環(huán)境監(jiān)測(cè)大氣和廢氣監(jiān)測(cè)第1頁/共51頁西藏天空第2頁/共51頁第3頁/共51頁SO2是一種無色、易溶于水、有刺激性氣味的氣體，能通過呼吸進(jìn)入氣管，對(duì)局部組織產(chǎn)生刺激和腐蝕作用，是誘發(fā)支氣管炎等疾病的原因之一，特別是當(dāng)它與煙塵等氣溶膠共存時(shí)，可加重對(duì)呼吸道黏膜的損害。能引起呼吸道和心血管疾病。

來源于煤和石油等燃料的燃燒、含硫礦石的冶煉、硫酸等化工產(chǎn)品生產(chǎn)排放的廢氣。一、二氧化硫

第4頁/共51頁酸雨（pH＜5.6的降水）成因：形成機(jī)理：或：2SO2+O22SO3催化劑SO3+H2O==H2SO4②3NO2+H2O==2HNO3+NO①SO2+H2OH2SO32H2SO3+O2====2H2SO4催化劑人為排放的硫氧化合物和氮氧化合物等酸性氣體轉(zhuǎn)化而成。催化劑：大氣中的煙塵、O3等。第5頁/共51頁

我國每年都要排放大量的二氧化硫，主要以硫酸型酸雨為主,最終形成面積驚人的酸雨區(qū)。第6頁/共51頁

2006年，北京一改百年無酸雨歷史，已經(jīng)由無酸雨區(qū)轉(zhuǎn)而名列酸雨城市“黑名單”。8月份，北京80%的降雨都屬于“酸雨”。酸雨能夠腐蝕城市建筑物，鋼筋、水泥、大理石在它“耐心”的澆淋下會(huì)如酥土般瓦解，同時(shí)，它對(duì)北京古建筑的影響更是致命的。第7頁/共51頁酸雨有什么危害？如何防治酸雨？酸雨使大量植物受損第8頁/共51頁影響建筑物—建筑物腐蝕，文物面目皆非。經(jīng)歷了60年，德國的這座石雕像已經(jīng)徹底被酸雨毀壞了第9頁/共51頁湖泊

由于水的流動(dòng)量低，湖泊很易變酸水體變酸，大部份水生物種便不能生存，生物多樣化會(huì)減少第10頁/共51頁國家制定了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法：一是GB8970-1988四氯汞鉀-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法；另一是GB/T16128-1995甲醛吸收-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法。二氧化硫的測(cè)定第11頁/共51頁(一)四氯汞鉀溶液吸收－鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法

1、原理

用氯化鉀（KCl）和氯化汞（HgCl2）配制成四氯汞鉀溶液，氣樣中的二氧化硫用該溶液吸收，生成穩(wěn)定的二氯亞硫酸鹽絡(luò)合物，該絡(luò)合物再與甲醛和鹽酸副玫瑰苯胺作用，生成紫色絡(luò)合物，其顏色深淺與SO2含量成正比，可用分光光度法測(cè)定。（較經(jīng)典的方法（GB），靈敏、可靠

）

第12頁/共51頁

反應(yīng)式如下:

HgCl2+2KC1===K2[HgCl4]

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

羥基甲基磺酸

紫色絡(luò)合物第13頁/共51頁（二）甲醛緩沖溶液吸收

-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法目前我國普遍采用甲醛緩沖溶液吸收—鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法。原理:二氧化硫被甲醛緩沖溶液吸收后，生成穩(wěn)定的羥基甲磺酸化合物。在樣品溶液中加氫氧化鈉使加成化合物分解，釋放出的二氧化硫與鹽酸副玫瑰苯胺作用，生成紫紅色化合物，分光光度計(jì)577nm測(cè)定。該法優(yōu)點(diǎn)是避免使用毒性大的四氯汞鉀吸收液，在靈敏度、準(zhǔn)確度諸方面均可與四氯汞鉀吸收液法相媲美，樣品采集后相當(dāng)穩(wěn)定，但操作條件要求較嚴(yán)格第14頁/共51頁第15頁/共51頁

空氣中的氮氧化物以一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多種形態(tài)存在，其中二氧化氮和一氧化氮是主要存在形態(tài)，為通常所指的氮氧化物(NOx)。

