環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)2022/11/27環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)2022/11/26環(huán)境空氣與大氣110.1概述

10.1.1大氣污染物大氣污染物:

由于人類活動或自然過程排入大氣并對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。大氣污染物按其存在形態(tài)可概括為兩大類： 1.氣溶膠狀態(tài)污染物 2.氣體狀態(tài)污染物環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.1概述2（1）氣溶膠狀態(tài)污染物

在大氣污染中，氣溶膠系指沉降速度可以忽略的小固體粒子、液體粒子或它們在氣體介質(zhì)中的懸浮體系。

按氣溶膠的來源和物理性質(zhì)，可分為:

粉塵（1～200μm）、煙（0.01~1μm）、飛灰、黑煙、霧等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）氣溶膠狀態(tài)污染物

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)3（2）氣體狀態(tài)污染物

氣體狀態(tài)污染物是以分子狀態(tài)存在的污染物。氣態(tài)污染物的種類很多，總體上可以分為幾大類：以SO2為主含硫化合物；以氧化氮和二氧化氮為主的含氮化合物；碳氧化物；有機(jī)化合物及鹵素化合物等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）氣體狀態(tài)污染物環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)4表10.1氣體狀態(tài)大氣污染物的分類污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3碳的氧化物CO、CO2無有機(jī)化合物C1～C10醛酮過氧乙酰硝酸酯、O3鹵素化合物HF、HCl無注：MSO4、MNO3分別為硫酸鹽和硝酸鹽。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)表10.1氣體狀態(tài)大氣污染物的分類污染物一次污染物二次污染物5

10.1.2大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)

大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)都是由四部分組成。 （1）采樣裝置 （2）監(jiān)測儀器 （3）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) （4）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.1.2大氣污6

10.2大氣污染指標(biāo)監(jiān)測

10.2.1二氧化硫

SO2是主要大氣污染物之一，為大氣環(huán)境污染 例行監(jiān)測項(xiàng)目。SO2是一種無色、易溶于水、有刺激性氣味。SO2的味閾值是0.3ppm，達(dá)30～40ppm時(shí)，人呼吸將會感到困難。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2大氣污染指標(biāo)監(jiān)測環(huán)境7（1）測定方法及原理 測定SO2常用的方法有:溶液電導(dǎo)率法;紫外熒光法;紅外線吸收法;庫化滴定法;火焰光度檢測法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）測定方法及原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)8①紫外熒光法

工作原理：

紫外熒光通常是指某物質(zhì)受到紫外光照射時(shí)，各自吸收了一定波長的光之后，發(fā)射出比照射光波長長的光，利用測熒光波長和熒光強(qiáng)度建立起來的定性、定量方法稱為熒光分析法。

含被測物質(zhì)的溶液被入射光（I0）激發(fā)后，可以在溶液的各方向觀測到熒光強(qiáng)度（F）。一般在與激發(fā)光源發(fā)射光垂直的方向，如圖10.1所示。圖10.1觀測熒光主向示意圖環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)①紫外熒光法

工作原理：圖10.1觀測熒光主向示意圖環(huán)境空9根據(jù)比耳定律，透過光的比例為：

(10.1)

式中：I0——入射光（激發(fā)光）強(qiáng)度； I——透過光強(qiáng)度； C——被測物質(zhì)的濃度；

ε——被測物質(zhì)摩爾吸光系數(shù)； b——透過液層厚度。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)根據(jù)比耳定律，透過光的比例為：環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10被吸收和散射等光的比例為：

(10.2)

(10.3)總發(fā)射熒光強(qiáng)度（F）與試樣吸收的激發(fā)光的光量子數(shù)和熒光量子效率成正比：

(10.4)

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)被吸收和散射等光的比例為：11將上式括號內(nèi)的指數(shù)項(xiàng)展開可得：

(10.5)

對于很稀的溶液，被吸收的激發(fā)光不到2%，εbc很小，上式中括號內(nèi)第二項(xiàng)后各項(xiàng)可忽略不計(jì)，則簡化為：

(10.6)

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)將上式括號內(nèi)的指數(shù)項(xiàng)展開可得：環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)12對于一定的熒光物質(zhì)，當(dāng)測定條件確定后，上式中的ΦF、I0、、ε、b均為常數(shù)，故又可簡化為：

(10.7)即熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)濃度呈線性關(guān)系。

影響熒光強(qiáng)度的因素有：激發(fā)光照射時(shí)間、溶液溫度和pH值、溶劑種類及伴生的各種散射光等環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)對于一定的熒光物質(zhì)，當(dāng)測定條件確定后，上式中環(huán)境空氣與大氣污13②熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)

用于熒光分析的儀器有目視熒光計(jì)、光電熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)等。 光電熒光計(jì)以高壓汞燈為激發(fā)光源、濾光片為色散元件，光電池為檢測器，將熒光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成光電流，用微電流表測定。 測定微量熒光物質(zhì)可得到滿意的結(jié)果。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)14圖10.2熒光分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖1光源2.4.7.9.狹縫3激發(fā)光單色器5樣品池6表面吸光物質(zhì)8發(fā)射光單色器10光電倍增管11放大器12指示器13記錄儀如果對熒光物質(zhì)進(jìn)行定性研究或選擇定量分析的適宜波長，則需要使用熒光分光光度計(jì)，其結(jié)構(gòu)示于圖10.2。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.2熒15③溶液電導(dǎo)法用酸性過氧化氫溶液吸收氣樣中的二氧化硫：

(10.8)

所生成的硫酸，使吸收液電導(dǎo)率增加，其增加值決定于氣樣中SO2含量， 故通過測量吸收液吸收SO2前后電導(dǎo)率的變化，就可以得知?dú)鈽又蠸O2的濃度。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③溶液電導(dǎo)法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)16方法名稱原理特點(diǎn)測定范圍（L/m3）溶液電導(dǎo)率法以一定比例使廢氣與吸收液（硫酸酸性的H2O2溶液）接觸，測定吸收液的導(dǎo)電率變化，連續(xù)的測定廢氣中的SO2濃度設(shè)備費(fèi)較低，易于推廣。抗干擾性能較差，日常維護(hù)管理較麻煩5~2000紅外線吸收法將試樣氣體導(dǎo)入氣體池，用選擇性檢測器測定SO2在7.3μm附近的紅外線吸收，即可連續(xù)地求得SO2的濃度此法不需要配置溶液，維護(hù)管理簡單，適用于水分和CO2影響可以忽略的場合10~2000紫外線吸收法將試樣氣體導(dǎo)入氣體池，在280～320nm附近對SO2的紫外吸收量變化進(jìn)行光電測定，即可連續(xù)地求得SO2的濃度此法系干法操作，維護(hù)方便。NO2存在時(shí)有干擾。需設(shè)法消除10~2000火焰光度檢測法將試樣氣體導(dǎo)入富氫火焰中，SOx將在394nm附近產(chǎn)生特征波長的光，測定它的發(fā)光強(qiáng)度，即可連續(xù)的測得SO2的濃度此法檢測靈敏度很高，不僅可測SO2濃度，也可測SOx的總量和H2S等，除磷氧化物外其它物質(zhì)幾乎不干擾5~1000恒電位電解法將試樣氣體導(dǎo)入電解池，對電解液中擴(kuò)散吸收的SO2進(jìn)行定比電位電解，測定其電解電流，即可連續(xù)地求得SO2的濃度此法裝置便于攜帶，但具有濕法操作在維護(hù)管理上方便。H2S、NO2濃度高時(shí)有干擾，當(dāng)其可忽略或可消除影響時(shí)，可用此法5~2000各種方法的原理及性能比較參見下表10.2。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)溶液電導(dǎo)率法以一定比例使廢氣與吸收液（硫酸酸性的H2O2溶液17（2）二氧化硫監(jiān)測儀

