO4多，pH1.20.1，呈蓝紫色 max575nm 试剂空白值较低，最低检出限为0.4g/7.5mL.,Bs-按工作曲线计算单位吸光度相应的SO2量, g/ 吸光度,测定要点：,a,68,以亚硫酸钠标准溶液配制成标准色列，在最大吸收波长处，以蒸馏水作为参比，测定其吸光度，用经试剂空白修正后的吸光度对SO2含量绘制标准曲线- Bs 则标准曲线的 (1/斜率)表示为：SO2含量/单位吸光度Bs,a,69,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。

26、 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（EDTA) 可消除或减少某些金属离子的干扰。,a,70,2、甲醛缓冲溶液吸收盐酸副玫瑰苯胺分光光度法,甲醛缓冲溶液吸收盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2，避免了使用毒性大的四氯汞钾吸收液。 原理： 气样中的SO2被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟基甲基磺酸加成化合物，加入氢氧化钠溶液使化合物分解，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。 当用10mL吸收液采气10L时，最低检出浓度为0.020mg/m3.,a,71,3、钍试

27、剂分光光度法,测定原理：SO2用H2O2溶液吸收并氧化成H2SO4 , SO42-与过量高氯酸钡反应，生成BaSO4, 剩余的Ba2+与钍试剂反应生成紫红色络合物，据颜色深浅，间接测定。 紫红色络合物最大吸收波长 520nm ,该法最低检出限为0.4 g/mL。 特点： 吸收液无毒，采集样品后温定，但灵敏度较低 所需采样体积大，适合于测定日平均浓度,a,72,测定：吸取不同量的硫酸标准溶液，各加入一定量高氯酸钡，再加钍试剂溶液显色，得到标准色列。用蒸馏水同法配制空白溶液作参比。 测定标准色列的吸光度，对SO2浓度绘制标准曲线。 采样后，按上述方法测定吸光度，从标准曲线上查知 相当SO2 （c）

28、浓度， 则大气中SO2浓度： SO2 (mg/m3) = c * Vt/ Vn Vt样品溶液总体积 Vn标准状态下的采样体积,a,73,注意事项,高氯酸钡溶液及钍试剂溶液加入量必需准确 钍试剂能与多种金属离子(Ca, Mg, Fe, Al 等)络合，采样装置前应安装颗粒物过滤器。,a,74,（二） 定电位电解法,1、原理： 定电位电解法是建立在电解基础上的监测方法。其传感器为一由工作电极（W）、对电极（C）、参比电极（R)及电解液组成的电解池（三电极传感器）。当在工作电极上施加大于被测物质的氧化还愿电位时，被测物质（SO2 NOX)在电极上发生氧化或还原反应。如SO2/NO2/NO的标准氧化还

29、原电位如下：,a,75,可见，当工作电极介于SO2和NO2标准氧化还原电位之间，则扩散到电极表面的SO2选择性地发生氧化反应，同时在对电极上发生O2还原反应。,总反应：,a,76,所产生的极限扩散电流与被测物质（SO2 NOX)浓度的关系服从菲克斯扩散定律 iL= nFADc/ 定电位电解SO2分析仪在传感器上安装过滤器等消除干扰因素。,a,77,2、定电位电解SO2分析仪,由定电位电解传感器、恒电位电源、信号处理及显示、记录系统组成。 详见P17页图3-23。,a,78,常用二氧化硫化学分析方法及性能比较,a,79,常用二氧化硫自动分析方法及性能比较,a,80,二、氮氧化物(NOx)的测定,

30、氮氧化物以N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，NO3-等形式存在。 主要来源于：燃料燃烧，硝酸、化肥等生产以及汽车尾气。 NO为无色、无臭、微溶于水的气体，易在空气中被氧化为NO2 。 NO2 为棕红色具有强刺激性臭味的气体，毒性比NO高4倍。,NO、NO2的测定方法有盐酸萘乙二胺分光光度法、化学发光法、原电池库伦法及定电位电解法。,a,81,1、原理 空气中的二氧化氮与吸收液中的对氨基苯磺酸进行重氮化反应，再与N-（1-萘基）乙二胺盐酸盐作用，生成粉红色的偶氮染料，于波长540545 nm之间用分光光度计测定其吸光度 NO2未完全转化成亚硝酸，需要用Saltzman 实验系数