NO為無色、無臭、微溶于水的氣體，在空氣中易被氧化成NO2。NO2為棕紅色具有強(qiáng)刺激性臭味的氣體，毒性比NO高4倍，是引起支氣管炎、肺損害等疾病的有害物質(zhì)。

二、氮氧化物第16頁/共51頁NOx來源第17頁/共51頁

特點(diǎn)：采樣和顯色同時(shí)進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，靈敏度高，是國內(nèi)外普遍采用的方法?？煞謩e測(cè)定NO、NO2、和NOx總量。測(cè)定方法：鹽酸萘乙二胺分光光度法

用冰乙酸、對(duì)氨基苯磺酸和鹽酸萘乙二胺配成吸收液。采樣時(shí)大氣中的NOX經(jīng)在氧化劑作用下，一氧化氮被氧化成二氧化氮，被吸收生成亞硝酸和硝酸，亞硝酸再與吸收液中的對(duì)氨基苯磺酸起重氮化反應(yīng)，最后與鹽酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰紅色的偶氮化合物，其顏色深淺與氣樣中NO2濃度成正比，可用分光光度法定量。第18頁/共51頁吸收液的倒出：全部倒入比色管中，注意操作，若不足5ml，用吸收液來補(bǔ)充。如采樣時(shí)污染物濃度較高，超出了所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍，則進(jìn)行稀釋使之在所繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)，最后計(jì)算時(shí)再乘以所稀釋的倍數(shù)。分光光度計(jì)、比色杯的使用，少量樣品潤(rùn)洗比色杯，在540nm波長(zhǎng)下測(cè)量吸光度。主要化學(xué)反應(yīng)式第19頁/共51頁第20頁/共51頁第21頁/共51頁測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：用亞硝酸納標(biāo)準(zhǔn)溶液配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，各加入等量吸收液顯色、定容，制成標(biāo)準(zhǔn)色列，于540nm處測(cè)其吸光度及試劑空白溶液的吸光度。

第22頁/共51頁三、一氧化碳

一氧化碳(CO)是空氣中主要污染物之一，它主要來自石油、煤炭燃燒不充分的產(chǎn)物和汽車排氣。

CO是一種無色、無味的有毒氣體，燃燒時(shí)呈淡藍(lán)色火焰。它容易與人體血液中的血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血液輸送氧的能力降低，造成缺氧癥。測(cè)定方法：非分散紅外吸收法、氣相色譜法(GC)、汞置換法等。第23頁/共51頁

CO、CO2等氣態(tài)分子受到紅外輻射（1～25um）時(shí)吸收各自特征波長(zhǎng)的紅外光，引起分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，形成紅外吸收光譜。在一定濃度范圍內(nèi)，吸收光譜的峰值（吸光度）與氣態(tài)物質(zhì)濃度之間的關(guān)系符合朗伯-比耳定律，因此，測(cè)其吸光度即可確定氣態(tài)物質(zhì)的濃度。此方法廣泛用于CO、CO2、CH4、SO2、NH4等氣態(tài)污染物的監(jiān)測(cè)，測(cè)定簡(jiǎn)便、快速，能夠不破壞被測(cè)物質(zhì)，適用于連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。1.非分散紅外吸收法第24頁/共51頁各方法的采樣方法基本相同，都是采集現(xiàn)場(chǎng)空氣，用雙連橡皮球?qū)⒖諝馑腿刖垡蚁┍∧げ蓸哟蜾X箔復(fù)合薄膜采氣袋內(nèi)，使之充滿后放掉，如此清洗3-4次，采氣，密封。記錄采樣地點(diǎn)、采樣日期和時(shí)間、采氣袋編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室。樣品采集第25頁/共51頁非分散紅外吸收法光源切光器樣品室金屬薄膜放大器指示器檢測(cè)室氣樣

從紅外光源發(fā)射出能量相等的兩束平行光，同步電機(jī)帶動(dòng)切光器交替切斷。一為參比光束，測(cè)定過程中光強(qiáng)度不變；另一通過樣品室，為測(cè)量光束。氣體通過樣品室，其中CO吸收部分特征波長(zhǎng)的紅外光，使射入檢測(cè)室的參比光束強(qiáng)度大于測(cè)量光束，兩室氣體溫度不同；差異信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大后，由指示器顯示測(cè)量結(jié)果。參比室第26頁/共51頁2.氣相色譜法（GC）第27頁/共51頁四、臭氧