①紫外熒光監(jiān)測儀 紫外熒光法測定環(huán)境空氣中的SO2，具有選擇性好、不消耗化學(xué)試劑、適用于連續(xù)自動監(jiān)測等特點(diǎn)。

用波長190—230nm紫外光照射大樣品，則SO2紫外光被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，即

(10.9)激發(fā)態(tài)SO2不穩(wěn)定，瞬間返回基態(tài)，發(fā)射出330nm的熒光，即 (10.10)

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）二氧化硫監(jiān)測儀環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)18圖10.3紫外熒光SO2監(jiān)測儀氣路系統(tǒng)1除塵過濾器2采樣電磁閥3零氣./標(biāo)定電磁閥4滲透膜除水器5毛細(xì)管6除烴器7反應(yīng)室8流量計(jì)9調(diào)節(jié)閥10抽氣泵11電源12信號處理及顯示系統(tǒng) 紫外熒光SO2監(jiān)測儀由氣路系統(tǒng)及熒光監(jiān)測系統(tǒng)兩部分組成，如圖10.3和圖10.4所示。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.3紫外熒光SO2監(jiān)測儀氣路系統(tǒng) 紫外熒光SO2監(jiān)19圖10.4SO2監(jiān)測儀熒光計(jì)工作原理1紫外光源2、4透鏡3反應(yīng)室4激發(fā)光濾光片6發(fā)射光濾光片7光電倍增管8放大器9指示表環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.4SO2監(jiān)測儀熒光計(jì)工作原理20②庫侖滴定式SO2監(jiān)測儀器

依據(jù)庫侖滴定式原理設(shè)計(jì)的SO2自動監(jiān)測儀工作原理示于圖10.5。如果進(jìn)入庫侖池的氣樣中不含SO2，參比電極無電流輸出。如果氣樣中含SO2，則發(fā)生反應(yīng)：

(10.11)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②庫侖滴定式SO2監(jiān)測儀器 環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)21

氣樣中SO2含量越大，導(dǎo)致陰極電流減小而通過參比電極流出的電流越大。 當(dāng)氣樣以固定流速連續(xù)地通入庫侖池時(shí)，則參比電極電流和SO2量間的關(guān)系如下：

(10.12)

式中：P—每秒進(jìn)入庫侖池的SO2量（μg/s）； IR—參比電極電流（μA）； M—SO2分子量（64）； n—參加反應(yīng)的每個(gè)SO2分子的電子變化數(shù)。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)22③電導(dǎo)式SO2自動監(jiān)測儀器

電導(dǎo)式SO2自動監(jiān)測儀有間歇式和連續(xù)式兩種類型。 ●間歇式測量結(jié)果為采樣時(shí)段平均濃度， ● 連續(xù)式測量結(jié)果為不同時(shí)間的瞬時(shí)值。

這種儀器有兩個(gè)電導(dǎo)池，一個(gè)是參比池，用于測定空白吸收液的電導(dǎo)率（K1），另一個(gè)是測量池，用于測定吸收SO2后的吸收液電導(dǎo)率（K2）。 通過測量電路測出兩種電導(dǎo)液電導(dǎo)率差值（K2—K1），便可得到任一時(shí)刻氣樣中的SO2濃度。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③電導(dǎo)式SO2自動監(jiān)測儀器環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)23④火焰光度法硫化物自動監(jiān)測儀此儀器是以色譜儀中的火焰光度檢測器為信號轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)的儀器。 圖10.6火焰光度法硫化物監(jiān)測儀器工作原理1抽氣泵2火焰光度檢測器3濾光片4光電倍增管5減壓控制閥6高壓電源7電子放大系統(tǒng)8自動切換閥9記錄儀環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)④火焰光度法硫化物自動監(jiān)測儀 圖10.6火焰光度法硫化物監(jiān)24⑤比色法二氧化硫監(jiān)測儀該儀器將二氧化硫的比色測定方法實(shí)現(xiàn)了自動化。 它采用程序控制自動采樣裝置和自動加液計(jì)量裝置，依次量取吸收液，采集定量氣樣，加入顯色劑和進(jìn)行比色測定。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)⑤比色法二氧化硫監(jiān)測儀環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)25

10.2.2氮氧化物

氮的氧化物有一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化三氮等多種形式。 一氧化氮為無色、無臭、微溶于水的氣體，在大氣中易被氧化為NO2，NO2為棕紅色氣體，具有刺激性臭味，是引起支氣管炎等呼吸道疾病的有害物質(zhì)。

大氣中的NO和NO2常用的測定方法有鹽酸萘乙二胺分光光度法，化學(xué)發(fā)光法及恒電流庫侖滴定法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2.2氮氧26（1）測定方法及原理①鹽酸萘乙二胺分光光度法 該方法采樣和顯色同時(shí)進(jìn)行，操作簡便，靈敏度高，是國內(nèi)目前普遍采用的方法。根據(jù)采樣時(shí)間不同分為兩種情況: 一是吸收用量少，適于短時(shí)間采樣， 二是吸收液用量大，適于24h連續(xù)采樣，環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）測定方法及原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)27②化學(xué)發(fā)光法 NOx分子吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)時(shí),以光量子的形式釋放出能量,這種化學(xué)反應(yīng)稱為化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。 化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象通常出現(xiàn)在放熱化學(xué)反應(yīng)中,包括激發(fā)和發(fā)光兩個(gè)過程,即

(10.13)

(10.14)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②化學(xué)發(fā)光法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)28 式中 A和B—反應(yīng)物; C*—激發(fā)態(tài)產(chǎn)物; D—其余產(chǎn)物; M—參與反應(yīng)的第三種物質(zhì); h—普朗克常數(shù); υ—發(fā)射光子的頻率?；瘜W(xué)發(fā)光分析法的特點(diǎn)是： 靈敏度高，可達(dá)ppb級，甚至更低；選擇性好，線性范圍寬。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù) 式中 A和B—反應(yīng)物;環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)29③原電池庫侖滴定法

