環(huán)境空氣與大氣污染檢測(cè)技術(shù)ppt課件

1、第十章第十章 環(huán)境空氣與大氣污染檢測(cè)技術(shù)環(huán)境空氣與大氣污染檢測(cè)技術(shù) 10.1 概述概述 10.2 大氣污染目的監(jiān)測(cè)大氣污染目的監(jiān)測(cè) 10.3 自動(dòng)延續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)延續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 10.1 概述 10.1.1 大氣污染物大氣污染物:由于人類活動(dòng)或自然過程排入大氣并對(duì)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狀可概括為兩大類：1.氣溶膠形狀污染物2.氣體形狀污染物1氣溶膠形狀污染物氣溶膠形狀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?cè)跉怏w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1200m、煙0.011m、飛灰、 黑煙、霧等。2 氣體形狀污染

2、物氣體形狀污染物 氣體形狀污染物是以分子形狀氣體形狀污染物是以分子形狀存在的污染物。存在的污染物。氣態(tài)污染物的種類很多，總體上可氣態(tài)污染物的種類很多，總體上可以分為幾大類：以分為幾大類：以以SO2為主含硫化合物；為主含硫化合物；以氧化氮和二氧化氮為主的含氮化以氧化氮和二氧化氮為主的含氮化合物；合物；碳氧化物；碳氧化物；有機(jī)化合物及鹵素化合物等。有機(jī)化合物及鹵素化合物等。表表10.1氣體形狀大氣污染物的分類氣體形狀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C1C1

3、0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。 10.1.2 大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是由四部分組成。1采樣安裝 2監(jiān)測(cè)儀器3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)4數(shù)據(jù)處置系統(tǒng) 10.2 10.2 大氣污染目的監(jiān)測(cè)大氣污染目的監(jiān)測(cè) 10.2.1 10.2.1 二氧化硫二氧化硫 SO2SO2是主要大氣污染物之一，為大氣環(huán)是主要大氣污染物之一，為大氣環(huán)境污染境污染例行監(jiān)測(cè)工程。例行監(jiān)測(cè)工程。SO2SO2是一種無色、易溶于水、是一種無色、易溶于水、有刺激性氣味。有刺激性氣味。SO2SO2的味閾值是的味閾值是0.3ppm0.3ppm，達(dá)，達(dá)303040ppm40p

4、pm時(shí)時(shí)，人呼吸將會(huì)感到困難。，人呼吸將會(huì)感到困難。1 1測(cè)定方法及原理測(cè)定方法及原理 測(cè)定測(cè)定SO2SO2常用的方法有常用的方法有: :溶液電導(dǎo)率法溶液電導(dǎo)率法; ;紫外熒光法紫外熒光法; ;紅外線吸收法紅外線吸收法; ;庫化滴定法庫化滴定法; ;火焰光度檢測(cè)法等?；鹧婀舛葯z測(cè)法等。紫外熒光法紫外熒光法任務(wù)原理： 紫外熒光通常是指某物質(zhì)遭到紫外光照射時(shí)，各自吸收了一定波長的光之后，發(fā)射出對(duì)比射光波長長的光，利用測(cè)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(cè)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(cè)到熒光強(qiáng)度F 。普通在與激發(fā)光源發(fā)射光垂直的方向，如圖10.1所示

5、。圖10.1觀測(cè)熒光主向表示圖根據(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(cè)物質(zhì)的濃度； 被測(cè)物質(zhì)摩爾吸光系數(shù)； b 透過液層厚度。bcII100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)bcIII1010)10(00bcIII)101 ()(00bcFFIIIF將上式括號(hào)內(nèi)的指數(shù)項(xiàng)展開可得： (10.5) 對(duì)于很稀的溶液，被吸收的激發(fā)光不到2%，bc很小，上式中括號(hào)內(nèi)第二項(xiàng)后各項(xiàng)可忽略不計(jì)，那么簡化為： (10.6)! 3)3 . 2(! 2)

6、3 . 2(3 . 2032bcbcbcIFF03 . 2bcIFF對(duì)于一定的熒光物質(zhì)，當(dāng)測(cè)定條件確定后，上式中的F、I0、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)度的要素有：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Fkc熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)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)、光電用于熒光分析的儀器有目視熒光計(jì)、光電熒光熒光計(jì)和熒光分光光度計(jì)等。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(cè)器，將熒光強(qiáng)度為色散元件，光電池為檢測(cè)