31、f (0.88) 进行换算,（一）盐酸萘乙二胺分光光度法,a,82,2、酸性高锰酸钾溶液氧化法,a,83,3、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540 nm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。,a,84,标准曲线绘制：用亚硝酸钠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，以经试剂空白修正后的标准色列的吸光度对亚

32、硝酸根含量绘制标准曲线，或计算出单位吸光度相应的NO2（g)-BS 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的吸光度，按下式计算气样中NOX的含量： NO2（mg/m3)=(A-AO) * BS / 0.76 Vn NO2(气） NO2（液）的转换系数为o.76,a,85,4、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30-70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0.250 mgm3时，会产生正干扰，采样时在吸收瓶入口端串接一段15-2

33、0 cm长的硅橡胶管，可排除干扰。,a,86,（二） 原电池库仑法,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。,a,87,仪器原理流程演示 图326恒电流库仑滴定法氮氧化物自动监测仪的气路系统。 缺点：NO2流经水溶液时，发生歧化反应，造成电流损失，使测得的电流仅为理论值的70，且仪器维护量大，连续运行能力差，使用受限。,a

34、,88,三、CO的测定,来源： 自然源火山爆发，森林火灾，矿坑爆炸，地震 人为源汽车废气，吸烟，采暖等 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。,a,89,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（第十章介绍）,a,90,（一） 气相色谱法 （GC）,又称层析分析法，是一种分离测定多组分混合物的极其有效的分析方法。 原理： 由于不同物质在相对运动的两相中具有不同的分配系数，当这些物质随流动相移动时，就在两相之间进行反复多次分配，使原来分配系数只有微小差异的各组分得到很好的分离，再依次送入检测器，将浓度或质

35、量信号转换成电信号，经阻抗转化和放大，送入记录仪记录色谱峰，如果分离完全，则每个色谱峰代表一种祖分。我们可以根据色谱峰出峰时间进行定性分析，也可根据色谱峰峰高或峰面积进行定量分析。,a,91,定量分析方法,标准曲线法（外标法） 用被测组分的纯物质配制不同浓度溶液，分别定量进样，记录不同浓度溶液的色谱图，测出峰面积，用峰面积对相应浓度作图，应得一条直线，即标准曲线。则在同样条件下，进同量被测试样，测出峰面积，从标准曲线上可查知待测组分的含量内标法。 选择一种试样中不存在，其色谱峰位于被测组分色谱峰附近的纯物质作为内标物，以固定量（接近被测组分量）加入标准溶液和试样溶液，分别定量进样，记录色谱峰，

36、以被测组分峰面积与内标物峰面积得比值对相应浓度作图，得标准曲线。根据试样中被测与内标两种物质峰面积的比值，从标准曲线上查知被测组分浓度。此法可抵消因实验条件和进样量变化带来的误差。,a,92,CO的测定,测定CO原理： 分离原理： TDX-01碳分子筛柱，分离大气中的CO、CO2和甲烷。其出峰顺序为： CO、CH4、CO2 检测原理： FID检测器，柱后衍生：于氢气流中在镍催化剂（36010）作用下，CO、CO2皆能转化为CH4，然后用FID检测器分别测定（出峰顺序和峰高） 定量方法： 外标法，测定时，先在预定实验条件下用定量管加入各组分的标准气样，测其峰高，按下式算定量校正值： 式中：K定量

37、校正值，表示每mm峰高代表的CO（或CH4、CO2）浓度（mg/m3）； Cs标准气样中CO（或CH4、CO2）浓度（mg/m3）； hs标准气样中CO（或CH4、CO2）峰高（mm）。 在与测定标准气同样条件下测定气样，测量各组分的峰高（hx），按下式计算CO（或CH4、CO2）的浓度（cx） Cxhx K,a,93, 注意问题：为保证催化剂的活性，在测定之前，转化炉应在360下通气8h；氢气和氮气的纯度应高于99.9。 当进样量为2ml时，对CO的检测限为0.2mg/m3。 PS: 色谱柱的填充剂：活性碳，硅胶，高分子微球等,a,94,(二）汞置换法,测定原理：高温下，CO与HgO反应，置