這種方法與SO2庫侖滴定測定法的不同之處是庫侖池不施加直流電壓,而依據(jù)原電池原理工作。圖10.7原電池庫侖滴定法測定NOx原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③原電池庫侖滴定法圖10.7原電池庫侖滴定法測定NOx原30各種方法的原理及性能比較參見表10.3。方法名稱原理特點(diǎn)鹽酸萘乙二胺分光光度法NO2被吸收生成亞硝酸和硝酸。亞硝酸對氨基苯磺酸起重氮化反應(yīng)，再與鹽酸萘乙二胺耦合，呈玫瑰紅色，根據(jù)顏色深淺于波長540nm處，用分光光度法測定本方法采樣與顯色同時(shí)進(jìn)行，操作簡便，方法靈敏化學(xué)發(fā)光法NOx分子吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)時(shí),以光量子的形式釋放出能量。利用測量化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度對物質(zhì)進(jìn)行分析測定的方法稱為化學(xué)發(fā)光分析法·靈敏度高，可達(dá)ppb級，甚至更低；選擇性好；線性范圍寬，通?？蛇_(dá)5—6個(gè)數(shù)量級。原電池庫侖滴定法進(jìn)入庫侖池氣樣中含有得NO2與電解液中的I-反應(yīng)生成I2，I2又立即在鉑網(wǎng)陰極上還原為I-，產(chǎn)生微小電流．如果電流效率達(dá)１００％，則微電流大小與氣樣中NO2濃度成正比，故可根據(jù)法拉第電解定律將產(chǎn)生的電流換算成NO2的濃度，直接進(jìn)行顯示和記錄此法簡便、快速、試劑用量少，無需標(biāo)定滴定溶液環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)各種方法的原理及性能比較參見表10.3。方法名稱原理特31（2）氮氧化物監(jiān)測儀①比色法氮氧化物監(jiān)測儀圖10.8比色法NOx自動分析儀工作原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）氮氧化物監(jiān)測儀圖10.8比色法NOx自動分析儀工作32②化學(xué)發(fā)光NOx監(jiān)測儀圖10.9化學(xué)發(fā)光法NOx監(jiān)測儀工作原理圖1、18塵埃過濾器2NO2-NO轉(zhuǎn)換器3、7電磁閥4、16、19針形閥5、9流量計(jì)8膜片閥10O3發(fā)生器11反應(yīng)室及濾光片12光電倍增管13放大器14指示表15高壓電源16穩(wěn)壓電源17零處理裝置20三通管21抽氣泵環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②化學(xué)發(fā)光NOx監(jiān)測儀圖33

10.2.3臭氧

臭氧是最強(qiáng)的氧化劑之一，它是大氣中的氧在太陽紫外線的照射下或受雷擊形成的。臭氧具有強(qiáng)烈的刺激性，同時(shí)，臭氧又是高空大氣的正常組分，強(qiáng)烈吸收紫外光，保護(hù)人和生物免受太陽紫外光輻射。（1）測定方法及原理

O3的測定方法有吸光光度法、化學(xué)發(fā)光法、紫外線吸收法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2.3臭氧環(huán)境34

①硼酸碘化鉀分光光度法 用含有硫代硫酸鈉的硼酸碘化鉀溶液作吸收液采樣，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線建立的回歸方程式，按下式計(jì)算氣樣中O3的濃度： 式中：A1-總氧化劑樣品溶液的吸光度； A2-零氣樣品溶液的吸光度； f-樣品溶液最后體積系列標(biāo)準(zhǔn)溶液體積之比； a-回歸方程式的截距； b-回歸方程式的斜率(吸光度/μgO3); Vn-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下采樣的體積(L)。

(10.15)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)①硼酸碘化鉀分光光度法 式中：A1-總氧化35②化學(xué)發(fā)光法

測定臭氧的化學(xué)發(fā)光法有三種，即羅丹明B法、一氧化氮法和乙烯法。 乙烯法是較為通用的方法，1971年就被美國環(huán)境保護(hù)局確定為測定大氣中O3的標(biāo)準(zhǔn)方法。其反應(yīng)式如下：

(10.16)

(10.17)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②化學(xué)發(fā)光法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)36表10.4常用O3自動分析方法及性能比較方法名稱原理特點(diǎn)測定范圍化學(xué)發(fā)光法O3能與乙烯發(fā)生均相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，即氣樣中O3與過量乙烯反應(yīng)，生成激發(fā)態(tài)甲醛，而激發(fā)態(tài)甲醛瞬間回至基態(tài)，放出光子，波長范圍為300-600nm，峰值波長435nm，發(fā)光強(qiáng)度與O3濃度成正比靈敏度高、分析速度快、選擇性好，但設(shè)備費(fèi)較貴

檢出限0.005mg/m3，0～2.0mg/m3硼酸碘化鉀分光光度法用含有Na2S2O3的硼酸碘化鉀溶液作為吸收液采集空氣樣品，同時(shí)采集零空氣樣品，在吸收液中分別加入碘液，在325nm處分別測定吸光度。利用總氧化劑吸光度減去零空氣樣品的吸光度，即為O3相應(yīng)的吸光度，從而計(jì)算出O3的濃度本法準(zhǔn)確度較高，設(shè)備一般，操作不難，易于推廣使用。使水、試劑、儀器的清潔等要求較高最低檢出限0.006mg/m3紫外吸收法該法原理是基于O3分子對波長254nm紫外光的特征吸收，直接測定紫外光通過O3后減弱的程度，根據(jù)朗伯－比爾定律求出O3濃度設(shè)備簡單，無需試劑和氣體消耗，靈敏度高，響應(yīng)快，線性好，可連續(xù)自動監(jiān)測檢出限0～1mL/m3，1μL/m3環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)表10.4常用O3自動分析方法及性能比較方法名稱原理37

（2）臭氧監(jiān)測儀①乙烯法O3監(jiān)測儀圖10.10乙烯法O3監(jiān)測儀工作原理

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）臭氧監(jiān)測儀圖10.10乙烯法O3監(jiān)測儀工作38②紫外吸收式O3分析儀 圖10.11紫外吸收式O3分析儀工作原理1紫外光源2單色器3去除器4電磁閥5標(biāo)準(zhǔn)6發(fā)生器7光電倍增管8放大器9記錄儀10穩(wěn)壓電源環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②紫外吸收式O3分析儀 圖10.11紫外吸收式O3分析儀3910.2.4一氧化碳 一氧化碳（ＣＯ）是大氣中主要污染物之一。ＣＯ是一種無色、無味的有毒氣體，燃燒時(shí)呈淡藍(lán)色火焰。(1)測定方法及原理 測定大氣中ＣＯ的方法有非分散紅外吸收法、氣相色譜法、定電位電解法、間接冷原子吸收法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2.440①非分散紅外吸收法

這種方法被廣泛用于ＣＯ、CO2、CH4、SO2、NH3等氣態(tài)污染物質(zhì)的監(jiān)測，

具有優(yōu)點(diǎn)： 1.測定簡便; 2.快速; 3.不破壞被測物質(zhì); 4.能連續(xù)自動監(jiān)測等。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)①非分散紅外吸收法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)41②氣相色譜法色譜分析法又稱層析分析法，是一種分離測定多組分混合物的極其有效的分析方法。色譜法的分類方法很多，常按兩相所處的狀態(tài)來分:

1.用氣體為流動相時(shí)，稱為氣相色譜； 2.用液體作為流動相時(shí)，稱為液相色譜或液體色譜。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②氣相色譜法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)42③置換汞法 置換汞法也稱間接冷原子吸收法，該方法基于氣樣中的CO與活性氧化汞在180-200發(fā)生反應(yīng)，置換出汞蒸氣，帶入冷原子吸收測定汞的含量，再換算成CO濃度。

置換反應(yīng)式如下： (10.18) 各種方法的原理及性能比較參見下表10.5。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③置換汞法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)43表10.5常用環(huán)境空氣中CO自動分析方法及性能比較