7、器，將熒光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成光電流，用微電流表測(cè)定。轉(zhuǎn)換成光電流，用微電流表測(cè)定。測(cè)定微量熒光物質(zhì)可得到稱心的結(jié)果。測(cè)定微量熒光物質(zhì)可得到稱心的結(jié)果。 13245678910111213 圖10.2 熒光分光光度計(jì)構(gòu)造表示圖1光源 2.4.7.9.狹縫 3 激發(fā)光單色器 5 樣品池 6 外表吸光物質(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 假設(shè)對(duì)熒光物質(zhì)進(jìn)展定性研討或選擇定量分析的適宜波長，那么需求運(yùn)用熒光分光光度計(jì)，其構(gòu)造示于圖10.2。溶液電導(dǎo)法溶液電導(dǎo)法用酸性過氧化氫溶液吸收氣樣中的二氧化硫：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

8、液電導(dǎo)率添加，其所生成的硫酸，使吸收液電導(dǎo)率添加，其添加添加值決議于氣樣中值決議于氣樣中SO2含量，含量，故經(jīng)過丈量吸收液吸收故經(jīng)過丈量吸收液吸收SO2前后電導(dǎo)率的前后電導(dǎo)率的變變化，就可以得知?dú)鈽又谢?，就可以得知?dú)鈽又蠸O2的濃度。的濃度。24422222SOHSOHOHSO方法稱號(hào)原 理特 點(diǎn)測(cè)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(cè)定吸收液的導(dǎo)電率變化，延續(xù)的測(cè)定廢氣中的SO2濃度設(shè)備費(fèi)較低，易于推行。抗干擾性能較差，日常維護(hù)管理較費(fèi)事52000紅外線吸收法將試樣氣體導(dǎo)入氣體池，用選擇性檢測(cè)器測(cè)定SO2在7.3m附近的紅外線吸收，即可延續(xù)地求得SO

9、2的濃度此法不需求配置溶液，維護(hù)管理簡單，適用于水分和CO2影響可以忽略的場(chǎng)所102000紫外線吸收法將試樣氣體導(dǎo)入氣體池，在280320nm附近對(duì)SO2的紫外吸收量變化進(jìn)展光電測(cè)定，即可延續(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102000火焰光度檢測(cè)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(cè)定它的發(fā)光強(qiáng)度，即可延續(xù)的測(cè)得SO2的濃度此法檢測(cè)靈敏度很高，不僅可測(cè)SO2濃度，也可測(cè)SOx的總量和H2S等，除磷氧化物外其它物質(zhì)幾乎不干擾51000恒電位電解法將試樣氣體導(dǎo)入電解池，對(duì)電解液中分散吸收的SO2進(jìn)展定比電位電解，測(cè)定其電

10、解電流，即可延續(xù)地求得SO2的濃度此法安裝便于攜帶，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52000各種方法的原理及性能比較參見下表10.2。2二氧化硫監(jiān)測(cè)儀二氧化硫監(jiān)測(cè)儀 紫外熒光監(jiān)測(cè)儀紫外熒光監(jiān)測(cè)儀 紫外熒光法測(cè)定環(huán)境空氣中的紫外熒光法測(cè)定環(huán)境空氣中的SO2，具有選，具有選擇擇性好、不耗費(fèi)化學(xué)試劑、適用于延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)性好、不耗費(fèi)化學(xué)試劑、適用于延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等特等特點(diǎn)。點(diǎn)。 用波長用波長190230nm紫外光照射大樣品，那紫外光照射大樣品，那么么SO2紫外光被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，即紫外光被激發(fā)至激發(fā)態(tài)，即 (10.9)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)SO2不穩(wěn)

11、定，瞬間前往基態(tài)，發(fā)射出不穩(wěn)定，瞬間前往基態(tài)，發(fā)射出330nm的熒光，即的熒光，即 (10.10)22SOhSO222hSOSO采樣標(biāo)定零氣排氣壓力表124563910781112圖10.3 紫外熒光SO2監(jiān)測(cè)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浸透膜除水器5毛細(xì)管 6除烴器 7反響室 8流量計(jì) 9調(diào)理閥 10抽氣泵 11 電源 12信號(hào)處置及顯示系統(tǒng)紫外熒光SO2監(jiān)測(cè)儀由氣路系統(tǒng)及熒光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分組成，如圖10.3和圖10.4所示。125436789 圖10.4 SO2監(jiān)測(cè)儀熒光計(jì)任務(wù)原理 1紫外光源 2、4透鏡 3反響室 4激發(fā)光濾光片 6發(fā)射光濾光片 7光電

