固定源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

1、固定源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書目錄1.背景資料調(diào)查31.1.氮氧化物的來源31.2.氮氧化物的危害31.3.校園大氣氮氧化物污染影響因子識(shí)別32.監(jiān)測方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施42.1.監(jiān)測方案的設(shè)計(jì)42.2.監(jiān)測方案的實(shí)施4實(shí)驗(yàn)原理4預(yù)備實(shí)驗(yàn)所需儀器與試劑4實(shí)驗(yàn)步驟5樣品的測定62.3.監(jiān)測注意事項(xiàng)73.監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果與討論73.1.監(jiān)測期背景情況7采樣期間天氣情況7采樣期間車流量情況73.2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析83.3.污染評(píng)價(jià)10空氣中NO2濃度的評(píng)價(jià)10空氣中NOx 濃度的評(píng)價(jià)103.4.削減氮氧化物的建議114.思考題124.1.氮氧化物與光化學(xué)煙霧有什么關(guān)系？產(chǎn)生光化學(xué)煙霧需要哪些條件

2、？124.2.通過實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果，你認(rèn)為交通干線空氣中氮氧化物的污染狀況如何？124.3.空氣中氮氧化物日變化曲線說明什么？12本實(shí)驗(yàn)主要是了解環(huán)境空氣污染物氮氧化物是否符合現(xiàn)行環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，掌握氮氧化物測定的基本原理和方法，繪制空氣中氮氧化物的日變化曲線，并分析其對(duì)校園環(huán)境空氣質(zhì)量的影響。1. 背景資料調(diào)查1.1. 氮氧化物的來源 大氣中氮氧化物（NOx）包括多種化合物，如一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮，除二氧化氮以外，其他氮氧化物極不穩(wěn)定，遇光、濕或熱變成二氧化氮或一氧化氮，一氧化氮不穩(wěn)定又變成二氧化氮。因此大氣污染化學(xué)中的氮氧化物主要指的是一氧化氮和

3、二氧化氮。其主要來自天然過程，如生物源、閃電均可產(chǎn)生NOx。NOx的人為源絕大部分來自化石燃料的燃燒過程，包括汽車及一切內(nèi)燃機(jī)所排放的尾氣，也有一部分來自生產(chǎn)和使用硝酸的化工廠、鋼鐵廠、金屬冶煉廠等排放的廢氣，其中以工業(yè)窯爐、氮肥生產(chǎn)和汽車排放的NOx量最多。城市大氣中2/3的NOx來自汽車尾氣等的排放，交通干線空氣中NOx的濃度與汽車流量密切相關(guān)，而汽車流量往往隨時(shí)間而變化，因此，交通干線空氣中NOx的濃度也隨時(shí)間而變化。 1.2. 氮氧化物的危害  NOx對(duì)呼吸道和呼吸器官有刺激作用，是導(dǎo)致支氣管哮喘等呼吸道疾病不  斷增加的原因之一。二氧化氮、二氧

4、化硫、懸浮顆粒物共存時(shí)，對(duì)人體健康的危  害不僅比單獨(dú)NOx嚴(yán)重得多，而且大于各污染物的影響之和，即產(chǎn)生協(xié)同作用。  大氣中的NOx能與有機(jī)物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。NOx能轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，通過降水對(duì)水和土壤環(huán)境等造成危害。 1.3. 校園大氣氮氧化物污染影響因子識(shí)別  本小組監(jiān)測地點(diǎn)為圖書館和武術(shù)館之間的道路，旁邊是一個(gè)新建的人工湖，人流量和車流量較多。由于大氣污染受氣象、季節(jié)、地形、地貌等因素的強(qiáng)烈影響而隨時(shí)間變化，因此應(yīng)對(duì)校園內(nèi)各種空氣污染源、空氣污染物排放狀況及自然與社會(huì)環(huán)境特征進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)大氣污染物排放作初步估

5、算。下表1為福建師范大學(xué)旗山校區(qū)所在地氣象站今年的氣象數(shù)據(jù)，包括風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、降水量、相對(duì)濕度等，具體調(diào)查內(nèi)容如： 2. 監(jiān)測方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施 2.1. 監(jiān)測方案的設(shè)計(jì) 校園分為6個(gè)采樣點(diǎn)，按時(shí)間序列采集一天6個(gè)時(shí)段的空氣樣品，樣品采集以每分鐘0.3L的流量抽取空氣45min，同時(shí)記錄附近的車流量，并判斷氮氧化物的可能來源。采集好一個(gè)時(shí)段空氣樣品立即送回實(shí)驗(yàn)室采用鹽酸萘乙二胺分光光度法對(duì)氮氧化物含量進(jìn)行分析。2.2. 監(jiān)測方案的實(shí)施 2.2.1. 實(shí)驗(yàn)原理       最后用比色法測定