方法名稱原理特點(diǎn)測定范圍非分散紅外吸收法利用CO對4.5μm附近的紅外光波具有選擇吸收的特點(diǎn)，在一定濃度范圍內(nèi)，吸收值與CO濃度成正比該法屬干法操作，無需配置溶液，操作簡便、快速，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動監(jiān)測。CO2、水蒸氣和懸浮顆粒物有干擾，需經(jīng)特殊過濾管處理

檢出限0～62.5mg/m3氣相色譜法空氣中CO、CO2、CH4經(jīng)TDX－01碳分子篩柱分離后，于H2流中在鎳催化劑（360±10℃）作用下，COCO2皆能被轉(zhuǎn)化為CH4，用氫火焰離子化檢測器可分別測定上述三種污染物的濃度，以保留時(shí)間定性，峰值定量操作簡單、快速，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動監(jiān)測。最好選擇H2作為載氣1～1000mg/m3置換汞法利用CO與活性氧化汞在180～200℃下反應(yīng)，置換出汞蒸汽，它對253.7nm的紫外線具有強(qiáng)烈吸收作用。利用光電轉(zhuǎn)換檢測器測出汞蒸汽含量，可換成CO濃度該法靈敏度高。空氣中丙酮、甲醛、乙烯、乙炔、SO2及水蒸氣干擾測定，需特殊過濾管濾除檢出限0.04mg/m3環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)表10.5常用環(huán)境空氣中CO自動分析方法及性能比較方法44

（2）一氧化碳監(jiān)測儀

①汞置換法CO測定儀 汞置換法CO測定儀的工作流程如圖10.12所示。圖10.12汞置換法CO測定儀工作原理

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）一氧化碳監(jiān)測儀圖10.12汞置換法CO測定儀45

②非分散紅外吸收法CO監(jiān)測儀 測量室內(nèi)氣樣中的CO吸收了部分紅外光，使射入檢測室的光束強(qiáng)度減弱，且CO含量越高，光強(qiáng)越弱越多。圖10.13非色散紅外線吸收法CO監(jiān)測儀原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②非分散紅外吸收法CO監(jiān)測儀圖10.13非色散紅46測量時(shí)，先通入純氮?dú)膺M(jìn)行零點(diǎn)校正，再用標(biāo)準(zhǔn)CO氣體校正，最后通入氣樣，便可直接顯示、記錄氣樣中CO濃度，按下式將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量濃度（mg/m3）。CO(mg/m3)=1.25c(10.19) 式中：1.25——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下由ppm換算成mg/m3的換算系數(shù)。 我國生產(chǎn)的非分散紅外吸收CO監(jiān)測儀有多種型號和規(guī)格，分別用于大氣和廢氣的監(jiān)測，最低檢出限達(dá)0.1ppm。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)測量時(shí)，先通入純氮?dú)膺M(jìn)行零點(diǎn)校正，再用47

10.2.5飄塵

粒徑小于10μm的顆粒物稱為飄塵。

測定飄塵的方法有：

1.重量法; 2.壓電晶體振蕩法; 3射線吸收法及光散射法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.248（1）測定方法及原理

①重量法 根據(jù)采樣流量不同，分為大流量采樣重量法和小流量采樣重量法。 大流量法使用帶有10μm以上顆粒物切割器的大流量采樣器采樣。 小流量法使用小流量采樣器，如我國推薦使用13L/min。②器體振蕩法

這種方法以石英諧振器為測定飄塵的傳感器，進(jìn)行測定。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）測定方法及原理②器體振蕩法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)49③β射線吸收法 該測量方法的原理基于：β射線通過特定物質(zhì)后其強(qiáng)度衰減程度與所透過的物質(zhì)量有關(guān)，而與物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)無關(guān)。設(shè)同強(qiáng)度的β射線分別穿過清潔濾帶和采塵濾帶后的強(qiáng)度為N0(計(jì)數(shù))和N(計(jì)數(shù))，則二者關(guān)系為：

(10.20) 式中:K—質(zhì)量吸收系數(shù)(cm2/mg);

Δm—濾帶單位面積上塵的質(zhì)量(cm2/mg)。 上式經(jīng)變換可寫成如下形式：

(10.21)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③β射線吸收法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)50

（2）飄塵測定儀

①石英晶體飄塵測定儀

氣樣經(jīng)粒子切割器剔除粒徑大于10um的顆粒，小于10um的飄塵進(jìn)入測量氣室，測量氣室內(nèi)有高壓放電針、石英諧振器及電極構(gòu)成的靜電采樣器，氣樣中的飄塵因高壓電暈放電帶上負(fù)電荷，繼之在帶正電的石英諧振器電極表面放電并沉積，除塵后的氣樣流經(jīng)參比室內(nèi)的石英諧振器排出。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）飄塵測定儀

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)51設(shè)大氣中飄塵濃度為c(mg/m3),采樣流量為Q(m3/min),采樣時(shí)間t(min),則： (10.22) 進(jìn)而求得： (10.23)因?qū)嶋H測量時(shí)Q、t值均已固定，故可改寫為：

(10.24) 可見，通過測量采樣后兩石英諧振器頻率之差即可知飄塵濃度。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)設(shè)大氣中飄塵濃度為c(mg/m3),采樣流量為Q(m3/mi52②β射線飄塵測定儀β射線飄塵測定儀的工作原理如圖10.15所示。它是通過測定清潔濾帶（未采塵）和采塵濾帶（已采塵）對β射線吸收程度的差異來測定采塵量的。因采集含塵大氣的體積已知的，故可得知大氣中含塵濃度。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②β射線飄塵測定儀環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)531大粒子切割器2射線源3玻璃纖維濾帶4注射滾筒5集塵器6檢測器(計(jì)數(shù)器)7抽氣泵

圖10.15β射線飄塵測定儀工作原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.15β射線飄塵測定儀工作原理環(huán)境空氣與大氣污染5410.2.6總烴 總烴氫化物常以兩種方法表示，一種包括甲烷在內(nèi)的碳?xì)浠衔?，稱為總烴(THC)，另一種除甲烷以外的碳?xì)浠衔?，稱為非甲烷烴(NMHC)。大氣中的碳?xì)浠衔镏饕羌淄?，其濃度范圍?-8ppm.（1）測定方法及原理 測定總烴(THC)和非甲烷烴的主要方法：氣相色譜法、光電離檢測法等。①氣相色譜法 其原理基于以氫火焰離子化檢測器分別測定氣樣中的總烴和甲烷含量，兩者之差即為非甲烷烴(NMHC)含量。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2.6總55

②光電離檢測法 有機(jī)化合物分子在紫外光的照射下可產(chǎn)生光電離現(xiàn)象，即：

(10.25)

用PID離子檢測器收集產(chǎn)生的離子流，其大小與進(jìn)入電離室的有機(jī)化合物的質(zhì)量成正比。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②光電離檢測法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)56

（2）總烴監(jiān)測儀 間歇式總烴自動測定儀的工作原理示意圖如圖10.16所示。圖10.16總烴自動監(jiān)測儀工作原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）總烴監(jiān)測儀圖10.16總烴自動監(jiān)測儀工作原57

10.3大氣污染自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)

大氣中污染物質(zhì)的濃度和分布是隨時(shí)間、空間、氣象條件及污染源排放等因素的變化而不斷變化的。為了及時(shí)獲得污染物質(zhì)在環(huán)境中的動態(tài)變化信息，必須采用和發(fā)展連續(xù)自動監(jiān)測技術(shù)。

大氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的任務(wù)是: 對空氣中的污染物進(jìn)行連續(xù)自動監(jiān)測; 獲得連續(xù)的瞬時(shí)大氣污染信息; 提供大氣污染物的時(shí)間－濃度變化曲線; 各類平均值與頻數(shù)分配統(tǒng)計(jì)資料。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.3大氣污染自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)環(huán)境空氣與5810.3.1大氣自動監(jiān)測站

（1）大氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成 大氣自動監(jiān)測站是由一個(gè)中心站、若干個(gè)子站和信息傳輸系統(tǒng)組成。

中心站具有功能齊全的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和無線電臺，

其主要任務(wù)是： 1.向各子站發(fā)送各種指令； 2.管理子站的工作； 3.定時(shí)收集各子站的監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；4.打印各種報(bào)表繪制各種圖形。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.3.1大氣自動監(jiān)59（2）子站布設(shè)及監(jiān)測項(xiàng)目 子站內(nèi)設(shè)有自動采樣和預(yù)處理系統(tǒng)、氣象測量儀器、污染物自動分析儀器及其標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、計(jì)算機(jī)通信設(shè)備等。典型分站組成見圖10-17（下頁）。1、2、31、32、33、34采樣器3濾塵器4空氣干燥器5SO2監(jiān)測器6H2S監(jiān)測器7CO監(jiān)測器8NO2監(jiān)測器9NO監(jiān)測器10O3監(jiān)測器11測塵儀12HF監(jiān)測器13HC監(jiān)測器14SO2標(biāo)準(zhǔn)源15H2S標(biāo)準(zhǔn)源16CO鋼瓶標(biāo)氣17NO2標(biāo)準(zhǔn)源18NO標(biāo)準(zhǔn)源19O3標(biāo)準(zhǔn)源20、21、22、23、24、25、26穩(wěn)壓電源27調(diào)節(jié)器28去離子水29吸收液30標(biāo)準(zhǔn)液環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）子站布設(shè)及監(jiān)測項(xiàng)目環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)60圖10.17子站儀器裝備框圖環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.17子站儀器裝備框圖環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)61（3）我國自動監(jiān)測站概況我國80年代起在北京、上海、青島等15個(gè)城市建立了地面大氣自動監(jiān)測站，并在全國范圍內(nèi)推廣完善，使這項(xiàng)工作有了快速的發(fā)展。①我國空氣污染指數(shù)及報(bào)告（a）空氣污染指數(shù)分級及其濃度限值 目前進(jìn)入空氣污染指數(shù)項(xiàng)目定為： 可吸入顆粒物(PM10)； 二氧化硫(SO2)； 一氧化碳(CO)； 臭氧(O3)。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（3）我國自動監(jiān)測站概況環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)62表10.6空氣污染指數(shù)分級濃度限值空氣污染指數(shù)污染物濃度（mg/Nm3）APIPM10(日均值)SO2(日均值)NO2(日均值)CO(小時(shí)均值)O3(小時(shí)均值)500.0500.0500.08050.1201000.1500.1500.120100.2002000.3500.8000.280600.4003000.4201.6000.565900.8004000.5002.1000.7501201.0005000.6002.6200.9401501.200環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)表10.6空氣污染指數(shù)分級濃度限值空氣污染指數(shù)污染物濃63表10.7空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級別空氣污染指數(shù)API空氣質(zhì)量級別空氣質(zhì)量描述表征顏色對健康的影響對應(yīng)空氣質(zhì)量的適用范圍0-50Ⅰ優(yōu)秀藍(lán)色可正?；顒幼匀槐Ｗo(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要的特殊保護(hù)的地區(qū)51-100Ⅱ良好綠色可正?；顒訛槌擎?zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)101-200Ⅲ輕度污染黃色長期接觸，易感人群癥狀加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀特定工業(yè)區(qū)201-300Ⅳ中度污染橘黃色一定時(shí)間接觸后，心臟病和肺病患者癥狀加劇，運(yùn)動耐受力降低，健康人群中普遍出現(xiàn)癥狀

≥300Ⅴ重度污染紅色健康人明顯強(qiáng)烈癥狀，降低運(yùn)動耐受力，提前出現(xiàn)某些疾病

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)表10.7空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級別對應(yīng)空氣質(zhì)64（b）空氣污染指數(shù)的計(jì)算方法 污染物的分指數(shù)Ik,可由其實(shí)測濃度值按照分段線性方程計(jì)算。對于第k種污染物的第個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)(Ik,j)的分指數(shù)值Ik,j和相應(yīng)濃度值，可由表10.6確定。 當(dāng)?shù)趉種污染物的濃度為≤≤時(shí)，則其分指數(shù)為：

（10.26）各種污染物的污染分指數(shù)都計(jì)算出以后，取最大值為該區(qū)域或城市的空氣污染指數(shù)API，則該種污染物即為該區(qū)域或城市的空氣中首要污染物。API≤50時(shí)，則不報(bào)告首要污染物。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（b）空氣污染指數(shù)的計(jì)算方法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)65②子站內(nèi)的儀器裝備根據(jù)對我國某市大氣監(jiān)測站的調(diào)查，計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目及其測定方法如下表10.8所示。空氣污染指數(shù)名稱檢測方法可吸入顆粒物(PM10)重量法二氧化硫(SO2)紫外熒光法二氧化氮(NO2)化學(xué)發(fā)光法一氧化碳(CO)分散紅外法臭氧(O3)紫外分光法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②子站內(nèi)的儀器裝備空氣污染指數(shù)名稱檢測方法可吸入顆粒物(PM66我國某市大氣污染自動監(jiān)測子站儀器裝備如圖10.18所示。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)我國某市大氣污染自動監(jiān)測子站儀器裝備如圖10.18所示。環(huán)境67

10.3.2在線煙道氣分析系統(tǒng) 煙道氣分析系統(tǒng)包括： 采樣； 樣氣預(yù)處理； 紅外線二氧化硫分析儀； 校準(zhǔn)系統(tǒng)。 該系統(tǒng)能夠連續(xù)分析煙道氣中的SO2成分，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。根據(jù)需要可以增加CO、NO、CO2、O2的測量。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.3.2在線煙道氣分68

（1）氣態(tài)污染物的測量系統(tǒng)

GXH-9201型二氧化硫分析系統(tǒng)。特點(diǎn)：加熱型取樣頭，煙氣不冷卻；取樣頭有反吹入口，延長維護(hù)周期；取樣氣路采取伴熱保溫，輸送樣氣過程中無冷凝現(xiàn)象。分析時(shí)快速冷凝，樣氣中二氧化硫損失小，分析結(jié)果真實(shí)。 S700系列氣體分析器

特點(diǎn)：采用全新模塊設(shè)計(jì)，可以靈活地根據(jù)應(yīng)用場合及用戶需要，自由設(shè)置及組合，可測量60多種不同的氣體。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）氣態(tài)污染物的測量系統(tǒng)

GXH-9201型二氧化硫分69演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/11/27環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew70環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)2022/11/27環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)2022/11/26環(huán)境空氣與大氣7110.1概述

10.1.1大氣污染物大氣污染物:

由于人類活動或自然過程排入大氣并對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。大氣污染物按其存在形態(tài)可概括為兩大類： 1.氣溶膠狀態(tài)污染物 2.氣體狀態(tài)污染物環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.1概述72（1）氣溶膠狀態(tài)污染物

在大氣污染中，氣溶膠系指沉降速度可以忽略的小固體粒子、液體粒子或它們在氣體介質(zhì)中的懸浮體系。

按氣溶膠的來源和物理性質(zhì)，可分為:

粉塵（1～200μm）、煙（0.01~1μm）、飛灰、黑煙、霧等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）氣溶膠狀態(tài)污染物

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)73（2）氣體狀態(tài)污染物

氣體狀態(tài)污染物是以分子狀態(tài)存在的污染物。氣態(tài)污染物的種類很多，總體上可以分為幾大類：以SO2為主含硫化合物；以氧化氮和二氧化氮為主的含氮化合物；碳氧化物；有機(jī)化合物及鹵素化合物等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）氣體狀態(tài)污染物環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)74表10.1氣體狀態(tài)大氣污染物的分類污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3碳的氧化物CO、CO2無有機(jī)化合物C1～C10醛酮過氧乙酰硝酸酯、O3鹵素化合物HF、HCl無注：MSO4、MNO3分別為硫酸鹽和硝酸鹽。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)表10.1氣體狀態(tài)大氣污染物的分類污染物一次污染物二次污染物75

10.1.2大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)

大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)都是由四部分組成。 （1）采樣裝置 （2）監(jiān)測儀器 （3）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) （4）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.1.2大氣污76

10.2大氣污染指標(biāo)監(jiān)測

10.2.1二氧化硫

SO2是主要大氣污染物之一，為大氣環(huán)境污染 例行監(jiān)測項(xiàng)目。SO2是一種無色、易溶于水、有刺激性氣味。SO2的味閾值是0.3ppm，達(dá)30～40ppm時(shí)，人呼吸將會感到困難。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2大氣污染指標(biāo)監(jiān)測環(huán)境77（1）測定方法及原理 測定SO2常用的方法有:溶液電導(dǎo)率法;紫外熒光法;紅外線吸收法;庫化滴定法;火焰光度檢測法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）測定方法及原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)78①紫外熒光法

工作原理：

紫外熒光通常是指某物質(zhì)受到紫外光照射時(shí)，各自吸收了一定波長的光之后，發(fā)射出比照射光波長長的光，利用測熒光波長和熒光強(qiáng)度建立起來的定性、定量方法稱為熒光分析法。

含被測物質(zhì)的溶液被入射光（I0）激發(fā)后，可以在溶液的各方向觀測到熒光強(qiáng)度（F）。一般在與激發(fā)光源發(fā)射光垂直的方向，如圖10.1所示。圖10.1觀測熒光主向示意圖環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)①紫外熒光法

工作原理：圖10.1觀測熒光主向示意圖環(huán)境空79根據(jù)比耳定律，透過光的比例為：

(10.1)

式中：I0——入射光（激發(fā)光）強(qiáng)度； I——透過光強(qiáng)度； C——被測物質(zhì)的濃度；

ε——被測物質(zhì)摩爾吸光系數(shù)； b——透過液層厚度。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)根據(jù)比耳定律，透過光的比例為：環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)80被吸收和散射等光的比例為：

(10.2)

(10.3)總發(fā)射熒光強(qiáng)度（F）與試樣吸收的激發(fā)光的光量子數(shù)和熒光量子效率成正比：

(10.4)

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)被吸收和散射等光的比例為：81將上式括號內(nèi)的指數(shù)項(xiàng)展開可得：

(10.5)

對于很稀的溶液，被吸收的激發(fā)光不到2%，εbc很小，上式中括號內(nèi)第二項(xiàng)后各項(xiàng)可忽略不計(jì)，則簡化為：

(10.6)

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)將上式括號內(nèi)的指數(shù)項(xiàng)展開可得：環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)82對于一定的熒光物質(zhì)，當(dāng)測定條件確定后，上式中的ΦF、I0、、ε、b均為常數(shù)，故又可簡化為：

(10.7)即熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)濃度呈線性關(guān)系。

影響熒光強(qiáng)度的因素有：激發(fā)光照射時(shí)間、溶液溫度和pH值、溶劑種類及伴生的各種散射光等環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)對于一定的熒光物質(zhì)，當(dāng)測定條件確定后，上式中環(huán)境空氣與大氣污83②熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)

用于熒光分析的儀器有目視熒光計(jì)、光電熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)等。 光電熒光計(jì)以高壓汞燈為激發(fā)光源、濾光片為色散元件，光電池為檢測器，將熒光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成光電流，用微電流表測定。 測定微量熒光物質(zhì)可得到滿意的結(jié)果。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)84圖10.2熒光分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖1光源2.4.7.9.狹縫3激發(fā)光單色器5樣品池6表面吸光物質(zhì)8發(fā)射光單色器10光電倍增管11放大器12指示器13記錄儀如果對熒光物質(zhì)進(jìn)行定性研究或選擇定量分析的適宜波長，則需要使用熒光分光光度計(jì)，其結(jié)構(gòu)示于圖10.2。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.2熒85③溶液電導(dǎo)法用酸性過氧化氫溶液吸收氣樣中的二氧化硫：

(10.8)

所生成的硫酸，使吸收液電導(dǎo)率增加，其增加值決定于氣樣中SO2含量， 故通過測量吸收液吸收SO2前后電導(dǎo)率的變化，就可以得知?dú)鈽又蠸O2的濃度。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③溶液電導(dǎo)法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)86方法名稱原理特點(diǎn)測定范圍（L/m3）溶液電導(dǎo)率法以一定比例使廢氣與吸收液（硫酸酸性的H2O2溶液）接觸，測定吸收液的導(dǎo)電率變化，連續(xù)的測定廢氣中的SO2濃度設(shè)備費(fèi)較低，易于推廣?？垢蓴_性能較差，日常維護(hù)管理較麻煩5~2000紅外線吸收法將試樣氣體導(dǎo)入氣體池，用選擇性檢測器測定SO2在7.3μm附近的紅外線吸收，即可連續(xù)地求得SO2的濃度此法不需要配置溶液，維護(hù)管理簡單，適用于水分和CO2影響可以忽略的場合10~2000紫外線吸收法將試樣氣體導(dǎo)入氣體池，在280～320nm附近對SO2的紫外吸收量變化進(jìn)行光電測定，即可連續(xù)地求得SO2的濃度此法系干法操作，維護(hù)方便。NO2存在時(shí)有干擾。需設(shè)法消除10~2000火焰光度檢測法將試樣氣體導(dǎo)入富氫火焰中，SOx將在394nm附近產(chǎn)生特征波長的光，測定它的發(fā)光強(qiáng)度，即可連續(xù)的測得SO2的濃度此法檢測靈敏度很高，不僅可測SO2濃度，也可測SOx的總量和H2S等，除磷氧化物外其它物質(zhì)幾乎不干擾5~1000恒電位電解法將試樣氣體導(dǎo)入電解池，對電解液中擴(kuò)散吸收的SO2進(jìn)行定比電位電解，測定其電解電流，即可連續(xù)地求得SO2的濃度此法裝置便于攜帶，但具有濕法操作在維護(hù)管理上方便。H2S、NO2濃度高時(shí)有干擾，當(dāng)其可忽略或可消除影響時(shí)，可用此法5~2000各種方法的原理及性能比較參見下表10.2。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)溶液電導(dǎo)率法以一定比例使廢氣與吸收液（硫酸酸性的H2O2溶液87（2）二氧化硫監(jiān)測儀