12、倍增管 8放大器 9指示表庫侖滴定式庫侖滴定式SO2監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)儀器 根據(jù)庫侖滴定式原理設(shè)計(jì)的根據(jù)庫侖滴定式原理設(shè)計(jì)的SO2自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀任務(wù)原理示于自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀任務(wù)原理示于圖圖10.5。 假設(shè)進(jìn)入庫侖池的氣樣中不含假設(shè)進(jìn)入庫侖池的氣樣中不含SO2 ，參比電極無電流輸出。如，參比電極無電流輸出。如果氣樣中含果氣樣中含SO2，那么發(fā)生反響：，那么發(fā)生反響： (10.11)HISOOHISO42224222恒定電流抽氣泵IabIIR氣樣12345678 氣樣中SO2含量越大，導(dǎo)致陰極電流減小而經(jīng)過參比電極流出的電流越大。當(dāng)氣樣以固定流速延續(xù)地通入庫侖池時(shí)，那么參比電極電流和SO2量間的關(guān)系如下： (10

13、.12)式中：P每秒進(jìn)入庫侖池的SO2量g/s； IR參比電極電流A； MSO2分子量64； n參與反響的每個(gè)SO2分子的電子變化數(shù)。RRInMIP000332. 096500電導(dǎo)式電導(dǎo)式SO2自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器 電導(dǎo)式電導(dǎo)式SO2自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀有間歇式和延續(xù)式兩種自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀有間歇式和延續(xù)式兩種類型。類型。 間歇式丈量結(jié)果為采樣時(shí)段平均濃度，間歇式丈量結(jié)果為采樣時(shí)段平均濃度， 延續(xù)式丈量結(jié)果為不同時(shí)間的瞬時(shí)值。延續(xù)式丈量結(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(cè)這種儀器有兩個(gè)電導(dǎo)池，一個(gè)是參比池，用于測(cè)定空白吸收液的電導(dǎo)率定空白吸收液的電導(dǎo)率K1，另一個(gè)是丈量池，另一

14、個(gè)是丈量池，用于測(cè)定吸收用于測(cè)定吸收SO2后的吸收液電導(dǎo)率后的吸收液電導(dǎo)率K2。經(jīng)過丈量電路測(cè)出兩種電導(dǎo)液電導(dǎo)率差值經(jīng)過丈量電路測(cè)出兩種電導(dǎo)液電導(dǎo)率差值K2K1，便可得到任一時(shí)辰氣樣中的，便可得到任一時(shí)辰氣樣中的SO2濃濃度。度?；鹧婀舛确蚧镒詣?dòng)監(jiān)測(cè)儀火焰光度法硫化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 此儀器是以色譜儀中的火焰光度檢測(cè)器為信號(hào)此儀器是以色譜儀中的火焰光度檢測(cè)器為信號(hào)轉(zhuǎn)換安裝設(shè)計(jì)的儀器。轉(zhuǎn)換安裝設(shè)計(jì)的儀器。213氣樣465768910圖10.6火焰光度法硫化物監(jiān)測(cè)儀器任務(wù)原理1抽氣泵 2火焰光度檢測(cè)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(dòng)切換閥 9記錄儀比色法二氧

15、化硫監(jiān)測(cè)儀比色法二氧化硫監(jiān)測(cè)儀 該儀器將二氧化硫的比色測(cè)定方法實(shí)現(xiàn)了自該儀器將二氧化硫的比色測(cè)定方法實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。動(dòng)化。它采用程序控制自動(dòng)采樣安裝和自動(dòng)加液它采用程序控制自動(dòng)采樣安裝和自動(dòng)加液計(jì)量安裝，依次量取吸收液，采集定量氣樣，參計(jì)量安裝，依次量取吸收液，采集定量氣樣，參與顯色劑和進(jìn)展比色測(cè)定。與顯色劑和進(jìn)展比色測(cè)定。 10.2.2 氮氧化物氮氧化物 氮的氧化物有一氧化氮、二氧化氮、氮的氧化物有一氧化氮、二氧化氮、三氧化二三氧化二氮、四氧化三氮等多種方式。氮、四氧化三氮等多種方式。 一氧化氮為無色、無臭、微溶于水一氧化氮為無色、無臭、微溶于水的氣體，在的氣體，在大氣中易被氧化為大氣中易被氧