38、换出Hg(蒸气）由冷原子吸收可测定Hg含量 CO(气）HgO（固）Hg(蒸气）CO2（气）（180-200） x=s* hx/hs 检出限： 0.04 mg/m3 PS: 干扰因素排除： 进样时，灰尘灰尘过滤器；水蒸气，二氧化硫及有机化合物经活性碳，分子筛等除去 H2无法除去，且会与HgO反应，产生干扰，仪器调零时除去。,a,95,汞置换法CO测定仪流程图分析,a.气路系统 气样 净化器 置换炉 汞吸收管 抽气泵 气出口 b光路系统 光源 汞吸收管 光电管 放大器 指示仪表 低压汞灯 253.7nm 253.7nm 光强度减弱 光信号转化为电信号,a,96,测定方法,a. 测定时，先将适宜浓度

39、(cs)的CO标准气由定量管进样，测量吸收峰高(hs)或吸光度(As) b. 再用定量管进入气样，测其峰高(hx)或吸光度(Ax) c. 按下式计算气样中CO的浓度 (cx): cx = cs / hs hX,a,97,四、光化学氧化学剂的测定,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物质 二者的关系为：光化学氧化剂 = 总氧化剂 - 0.269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。,a,98,测定原理：硼酸碘化钾

40、吸收空气中的臭氧及其他氧化剂 O3+2I-+2 H+= I2 + O2 + H20 I2 与总氧化剂有定量关系，用分光光度器测定游离碘的吸光度 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0.19mg /L（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,a,99,五、臭氧的测定,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。高空的臭氧层直接照射地球表面。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

41、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。,a,100,臭氧的测定的方法有硼酸碘化钾分光光度法、靛蓝二磺酸钠分光光度法、化学发光法和紫外线吸收法等 国家标准中测定臭氧含量有两个标准： 一是GB/T 15437的靛蓝二磺酸钠分光光度法， 另一是GB/T15438-1995的紫外光度法,a,101,（一）硼酸碘化钾分光光度法,用含有硫代硫酸钠的硼酸碘化钾溶液作吸收液采样，大气中的O3等氧化剂氧化碘离子为碘分子，而碘分子又立即被硫代硫酸钠还原，剩余硫代硫酸钠加入过量碘标准溶液氧化，剩余碘于325

42、nm处以水为参比测定吸光度。 同时采集零气（除去O3的空气），并准确加入与采集大气样品相同量的碘标准溶液，氧化剩余的硫代硫酸钠，于325nm处测定剩余碘的吸光度，则气样中剩余碘的吸光度减去零气样剩余碘的吸光度即为气样中O3氧化碘化钾生成的吸光度 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96.8%；样品吸收液和试剂溶液均应放在暗处保存。,a,102,（二）靛蓝二磺酸钠分光光度法,用含有靛蓝二磺酸钠的磷酸盐缓冲液作吸收液采样，则空气中的O2与蓝色的靛蓝二磺酸钠发生等摩尔反应，生成靛红二磺酸钠，使之褪色，于610nm

43、波长处测其吸光度，用标准曲线法定量。 NO2产生正干扰，SO2、H2S、PAN、HF分别高于750、110、1800、2.5g/m3时，也干扰。 当采样5-30L时，方法适用范围为0.030-1.200mg/m3。,a,103,六、氟化物的测定,（一）滤膜采样-离子选择电极法 用在滤膜夹中装有磷酸氢二钾溶液浸渍的玻璃纤维滤膜或碳酸氢钠-甘油溶液浸渍的玻璃纤维滤膜的采样器采样，则空气中的气态氟化物被吸收固定，尘态氟化物同时被阻留在滤膜上。,W1-上层浸渍膜样品中的氟含量，g; W1-下层浸渍膜样品中的氟含量，g; W1-空白浸渍膜样品中的氟含量，g/张; VN 标准状况下的采样体积，L;,a,1