①紫外熒光監(jiān)測儀 紫外熒光法測定環(huán)境空氣中的SO2，具有選擇性好、不消耗化學(xué)試劑、適用于連續(xù)自動監(jiān)測等特點(diǎn)。

用波長190—230nm紫外光照射大樣品，則SO2紫外光被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，即

(10.9)激發(fā)態(tài)SO2不穩(wěn)定，瞬間返回基態(tài)，發(fā)射出330nm的熒光，即 (10.10)

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）二氧化硫監(jiān)測儀環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)88圖10.3紫外熒光SO2監(jiān)測儀氣路系統(tǒng)1除塵過濾器2采樣電磁閥3零氣./標(biāo)定電磁閥4滲透膜除水器5毛細(xì)管6除烴器7反應(yīng)室8流量計(jì)9調(diào)節(jié)閥10抽氣泵11電源12信號處理及顯示系統(tǒng) 紫外熒光SO2監(jiān)測儀由氣路系統(tǒng)及熒光監(jiān)測系統(tǒng)兩部分組成，如圖10.3和圖10.4所示。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.3紫外熒光SO2監(jiān)測儀氣路系統(tǒng) 紫外熒光SO2監(jiān)89圖10.4SO2監(jiān)測儀熒光計(jì)工作原理1紫外光源2、4透鏡3反應(yīng)室4激發(fā)光濾光片6發(fā)射光濾光片7光電倍增管8放大器9指示表環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)圖10.4SO2監(jiān)測儀熒光計(jì)工作原理90②庫侖滴定式SO2監(jiān)測儀器

依據(jù)庫侖滴定式原理設(shè)計(jì)的SO2自動監(jiān)測儀工作原理示于圖10.5。如果進(jìn)入庫侖池的氣樣中不含SO2，參比電極無電流輸出。如果氣樣中含SO2，則發(fā)生反應(yīng)：

(10.11)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②庫侖滴定式SO2監(jiān)測儀器 環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)91

氣樣中SO2含量越大，導(dǎo)致陰極電流減小而通過參比電極流出的電流越大。 當(dāng)氣樣以固定流速連續(xù)地通入庫侖池時(shí)，則參比電極電流和SO2量間的關(guān)系如下：

(10.12)

式中：P—每秒進(jìn)入庫侖池的SO2量（μg/s）； IR—參比電極電流（μA）； M—SO2分子量（64）； n—參加反應(yīng)的每個(gè)SO2分子的電子變化數(shù)。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)92③電導(dǎo)式SO2自動監(jiān)測儀器

電導(dǎo)式SO2自動監(jiān)測儀有間歇式和連續(xù)式兩種類型。 ●間歇式測量結(jié)果為采樣時(shí)段平均濃度， ● 連續(xù)式測量結(jié)果為不同時(shí)間的瞬時(shí)值。

這種儀器有兩個(gè)電導(dǎo)池，一個(gè)是參比池，用于測定空白吸收液的電導(dǎo)率（K1），另一個(gè)是測量池，用于測定吸收SO2后的吸收液電導(dǎo)率（K2）。 通過測量電路測出兩種電導(dǎo)液電導(dǎo)率差值（K2—K1），便可得到任一時(shí)刻氣樣中的SO2濃度。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③電導(dǎo)式SO2自動監(jiān)測儀器環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)93④火焰光度法硫化物自動監(jiān)測儀此儀器是以色譜儀中的火焰光度檢測器為信號轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)的儀器。 圖10.6火焰光度法硫化物監(jiān)測儀器工作原理1抽氣泵2火焰光度檢測器3濾光片4光電倍增管5減壓控制閥6高壓電源7電子放大系統(tǒng)8自動切換閥9記錄儀環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)④火焰光度法硫化物自動監(jiān)測儀 圖10.6火焰光度法硫化物監(jiān)94⑤比色法二氧化硫監(jiān)測儀該儀器將二氧化硫的比色測定方法實(shí)現(xiàn)了自動化。 它采用程序控制自動采樣裝置和自動加液計(jì)量裝置，依次量取吸收液，采集定量氣樣，加入顯色劑和進(jìn)行比色測定。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)⑤比色法二氧化硫監(jiān)測儀環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)95

10.2.2氮氧化物

氮的氧化物有一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化三氮等多種形式。 一氧化氮為無色、無臭、微溶于水的氣體，在大氣中易被氧化為NO2，NO2為棕紅色氣體，具有刺激性臭味，是引起支氣管炎等呼吸道疾病的有害物質(zhì)。

大氣中的NO和NO2常用的測定方法有鹽酸萘乙二胺分光光度法，化學(xué)發(fā)光法及恒電流庫侖滴定法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2.2氮氧96（1）測定方法及原理①鹽酸萘乙二胺分光光度法 該方法采樣和顯色同時(shí)進(jìn)行，操作簡便，靈敏度高，是國內(nèi)目前普遍采用的方法。根據(jù)采樣時(shí)間不同分為兩種情況: 一是吸收用量少，適于短時(shí)間采樣， 二是吸收液用量大，適于24h連續(xù)采樣，環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（1）測定方法及原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)97②化學(xué)發(fā)光法 NOx分子吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)時(shí),以光量子的形式釋放出能量,這種化學(xué)反應(yīng)稱為化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。 化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象通常出現(xiàn)在放熱化學(xué)反應(yīng)中,包括激發(fā)和發(fā)光兩個(gè)過程,即

(10.13)

(10.14)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②化學(xué)發(fā)光法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)98 式中 A和B—反應(yīng)物; C*—激發(fā)態(tài)產(chǎn)物; D—其余產(chǎn)物; M—參與反應(yīng)的第三種物質(zhì); h—普朗克常數(shù); υ—發(fā)射光子的頻率?；瘜W(xué)發(fā)光分析法的特點(diǎn)是： 靈敏度高，可達(dá)ppb級，甚至更低；選擇性好，線性范圍寬。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù) 式中 A和B—反應(yīng)物;環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)99③原電池庫侖滴定法