16、化為NO2，NO2為棕紅色為棕紅色氣體，具有氣體，具有刺激性臭味，是引起支氣管炎等呼吸道刺激性臭味，是引起支氣管炎等呼吸道疾病的有害疾病的有害物質(zhì)。物質(zhì)。大氣中的大氣中的NO和和NO2常用的測(cè)定方法常用的測(cè)定方法有鹽酸萘有鹽酸萘乙二胺分光光度法，化學(xué)發(fā)光法及恒電乙二胺分光光度法，化學(xué)發(fā)光法及恒電流庫侖滴定流庫侖滴定法等。法等。1 1測(cè)定方法及原理測(cè)定方法及原理鹽酸萘乙二胺分光光度法鹽酸萘乙二胺分光光度法 該方法采樣和顯色同時(shí)進(jìn)展，操作簡便，該方法采樣和顯色同時(shí)進(jìn)展，操作簡便，靈敏靈敏度高，是國內(nèi)目前普遍采用的方法。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根據(jù)采樣時(shí)間不同分為

17、兩種情況: :一是吸收用量少，適于短時(shí)間采樣，一是吸收用量少，適于短時(shí)間采樣，二是吸收液用量大，適于二是吸收液用量大，適于24h24h延續(xù)采樣，延續(xù)采樣，化學(xué)發(fā)光法化學(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)前往至基態(tài)時(shí)由激發(fā)態(tài)前往至基態(tài)時(shí),以光量子的方式釋放出能量以光量子的方式釋放出能量,這種化學(xué)反響稱為化學(xué)發(fā)光反響。這種化學(xué)反響稱為化學(xué)發(fā)光反響。 化學(xué)發(fā)光景象通常出如今放熱化學(xué)反響中化學(xué)發(fā)光景象通常出如今放熱化學(xué)反響中,包括包括激發(fā)和發(fā)光兩個(gè)過程激發(fā)和發(fā)光兩個(gè)過程,即即 (10.13) (10.14)hCCDCBAM式中 A和B反響物;

18、 C* 激發(fā)態(tài)產(chǎn)物; D 其他產(chǎn)物; M參與反響的第三種物質(zhì); h普朗克常數(shù); 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(jí)，甚至更低；選擇性好，線性范圍寬。原電池庫侖滴定法原電池庫侖滴定法 這種方法與這種方法與SO2庫侖滴定測(cè)定法的不同之處是庫侖滴定測(cè)定法的不同之處是庫侖池不施加直流電壓庫侖池不施加直流電壓,而根據(jù)原電池原理任務(wù)。而根據(jù)原電池原理任務(wù)。氣樣庫侖池放大器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)圖10.7 原電池庫侖滴定法測(cè)定NOx原理各種方法的原理及性能比較參見表各種方法的原理及性能比較參見表10.3。方法稱號(hào)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

19、硝酸對(duì)氨基苯磺酸起重氮化反響，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(cè)定本方法采樣與顯色同時(shí)進(jìn)展，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)前往至基態(tài)時(shí),以光量子的方式釋放出能量。利用丈量化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度對(duì)物質(zhì)進(jìn)展分析測(cè)定的方法稱為化學(xué)發(fā)光分析法靈敏度高，可達(dá)ppb級(jí)，甚至更低；選擇性好；線性范圍寬，通?？蛇_(dá)56個(gè)數(shù)量級(jí)。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-反響生成I2，I2又立刻在鉑網(wǎng)陰極上復(fù)原為I-，產(chǎn)生微小電流假設(shè)電流效率達(dá)，那么微電流大小與氣樣中NO2 濃度成正比，故可根據(jù)法拉

20、第電解定律將產(chǎn)生的電流換算成NO2 的濃度，直接進(jìn)展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2氮氧化物監(jiān)測(cè)儀氮氧化物監(jiān)測(cè)儀比色法氮氧化物監(jiān)測(cè)儀比色法氮氧化物監(jiān)測(cè)儀過濾器流量計(jì) NO2 吸收顯色瓶 NO氧化 瓶緩沖瓶抽氣泵程序控制器比色計(jì)送液泵吸收、顯色液貯瓶顯示、記錄器比色計(jì)廢液瓶 NO2 吸收顯色瓶圖10.8 比色法NOx自動(dòng)分析儀任務(wù)原理化學(xué)發(fā)光化學(xué)發(fā)光NOx監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)儀氣樣零氣記錄儀O2123456789101112131415161718192021 圖10.9 化學(xué)發(fā)光法NOx監(jiān)測(cè)儀任務(wù)原理圖1、18塵埃過濾器 2 NO2-NO轉(zhuǎn)換器 3、7電磁閥 4、16、19針形閥

21、 5、9流量計(jì)8膜片閥 10 O3發(fā)生器 11反響室及濾光片 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 17零處置安裝 20三通管 21抽氣泵 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構(gòu)成的。臭氧具有劇烈的刺激性，同時(shí)，臭氧又是高空大氣的正常組分，劇烈吸收紫外光，維護(hù)人和生物免受太陽紫外光輻射。1測(cè)定方法及原理 O3的測(cè)定方法有吸光光度法、化學(xué)發(fā)光法、紫外線吸收法等。 硼酸碘化鉀分光光度法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)規(guī)范曲線建立的回歸方程式