臭氧是高空大氣的正常組分，能強(qiáng)烈吸收紫外線，保護(hù)人和生物免受太陽紫外線的輻射。但是，如O3超過一定濃度，對(duì)人體和某些植物生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生一定危害。第28頁/共51頁

在距離地面15～50km的大氣平流層集中了自然界90％的臭氧，也就是我們說的臭氧層。臭氧層中臭氧的含量雖然很少，但可以吸收來自太陽的大部分紫外線，使地球上的生物免遭傷害。所以臭氧層是地球的保護(hù)傘。第29頁/共51頁第30頁/共51頁

氟里昂于30年代開發(fā)出來。屬于氯氟烴化合物（CFCs），氟里昂是它的商品名稱。它不易燃燒，不具腐蝕性，無毒，性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，作為一種工業(yè)用化學(xué)物質(zhì)，被廣泛使用在各種冷凍空調(diào)的冷媒、電子和光學(xué)元件的清洗溶劑、化妝品等噴霧劑，以及泡沫塑料PU、PS、PE的發(fā)泡劑等等。從20世紀(jì)的30年代初到90年代的五六十年中，人類總共生產(chǎn)了1500萬噸氯氟烴。

在對(duì)氟里昂實(shí)行控制之前，全世界向大氣中排放的氟里昂已達(dá)到了2000萬噸。由于它們?cè)诖髿庵械钠骄鶋勖_(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對(duì)流層，一小部分升入平流層。氟氯代烷的功與過科學(xué)史話第31頁/共51頁總反應(yīng):

在上述反應(yīng)中，一個(gè)氯原子能破壞10萬個(gè)O3，含溴的鹵代烴對(duì)臭氧層的破壞更厲害。Cl

+

O3

→

ClO

+

O2ClO

+

O

→

Cl

+

O2O3

+

O

→

2O2第32頁/共51頁臭氧的測(cè)定

方法有分光光度法、化學(xué)發(fā)光法、紫外線吸收法等。國家標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)定臭氧含量有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：一是GB/T15437的靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法，另一是GB/T15438-1995的紫外光度法。

第33頁/共51頁1.靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法

空氣中的臭氧在磷酸鹽緩沖劑存在下，與吸收液中黃色的靛藍(lán)二磺酸鈉等物質(zhì)反應(yīng)后，褪色生成靛紅二磺酸鈉，在610nm處測(cè)量吸光度。本法適用于測(cè)量高含量環(huán)境空氣中的臭氧，當(dāng)采樣體積為5～30L時(shí)，測(cè)定范圍為0.030～1.200mg/m3。第34頁/共51頁2.紫外分光光度法臭氧對(duì)254nm波長(zhǎng)的紫外光有特征吸收，規(guī)定零空氣（不含能使臭氧分析儀產(chǎn)生可檢測(cè)響應(yīng)的空氣，也不含與臭氧發(fā)生反應(yīng)的一氧化碳、乙烯等物質(zhì)）樣品通過吸收池時(shí)被光檢測(cè)器檢測(cè)的光強(qiáng)度為I0，臭氧樣品通過吸收池時(shí)被檢測(cè)的光強(qiáng)度為I，I/I0為透光率。每經(jīng)過一個(gè)循環(huán)周期，儀器的微處理系統(tǒng)就求出臭氧的濃度。第35頁/共51頁五、總烴及非甲烷烴污染環(huán)境空氣的烴類一般指具有揮發(fā)性的碳?xì)浠衔?C1～C8)，常用兩種方法表示：一種是包括甲烷在內(nèi)的碳?xì)浠衔铮Q為總烴(THC)，另一種是除甲烷以外的碳?xì)浠衔铮Q為非甲烷烴(NMHC)。測(cè)定方法：氣相色譜法、光電離檢測(cè)法。第36頁/共51頁色譜法測(cè)定總烴流程示意圖1.氣相色譜法第37頁/共51頁空氣中的氣態(tài)氟化物主要是氟化氫，也可能有少量氟化硅(SiF4)和氟化碳(CF4)。含氟粉塵主要是冰晶石(Na3A1F6)、螢石(CaF2)、氟化鋁(A1F3)、氟化鈉(NaF)及磷灰石[3Ca3(PO4)2·CaF2]等。氟化物屬高毒類物質(zhì)，由呼吸道進(jìn)入人體，會(huì)引起黏膜刺激、中毒等癥狀，并能影響各組織和器官的正常生理功能。對(duì)于植物的生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生危害。測(cè)定方法：濾膜采樣-離子選擇電極法、石灰濾紙采樣-氟離子選擇電極法。六、氟化物第38頁/共51頁濾膜采樣-氟離子選擇電極法