44、04,七、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。,a,105,（一）二氧化铅-重量法,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100cm2 pbO2面积上所含SO3的毫克数表示。最低检出浓度为0.05mg/（100cm2 d）。,a,106,2、测定要点,（1）Pb02采样管制备 （2）采样：将PbO2采样管固定在百叶

45、箱中，在采样点上放 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：,a,107,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。,a,108,（二）碱片-重量法,将用碳酸钾溶液浸渍的玻璃纤维滤膜暴露于空气中，碳酸钾于空气中的SO2等反应生成硫酸盐，加入BaCl2溶液将其转化为BaSO4沉淀，用重量法测定。,（三）碱片-离子色谱法,用碱片采样，采样碱片经碳酸钠-碳酸氢钠稀溶液浸取后，获得样品溶液，注入离子色谱仪测定

46、。,a,109,八、总烃及非甲烷烃的测定,定义 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）。 大气中的碳氢化合物主要是甲烷，其浓度范围为2-8ppm。但当大气严重污染时，会大量增加甲烷以外的碳氢化合物，甲烷不参予光化学反应。所以，测定不包括甲烷的碳氢化合物对判断和评价大气污染具有实际意义。 总烃及非甲烷烃的测定方法 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。,a,110,（一)气相色谱法,原理：以氢火焰离子化检测器分别测定气样中的总烃和甲烷烃含量，两者之差即为非甲烷烃含量 总烃 （

47、以CH4计,mg/m3)=(htha)*S/hS 甲烷 （ mg/m3)= hm *S/Hs 非甲烷烃含量总烃浓度甲烷烃浓度,a,111,（二）光电离检测法原理,有机化合物分子在紫外光照射下可产生光电离现象，用PID离子检测器收集产生的离子流，其大小与进入电离室的有机化合物的质量成正比。凡是电离能小于PID紫外辐射能（多用10.2ev ）的物质（至少低0.3ev）均可被电离测定 特点：方法简单，可进行连续监测，所检测的非甲烷烃是指四碳以上的烃。,a,112,九、部分其他气态污染物质监测方法,a,113,a,114,a,115,十、空气污染指数计算,空气污染指数API(Air Pollution

48、 Index)是一种向社会公布的反映和评价空气质量状况的指标。 计算方法：根据各种污染物的浓度和其污染指数分级浓度限值计算各污染分指数 Ii=(Ci-Ci,j)(Ii,j+1-Ii,j)/(Ci,j+1-Ci,j)+Ii,j Ci, Ii分别为第i种污染物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；,a,116,空气污染指数对应的污染物浓度限值,a,117,全市API的计算步骤 a 求某污染物每一测点的日均值 式中：Ci为测点逐时污染物浓度，n为测点的日测试次数 b 求某一污染物全市的日均值 式中：l为全市监测点数 c 将各污染物的市日均

49、值分别代入API基本计算式所得值，便是每项污染物的API分指数。 d 选取API分指数最大值为全市API。,a,118,第五节 颗粒物的测定,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,a,119,（一）总悬浮颗粒物(TSP)的测定 （二）可吸入颗粒物（PM10）的测定 （三）灰尘自然降尘量及组分的测定 （四）总悬浮颗粒物（TSP)中主要组分的测定,a,120,一、总悬浮颗粒物(TSP)的测定,1、测定方法：GB/

50、T 15432-1995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。 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、 注意事项：检测滤膜是否存在缺陷。,a,121,大流量采样(1.1-1.7m3/min)使用大流量采样器连续采样24h，采集颗粒物的粒径为50100m. 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

51、(m2/min)； t采样时间(min),a,122,二、可吸入颗粒（PM10）的测定,可吸入颗粒（Inhalable particulate matter, IP) 是指通过鼻和嘴进入人体呼吸道的颗粒污染物的总称。 它没有确定的粒径范围，而与头部空气流动和方向有关，也与人的呼吸速度和呼吸容量有关。 PM10对人体健康关系较大，是室内环境空气质量的重要监测指标。,方法测定：重量法、压电晶体振荡器法、光散射法和射线吸收法。,a,123,使用大气飘尘采样器。 根据采样流量不同，分为： a、大流量采样 b、中流量采样 c、小流量采样,（一）重量法,a,124,a、大流量采样重量法,大流量法使用带有1