22、，按下式計(jì)采樣，根據(jù)規(guī)范曲線建立的回歸方程式，按下式計(jì)算氣樣中算氣樣中O3的濃度：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規(guī)范溶液體積之比； a -回歸方程式的截距； b -回歸方程式的斜率(吸光度/gO3); Vn -規(guī)范形狀下采樣的體積(L)。nVbaAAfLmgO)()/(213(10.15) 化學(xué)發(fā)光法化學(xué)發(fā)光法 測(cè)定臭氧的化學(xué)發(fā)光法有三種，即羅丹明測(cè)定臭氧的化學(xué)發(fā)光法有三種，即羅丹明B法、法、一氧化氮法和乙烯法。一氧化氮法和乙烯法。乙烯法是較為通用的方法，乙烯法是較為通用的方法，1971年就被美國環(huán)年就被美國環(huán)境維護(hù)局

23、確定為測(cè)定大氣中境維護(hù)局確定為測(cè)定大氣中O3的規(guī)范方法。其反的規(guī)范方法。其反響式如下：響式如下： (10.16) (10.17)23424234222OHCHOOHCHCOhHCHOHCHO表表10.4 常用常用O3自動(dòng)分析方法及性能比較自動(dòng)分析方法及性能比較方法稱號(hào)原 理特 點(diǎn)測(cè)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)光反響，即氣樣中O3與過量乙烯反響，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 . 0 0 5 mg/m3，0 2 . 0 mg/m3硼酸

24、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，在吸收液中分別參與碘液，在325nm處分別測(cè)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)備普通，操作不難，易于推行運(yùn)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(duì)波長254nm紫外光的特征吸收，直接測(cè)定紫外光經(jīng)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，無需試劑和氣體耗費(fèi)，靈敏度高，呼應(yīng)快，線性好，可延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)檢出限01mL/m3，1L/m3 2臭氧監(jiān)測(cè)儀臭氧監(jiān)測(cè)

25、儀 乙烯法乙烯法O3監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)儀141511181031617排氣13129864空氣A入口乙烯入口氣樣入口空氣B入口7512圖10.10 乙烯法O3監(jiān)測(cè)儀任務(wù)原理紫外吸收式紫外吸收式O3分析儀分析儀534氣樣21678910排氣圖10.11 紫外吸收式O3分析儀任務(wù)原理 1紫外光源 2單色器 3去除器 4電磁閥 5規(guī)范 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 10.2.4 一氧化碳 一氧化碳是大氣中主要污染物之一。是一種無色、無味的有毒氣體，熄滅時(shí)呈淡藍(lán)色火焰。(1)測(cè)定方法及原理 測(cè)定大氣中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。 非分散紅

26、外吸收法非分散紅外吸收法 這種方法被廣泛用于、這種方法被廣泛用于、CO2、CH4、SO2、NH3等氣態(tài)污染物質(zhì)的監(jiān)測(cè)，等氣態(tài)污染物質(zhì)的監(jiān)測(cè)，具有優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)點(diǎn)：1.測(cè)定簡便測(cè)定簡便;2.快速快速;3.不破壞被測(cè)物質(zhì)不破壞被測(cè)物質(zhì);4.能延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等。能延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)等。氣相色譜法氣相色譜法 色譜分析法又稱層析分析法，是一種分別測(cè)定色譜分析法又稱層析分析法，是一種分別測(cè)定多組分混合物的極其有效的分析方法。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，常按兩相所處的形狀色譜法的分類方法很多，常按兩相所處的形狀來分來分:1.用氣體為流動(dòng)相時(shí)，稱為氣相色譜；用氣體為流動(dòng)相時(shí)，稱為氣相色譜；

27、2.用液體作為流動(dòng)相時(shí)，稱為液相色譜或液用液體作為流動(dòng)相時(shí)，稱為液相色譜或液體色譜。體色譜。 置換汞法置換汞法 置換汞法也稱間接冷原子吸收法，該方法基置換汞法也稱間接冷原子吸收法，該方法基于氣樣中的于氣樣中的CO與活性氧化汞在與活性氧化汞在180-200發(fā)生反響，發(fā)生反響，置換出汞蒸氣，帶入冷原子吸收測(cè)定汞的含量，置換出汞蒸氣，帶入冷原子吸收測(cè)定汞的含量，再換算成再換算成CO濃度。濃度。置換反響式如下：置換反響式如下： (10.18)各種方法的原理及性能比較參見下表各種方法的原理及性能比較參見下表10.5。)(CO)(H)(H)(2C200-1800氣蒸氣固氣ggOCO表表10.5 常用環(huán)境空