這種方法與SO2庫侖滴定測定法的不同之處是庫侖池不施加直流電壓,而依據(jù)原電池原理工作。圖10.7原電池庫侖滴定法測定NOx原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③原電池庫侖滴定法圖10.7原電池庫侖滴定法測定NOx原100各種方法的原理及性能比較參見表10.3。方法名稱原理特點(diǎn)鹽酸萘乙二胺分光光度法NO2被吸收生成亞硝酸和硝酸。亞硝酸對氨基苯磺酸起重氮化反應(yīng)，再與鹽酸萘乙二胺耦合，呈玫瑰紅色，根據(jù)顏色深淺于波長540nm處，用分光光度法測定本方法采樣與顯色同時(shí)進(jìn)行，操作簡便，方法靈敏化學(xué)發(fā)光法NOx分子吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)時(shí),以光量子的形式釋放出能量。利用測量化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度對物質(zhì)進(jìn)行分析測定的方法稱為化學(xué)發(fā)光分析法·靈敏度高，可達(dá)ppb級，甚至更低；選擇性好；線性范圍寬，通?？蛇_(dá)5—6個(gè)數(shù)量級。原電池庫侖滴定法進(jìn)入庫侖池氣樣中含有得NO2與電解液中的I-反應(yīng)生成I2，I2又立即在鉑網(wǎng)陰極上還原為I-，產(chǎn)生微小電流．如果電流效率達(dá)１００％，則微電流大小與氣樣中NO2濃度成正比，故可根據(jù)法拉第電解定律將產(chǎn)生的電流換算成NO2的濃度，直接進(jìn)行顯示和記錄此法簡便、快速、試劑用量少，無需標(biāo)定滴定溶液環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)各種方法的原理及性能比較參見表10.3。方法名稱原理特101（2）氮氧化物監(jiān)測儀①比色法氮氧化物監(jiān)測儀圖10.8比色法NOx自動分析儀工作原理環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）氮氧化物監(jiān)測儀圖10.8比色法NOx自動分析儀工作102②化學(xué)發(fā)光NOx監(jiān)測儀圖10.9化學(xué)發(fā)光法NOx監(jiān)測儀工作原理圖1、18塵埃過濾器2NO2-NO轉(zhuǎn)換器3、7電磁閥4、16、19針形閥5、9流量計(jì)8膜片閥10O3發(fā)生器11反應(yīng)室及濾光片12光電倍增管13放大器14指示表15高壓電源16穩(wěn)壓電源17零處理裝置20三通管21抽氣泵環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②化學(xué)發(fā)光NOx監(jiān)測儀圖103

10.2.3臭氧

臭氧是最強(qiáng)的氧化劑之一，它是大氣中的氧在太陽紫外線的照射下或受雷擊形成的。臭氧具有強(qiáng)烈的刺激性，同時(shí)，臭氧又是高空大氣的正常組分，強(qiáng)烈吸收紫外光，保護(hù)人和生物免受太陽紫外光輻射。（1）測定方法及原理

O3的測定方法有吸光光度法、化學(xué)發(fā)光法、紫外線吸收法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2.3臭氧環(huán)境104

①硼酸碘化鉀分光光度法 用含有硫代硫酸鈉的硼酸碘化鉀溶液作吸收液采樣，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線建立的回歸方程式，按下式計(jì)算氣樣中O3的濃度： 式中：A1-總氧化劑樣品溶液的吸光度； A2-零氣樣品溶液的吸光度； f-樣品溶液最后體積系列標(biāo)準(zhǔn)溶液體積之比； a-回歸方程式的截距； b-回歸方程式的斜率(吸光度/μgO3); Vn-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下采樣的體積(L)。

(10.15)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)①硼酸碘化鉀分光光度法 式中：A1-總氧化105②化學(xué)發(fā)光法

測定臭氧的化學(xué)發(fā)光法有三種，即羅丹明B法、一氧化氮法和乙烯法。 乙烯法是較為通用的方法，1971年就被美國環(huán)境保護(hù)局確定為測定大氣中O3的標(biāo)準(zhǔn)方法。其反應(yīng)式如下：

(10.16)

(10.17)環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②化學(xué)發(fā)光法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)106表10.4常用O3自動分析方法及性能比較方法名稱原理特點(diǎn)測定范圍化學(xué)發(fā)光法O3能與乙烯發(fā)生均相化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，即氣樣中O3與過量乙烯反應(yīng)，生成激發(fā)態(tài)甲醛，而激發(fā)態(tài)甲醛瞬間回至基態(tài)，放出光子，波長范圍為300-600nm，峰值波長435nm，發(fā)光強(qiáng)度與O3濃度成正比靈敏度高、分析速度快、選擇性好，但設(shè)備費(fèi)較貴

檢出限0.005mg/m3，0～2.0mg/m3硼酸碘化鉀分光光度法用含有Na2S2O3的硼酸碘化鉀溶液作為吸收液采集空氣樣品，同時(shí)采集零空氣樣品，在吸收液中分別加入碘液，在325nm處分別測定吸光度。利用總氧化劑吸光度減去零空氣樣品的吸光度，即為O3相應(yīng)的吸光度，從而計(jì)算出O3的濃度本法準(zhǔn)確度較高，設(shè)備一般，操作不難，易于推廣使用。使水、試劑、儀器的清潔等要求較高最低檢出限0.006mg/m3紫外吸收法該法原理是基于O3分子對波長254nm紫外光的特征吸收，直接測定紫外光通過O3后減弱的程度，根據(jù)朗伯－比爾定律求出O3濃度設(shè)備簡單，無需試劑和氣體消耗，靈敏度高，響應(yīng)快，線性好，可連續(xù)自動監(jiān)測檢出限0～1mL/m3，1μL/m3環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)表10.4常用O3自動分析方法及性能比較方法名稱原理107

（2）臭氧監(jiān)測儀①乙烯法O3監(jiān)測儀圖10.10乙烯法O3監(jiān)測儀工作原理

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)（2）臭氧監(jiān)測儀圖10.10乙烯法O3監(jiān)測儀工作108②紫外吸收式O3分析儀 圖10.11紫外吸收式O3分析儀工作原理1紫外光源2單色器3去除器4電磁閥5標(biāo)準(zhǔn)6發(fā)生器7光電倍增管8放大器9記錄儀10穩(wěn)壓電源環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②紫外吸收式O3分析儀 圖10.11紫外吸收式O3分析儀10910.2.4一氧化碳 一氧化碳（ＣＯ）是大氣中主要污染物之一。ＣＯ是一種無色、無味的有毒氣體，燃燒時(shí)呈淡藍(lán)色火焰。(1)測定方法及原理 測定大氣中ＣＯ的方法有非分散紅外吸收法、氣相色譜法、定電位電解法、間接冷原子吸收法等。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)10.2.4110①非分散紅外吸收法

這種方法被廣泛用于ＣＯ、CO2、CH4、SO2、NH3等氣態(tài)污染物質(zhì)的監(jiān)測，

具有優(yōu)點(diǎn)： 1.測定簡便; 2.快速; 3.不破壞被測物質(zhì); 4.能連續(xù)自動監(jiān)測等。

環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)①非分散紅外吸收法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)111②氣相色譜法色譜分析法又稱層析分析法，是一種分離測定多組分混合物的極其有效的分析方法。色譜法的分類方法很多，常按兩相所處的狀態(tài)來分:

1.用氣體為流動相時(shí)，稱為氣相色譜； 2.用液體作為流動相時(shí)，稱為液相色譜或液體色譜。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)②氣相色譜法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)112③置換汞法 置換汞法也稱間接冷原子吸收法，該方法基于氣樣中的CO與活性氧化汞在180-200發(fā)生反應(yīng)，置換出汞蒸氣，帶入冷原子吸收測定汞的含量，再換算成CO濃度。

置換反應(yīng)式如下： (10.18) 各種方法的原理及性能比較參見下表10.5。環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)③置換汞法環(huán)境空氣與大氣污染檢測技術(shù)113表10.5常用環(huán)境空氣中CO自動分析方法及性能比較

方法名稱原理特點(diǎn)測定范圍非分散紅外吸