52、0m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：使一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。,a,125,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。 采样器流量计一般用皂膜流量计校准，其它同大流量法。,a,126,说明,P

53、M10 称量最低量限 用感量为0.1 mg或0.01mg的分析天平，其95可信水平的PM10检测限为0.3 mg和0.03 mg 干扰及排除 风速和湿度是影响采样与称量结果的干扰因素。 当风速大于 5 m/s（有扬尘），应停止采样。对于在相对湿度大于80时所采集的样品，干燥平衡应延长至48h以上。,a,127,（二）压电晶体差频法,（1）方法原理：,测量石英谐振器集尘越多，振荡频率降低也越多，二者之间有线性关系,a,128,光散射法,原理： 悬浮颗粒物对光的散射作用，其散射光强度与颗粒物浓度成正比。,射线吸收法,原理： 物质对射线的吸收作用。当射线通过被测物质后，射线强度衰减程度与所透过的物质

54、的质量有关，而与物质的物理化学性质无关。,a,129,三、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。 （一）灰尘自然沉降量的测定 （二）降尘中可燃物的测定 （三）降尘中其他组分的测定,a,130,（一）灰尘自然沉降量的测定,（1）步骤：重量法,收集物,500mL烧杯中,水冲洗沾附在烧杯壁上的尘粒,加热浓缩至10-20mL,加热,转移,已恒重的瓷坩埚中,电热板蒸干,1055烘箱干燥恒重,转移,a,131,（2）计算： W1-W0-Wa 降尘量 30104 Sn W1降尘瓷坩埚和乙二醇水溶液蒸干并在10

55、55恒重后的重量，g； W0-在1055烘干至恒重的瓷坩埚的重量，g; Wa-加入的乙二醇水溶液经蒸干和烘干至恒重后的质量，g; S-集尘缸口的面积，cm2; n-采集天数（精确到0.1d),a,132,（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(tkm-2/月) W0-灼烧后蒸发皿重量 W2-灼烧前蒸发皿重量,（二）降尘中可燃物重量测定,a,133,（三）降尘中其它组分的测定,降尘试样,过滤,取定量滤液,残留物,滤液,取定量滤液,取定量滤液计算水溶性物质量,测pH值,105烘干至恒重,非水溶性物质量,苯萃取,萃取液,残留物,苯溶性物质量

56、,非水溶性可燃物质量,非水溶性物质灰分量,金属组分测定,600灼烧至恒重,蒸发除溶剂,600 灼烧至恒重,据滤液量计算水溶性物质灰分量,据滤液量计算水溶性可燃物质量,a,134,四、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,a,135,金属元素的测定,1、项目:Cu,Zn,Pb,Fe,Co,Ni,Cr 2、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,a,136,水溶性物质的测定,预处理

57、：水浸取法 硫酸根的测定 硝酸根的测定,a,137,硫酸根的测定, BaSO4沉淀法原理：,a,138,注意事项,测定范围230g/ml 30g/ml不稳定 重现性不好，操作要求严格,a,139,反应方程式,a,140,硝酸根的测定,（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,a,141,有机成分的测定,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,a,142,1）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

58、酐浓硫酸） 展开剂（甲醇乙醇蒸馏水）流动相,a,143,操作要点,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,a,144,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,薄层层析法,a,145,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

59、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。,第六节 降水监测,a,146,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。,a,147,一、采样点的布设,（一）采样点数目 人口 50万以上的城市布三个采样点,50万以下的城市布两个点。 （二） 采样地点的选择 要兼顾城市，农村或清洁对照区；应考虑区域的环境特点,a,148,二、样品的采集,（一）采样器 （1）采集雨水使用聚乙烯塑料桶或玻璃缸，其上口直径为 20cm,高为20cm，也可采用自动采样器。（2） 采集雪水用上口径为40cm 以上的聚乙烯塑料桶。 （二）采样方法 （三）水样的保存