28、氣中常用環(huán)境空氣中CO自動(dòng)分析方法及性能比較自動(dòng)分析方法及性能比較 方法稱號(hào)原 理特 點(diǎn)測(cè)定范圍非 分散 紅外 吸收法利用CO對(duì)4.5m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)延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。CO2、水蒸氣和懸浮顆粒物有干擾，需經(jīng)特殊過濾管處置 檢出限0 6 2 . 5 mg/m3氣 相色 譜法空氣中CO、CO2、CH4經(jīng)TDX01碳分子篩柱分別后，于H2流中在鎳催化劑36010作用下，COCO2皆能被轉(zhuǎn)化為CH4，用氫火焰離子化檢測(cè)器可分別測(cè)定上述三種污染物的濃度，以保管時(shí)間定性，峰值定量操作簡單、快速，可實(shí)

29、現(xiàn)延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。最好選擇H2作為載氣11000mg/m3置 換汞法利用CO與活性氧化汞在180200下反響，置換出汞蒸汽，它對(duì)253.7nm的紫外線具有劇烈吸收作用。利用光電轉(zhuǎn)換檢測(cè)器測(cè)出汞蒸汽含量，可換成CO濃度該法靈敏度高?？諝庵斜?、甲醛、乙烯、乙炔、SO2及水蒸氣干擾測(cè)定，需特殊過濾管濾除檢出限0.04mg/m3 2一氧化碳監(jiān)測(cè)儀一氧化碳監(jiān)測(cè)儀 汞置換法汞置換法CO測(cè)定儀測(cè)定儀汞置換法汞置換法CO測(cè)定儀的任務(wù)流程如圖測(cè)定儀的任務(wù)流程如圖10.12所示。所示。123456789101112131415圖10.12 汞置換法CO測(cè)定儀任務(wù)原理 非分散紅外吸收法非分散紅外吸收法CO監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)

30、儀丈量室內(nèi)氣樣中的丈量室內(nèi)氣樣中的CO吸收了部分紅外光，使射入檢測(cè)室吸收了部分紅外光，使射入檢測(cè)室的光束強(qiáng)度減弱，且的光束強(qiáng)度減弱，且CO含量越高，光強(qiáng)越弱越多。含量越高，光強(qiáng)越弱越多。1M235634789氣樣圖10.13 非色散紅外線吸收法CO監(jiān)測(cè)儀原理 丈量時(shí)，先通入純氮?dú)膺M(jìn)展零點(diǎn)校正，再用規(guī)范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，按下式將其換算成規(guī)范形狀下的質(zhì)量濃度mg/m3。CO(mg/m3) = 1.25c (10.19)式中：1.25規(guī)范形狀下由ppm換算成mg/m3的換算系數(shù)。 我國消費(fèi)的非分散紅外吸收CO監(jiān)測(cè)儀有多種型號(hào)和規(guī)格，分別用于大氣和廢氣的監(jiān)測(cè)

31、，最低檢出限達(dá)0.1ppm。 10.2.5 飄塵飄塵 粒徑小于粒徑小于10m的顆粒物稱為飄塵。的顆粒物稱為飄塵。測(cè)定飄塵的方法有：測(cè)定飄塵的方法有：1.分量法分量法;2.壓電晶體振蕩法壓電晶體振蕩法;3射線吸收法及光散射法等。射線吸收法及光散射法等。 1測(cè)定方法及原理測(cè)定方法及原理分量法分量法 根據(jù)采樣流量不同，分為大流量采樣分量根據(jù)采樣流量不同，分為大流量采樣分量法和小流量采樣分量法。法和小流量采樣分量法。 大流量法運(yùn)用帶有大流量法運(yùn)用帶有10m以上顆粒物切割以上顆粒物切割器的大流量采樣器采樣。器的大流量采樣器采樣。 小流量法運(yùn)用小流量采樣器，如我國引薦小流量法運(yùn)用小流量采樣器，如我國引薦運(yùn)