用磷酸氫二鉀溶液浸漬的玻璃纖維濾膜或碳酸氫鈉-甘油溶液浸漬的玻璃纖維濾膜采樣，則大氣中的氣態(tài)氟化物被吸收固定，顆粒態(tài)氟化物同時(shí)被阻留在濾膜上。采樣后的濾膜用水或酸浸取后，用氟離子選擇電極法測(cè)定。第39頁/共51頁七、硫酸鹽化速率的測(cè)定

污染源排放到空氣中的SO2、H2S、H2SO4蒸氣等含硫污染物，經(jīng)過一系列氧化演變和反應(yīng)，最終形成危害更大的硫酸霧和硫酸鹽霧的速度稱為硫酸鹽化速率。

測(cè)定方法有二氧化鉛-重量法、堿片-重量法、堿片-鉻酸鋇分光光度法、堿片-離子色譜法等。

第40頁/共51頁二氧化鉛－重量法原理：

大氣中的SO2、硫酸霧、硫化氫等與二氧化鉛反應(yīng)生成硫酸鉛，用碳酸鈉溶液處理，使硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，釋放出硫酸根離子，再加入氯化鋇溶液，生成硫酸鋇沉淀，用重量法測(cè)定，結(jié)果以每日在100cm2二氧化鉛面積上所含SO3的毫克數(shù)表示。第41頁/共51頁八、總懸浮顆粒物(TSP)TSP采樣器

測(cè)定方法：GB/T15432-1995測(cè)定總懸浮顆粒物的方法，適合于大流量或中流量總懸浮顆粒物采樣器進(jìn)行空氣中總懸浮顆粒物的測(cè)定。

第42頁/共51頁第43頁/共51頁

濾膜捕集——重量法

通過具有一定切割特性的采樣器，用抽氣動(dòng)力抽取一定體積的空氣通過已恒重的濾膜，則空氣中一定粒徑范圍的懸浮顆粒物被阻留在濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜質(zhì)量之差及采樣體積，即可計(jì)算TSP的濃度。

測(cè)定原理第44頁/共51頁TSP與PM10使用的監(jiān)測(cè)儀器和方法完全相同。只有采樣時(shí)采用的切割器不同。顆粒物采樣器第45頁/共51頁九、可吸入顆粒物(PM10)的測(cè)定

可吸入顆粒物主要是指通過人的咽喉進(jìn)入肺部的氣管、支氣管區(qū)和肺泡的那部分顆粒物，具有D50(質(zhì)量中值直徑)=10μm到上截止點(diǎn)30μm的粒徑范圍，常用PM10表示。第46頁/共51頁十、自然降塵

自然降塵簡(jiǎn)稱降塵，系指大氣中自然降落于地面上的顆粒物，其粒徑多在10μm以上。

雖然灰塵在地面上的自然沉降能力主要決定于其自身重量及粒度大小，但風(fēng)力、降水、地形等自然因素也起著一定的作用，因此，要把自然降塵和非自然降塵區(qū)分開是很困難的。

降塵是大氣污染的參考性指標(biāo)，通過其測(cè)定結(jié)果，可觀察大氣污染的范圍和污染程度。

第47頁/共51頁測(cè)定大氣中降塵量最常用的方法是重量法。首先按一定原則布點(diǎn)，將一個(gè)一定規(guī)格的容器（集塵缸）放置在戶外空曠的地方，大氣中的灰塵自然沉降在集塵缸