32、用運(yùn)用13L/min。器體振蕩法器體振蕩法 這種方法以石英諧振器為測(cè)定飄塵的傳感器，這種方法以石英諧振器為測(cè)定飄塵的傳感器，進(jìn)展測(cè)定。進(jìn)展測(cè)定。 射線吸收法射線吸收法 該丈量方法的原理基于：該丈量方法的原理基于：射線經(jīng)過特定物質(zhì)射線經(jīng)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)度的質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)無關(guān)。設(shè)同強(qiáng)度的射線分別射線分別穿過清潔濾帶和采塵濾帶后的強(qiáng)度為穿過清潔濾帶和采塵濾帶后的強(qiáng)度為N0(計(jì)數(shù)計(jì)數(shù))和和N(計(jì)數(shù)計(jì)數(shù))，那么二者關(guān)系為：，那么二者關(guān)系為： (10.20)式中式中: K質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收

33、系數(shù)(cm2/mg);m 濾帶單位面積上塵的質(zhì)量濾帶單位面積上塵的質(zhì)量(cm2/mg)。上式經(jīng)變換可寫成如下方式：上式經(jīng)變換可寫成如下方式： (10.21)mKNN0NNKVSNNKm00lnln1 2飄塵測(cè)定儀石英晶體飄塵測(cè)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)入丈量氣室，丈量氣室內(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外表放電并堆積，除塵后的氣樣流經(jīng)參比室內(nèi)的石英諧振器排出。設(shè) 大 氣 中 飄 塵 濃 度 為 c ( m g / m 3 ) , 采 樣 流 量 為Q(m3/min),

34、采樣時(shí)間t(min),那么： (10.22) 進(jìn)而求得： (10.23) 因?qū)嵺`丈量時(shí)Q、t值均已固定，故可改寫為： (10.24)可見，經(jīng)過丈量采樣后兩石英諧振器頻率之差即可知飄塵濃度。tQcMtQfKc1fAc 射線飄塵測(cè)定儀射線飄塵測(cè)定儀 射線飄塵測(cè)定儀的任務(wù)原理如圖射線飄塵測(cè)定儀的任務(wù)原理如圖10.15所示。所示。它是經(jīng)過測(cè)定清潔濾帶未采塵和采塵濾帶已它是經(jīng)過測(cè)定清潔濾帶未采塵和采塵濾帶已采塵對(duì)采塵對(duì)射線吸收程度的差別來測(cè)定采塵量的。射線吸收程度的差別來測(cè)定采塵量的。因采集含塵大氣的體積知的，故可得知大氣中含塵因采集含塵大氣的體積知的，故可得知大氣中含塵濃度。濃度。42134756減法

35、器顯示記錄氣樣61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(cè)器(計(jì)數(shù)器)7抽氣泵 圖10.15 射線飄塵測(cè)定儀任務(wù)原理 10.2.6 總烴總烴 總烴氫化物常以兩種方法表示，一種總烴氫化物常以兩種方法表示，一種包括甲烷在包括甲烷在內(nèi)的碳?xì)浠衔?，稱為總烴內(nèi)的碳?xì)浠衔铮Q為總烴(THC)，另一，另一種種 除甲烷以除甲烷以外的碳?xì)浠衔铮Q為非甲烷烴外的碳?xì)浠衔铮Q為非甲烷烴(NMHC)。大氣中的大氣中的碳?xì)浠衔镏饕羌淄椋錆舛确秶鸀樘細(xì)浠衔镏饕羌淄?，其濃度范圍?-8ppm.1測(cè)定方法及原理測(cè)定方法及原理 測(cè)定總烴測(cè)定總烴(THC)和非甲烷烴的主要方和非甲烷烴的主要方

36、法：氣相色法：氣相色譜法、光電離檢測(cè)法等。譜法、光電離檢測(cè)法等。氣相色譜法氣相色譜法 其原理基于以氫火焰離子化檢測(cè)器分其原理基于以氫火焰離子化檢測(cè)器分別測(cè)定氣樣別測(cè)定氣樣中的總烴和甲烷含量，兩者之差即為非甲中的總烴和甲烷含量，兩者之差即為非甲烷烴烷烴(NMHC)含量。含量。 光電離檢測(cè)法 有機(jī)化合物分子在紫外光的照射下可產(chǎn)生光電離景象，即： (10.25) 用PID離子檢測(cè)器搜集產(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。eRHhRH 2 總烴監(jiān)測(cè)儀總烴監(jiān)測(cè)儀 間歇式總烴自動(dòng)測(cè)定儀的任務(wù)原理表間歇式總烴自動(dòng)測(cè)定儀的任務(wù)原理表示圖如圖示圖如圖10.16所示。所示。H2標(biāo)氣零氣排氣樣

37、氣123456789101112圖10.16 總烴自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀任務(wù)原理 10.3 大氣污染自動(dòng)延續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大氣污染自動(dòng)延續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 大氣中污染物質(zhì)的濃度和分布是隨時(shí)間、大氣中污染物質(zhì)的濃度和分布是隨時(shí)間、空間、空間、氣候條件及污染源排放等要素的變化而不斷變氣候條件及污染源排放等要素的變化而不斷變化的。化的。為了及時(shí)獲得污染物質(zhì)在環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化信為了及時(shí)獲得污染物質(zhì)在環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化信息，必息，必須采用和開展延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。須采用和開展延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。 大氣污染延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的義務(wù)是大氣污染延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的義務(wù)是:對(duì)空氣中的污染物進(jìn)展延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)空氣中的污染物進(jìn)展延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè);獲得延續(xù)

38、的瞬時(shí)大氣污染信息獲得延續(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。各類平均值與頻數(shù)分配統(tǒng)計(jì)資料。 10.3.1 大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站 1大氣污染延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成大氣污染延續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成 大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站是由一個(gè)中心站、假設(shè)干大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站是由一個(gè)中心站、假設(shè)干個(gè)子站個(gè)子站和信息傳輸系統(tǒng)組成。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)和無線電中心站具有功能齊全的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和無線電臺(tái)，臺(tái)，其主要義務(wù)是：其主要義務(wù)是： 1.向各子站發(fā)送各種指令；向各子站發(fā)送各種指令； 2.管理子站的任務(wù)；管理子站

39、的任務(wù)； 3.定時(shí)搜集各子站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)展數(shù)據(jù)處定時(shí)搜集各子站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)展數(shù)據(jù)處置；置； 4.打印各種報(bào)表繪制各種圖形。打印各種報(bào)表繪制各種圖形。2 2子站布設(shè)及監(jiān)測(cè)工程子站布設(shè)及監(jiān)測(cè)工程 子站內(nèi)設(shè)有自動(dòng)采樣和預(yù)處置系統(tǒng)、氣子站內(nèi)設(shè)有自動(dòng)采樣和預(yù)處置系統(tǒng)、氣候丈量儀器、污染物自動(dòng)分析儀器及其規(guī)范候丈量儀器、污染物自動(dòng)分析儀器及其規(guī)范設(shè)備、計(jì)算機(jī)通訊設(shè)備等。典型分站組成見設(shè)備、計(jì)算機(jī)通訊設(shè)備等。典型分站組成見圖圖10171017下頁。下頁。1、2、31、32、33、34采樣器3濾塵器4空氣枯燥器5SO2監(jiān)測(cè)器6H2S監(jiān)測(cè)器7CO監(jiān)測(cè)器8NO2監(jiān)測(cè)器9NO監(jiān)測(cè)器10O3監(jiān)測(cè)器11測(cè)塵儀12H

40、F監(jiān)測(cè)器13HC監(jiān)測(cè)器 14SO2規(guī)范源 15H2S規(guī)范源 16CO鋼瓶標(biāo)氣1 7 N O 2 規(guī) 范 源 1 8 N O 規(guī) 范 源 1 9 O 3 規(guī) 范 源2 0 、 2 1 、 2 2 、 2 3 、 2 4 、 2 5 、 2 6 穩(wěn) 壓 電 源 2 7 調(diào) 理 器28去離子水29吸收液30規(guī)范液34343332123456714151689171810191127122829301326252423222120圖10.17 子站儀器配備框圖3我國自動(dòng)監(jiān)測(cè)站概略我國自動(dòng)監(jiān)測(cè)站概略 我國我國80年代起在北京、上海、青島等年代起在北京、上海、青島等15個(gè)個(gè)城市建立了地面大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，并

41、在全國范城市建立了地面大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，并在全國范圍內(nèi)推行完善，使這項(xiàng)任務(wù)有了快速的開展。圍內(nèi)推行完善，使這項(xiàng)任務(wù)有了快速的開展。我國空氣污染指數(shù)及報(bào)告我國空氣污染指數(shù)及報(bào)告a空氣污染指數(shù)分級(jí)及其濃度限值空氣污染指數(shù)分級(jí)及其濃度限值目前進(jìn)入空氣污染指數(shù)工程定為：目前進(jìn)入空氣污染指數(shù)工程定為： 可吸入顆粒物可吸入顆粒物(PM10)； 二氧化硫二氧化硫(SO2)； 一氧化碳一氧化碳(CO)； 臭氧臭氧(O3)。表表10.6 空氣污染指數(shù)分級(jí)濃度限值空氣污染指數(shù)分級(jí)濃度限值空氣污染指數(shù)污染物濃度mg/Nm3APIPM10(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表表10.7 空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級(jí)別