6、。  該方法的檢出限為0.01ug/mL（按與吸光度0.01相應(yīng)的亞硝酸鹽含量計(jì)）。線性范圍為0.031.6pg/mL。當(dāng)采樣體積為6L時(shí)，NOx  以二氧化氮計(jì)）的最低檢出濃度為0.01mg/m3。鹽酸萘乙二胺鹽比色法的有關(guān)反應(yīng)式如下：2.2.2. 預(yù)備實(shí)驗(yàn)所需儀器與試劑 2.2.2.1. 儀器  (1)KC-6D型大氣采樣器：流量范圍0. 0-1. 0 L/min，采用KYD-100智能孔口流量校準(zhǔn)器進(jìn)行流量校準(zhǔn)。  (2)721W型可見分光光度計(jì)。 (3)棕色多孔玻板吸收管。 (

7、4)雙球玻璃管（裝氧化劑）。 (5)干燥管。 (6)比色管：10mL。 (7)移液管：1mL。 2.2.2.2. 試劑 (1)吸收液：稱取5.0g對(duì)氨基苯磺酸于燒杯中，將50mL冰醋酸與900mL水的混合液，分?jǐn)?shù)次加人燒杯中，攪拌，溶解，并迅速轉(zhuǎn)人1000 mL容量瓶中，待對(duì)氨基苯磺酸完全溶解后，加人0.050g鹽酸蔡乙二胺，溶解后，用水定容至刻度。此為吸收原液，貯于棕色瓶中，低溫避光保存。采樣液用吸收由4份吸收原液和1份水混合配制。(2)三氧化鉻石英砂氧化管：取約20g20-40目的石英砂，用(1:2)鹽酸溶液浸泡一夜，用水洗至中性

8、，烘干。把三氧化鉻及石英砂按重量比1:40混合，加少量水調(diào)勻，放在紅外燈或烘箱里于105烘干，烘干過程中應(yīng)攪拌幾次。制好的三氧化鉻石英砂應(yīng)是松散的；若粘在一起，可適當(dāng)增加一些石英砂重新制備。將此砂裝入雙球氧化管中，兩端用少量脫脂棉塞好，放在干燥器中保存。使用時(shí)氧化管與吸收管之間用一小段乳膠管連接。 (3)亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取0.1500g亞硝酸鈉（預(yù)先在干燥器內(nèi)放置24h)溶于水，移入1000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，即配得100g/mL亞硝酸根溶液，將其貯于棕色瓶，在冰箱中保存可穩(wěn)定3個(gè)月。使用時(shí)，吸取上述溶液25.00mL于500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，即配得5

9、g/mL亞硝酸根工作液。所有試劑均需用不含亞硝酸鹽的重蒸水或電導(dǎo)水配制。 2.2.3. 實(shí)驗(yàn)步驟  2.2.3.1. 氮氧化物的采集用一個(gè)內(nèi)裝5mL采樣液用吸收的多孔玻板吸收管，接上氧化管，并使管口微 向下傾斜，朝上風(fēng)向，避免潮濕空氣將氧化管弄濕，而污染吸收液，如圖1-1所示。以每分鐘0.3L的流量抽取空氣45min。采樣高度為1.5m，將采樣點(diǎn)設(shè)在人行道上，距馬路1.5m。同時(shí)統(tǒng)計(jì)汽車流量。若氮氧化物含量很低，可增加采樣量，采樣至吸收液呈淺玫瑰紅色為止。2.2.3.2. 二氧化氮的采集與氮氧化物的采集裝置相似，但在多孔玻板吸收管不使用氧化管。 記錄采樣

10、時(shí)間和地點(diǎn)，根據(jù)采樣時(shí)間和流量，算出采樣體積。 采樣地點(diǎn)：圖書館和武術(shù)館之間的人行道：把一天分成6個(gè)時(shí)間段進(jìn)行采樣，如下所示： 2.2.4. 樣品的測定  (1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取7支10mL比色管，按表1-1配制標(biāo)準(zhǔn)系列。將各管搖勻，避免陽光直射，放置15min，以蒸餾水為參比，用1cm 比色皿，在540nm波長處測定吸光度。根據(jù)吸光度與濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用最小二乘法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程式：(2)樣品的測定：采樣后放置15min，將吸收液直接倒入1cm比色皿中，在540nm處測定吸光度。 2.3. 監(jiān)測注意事項(xiàng)  1.采樣時(shí)應(yīng)無雨無雪，風(fēng)力小于4級(jí)（5

11、.5m/s），采樣器應(yīng)距地面不小于1.5m，以減少揚(yáng)塵的影響。  2.在采樣、運(yùn)送和存放過程中，吸收管要注意避光保存，并及時(shí)測定。 3.本實(shí)驗(yàn)用水為不含亞硝酸鹽的重蒸水或電導(dǎo)水。  4.采樣過程中，若氮氧化物含量較低，可適當(dāng)增加樣品量，采樣至吸收液呈淺玫瑰紅色為止。 5.在采樣過程中，如吸收液體積縮小明顯，應(yīng)用水補(bǔ)充到原來的體積（事先做好標(biāo)線），切勿將吸收液倒吸到儀器里。 6.正確連接吸收管與大氣采樣器。  7.正確使用可見分光光度計(jì)，注意開蓋預(yù)熱，比色皿與儀器配套使用。3. 監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果與討論3.1. 監(jiān)測期背景情況 3.

12、1.1. 采樣期間天氣情況  2011年5月30日，天氣晴朗，陽光明媚，微風(fēng)，白天氣溫18-33。 3.1.2. 采樣期間車流量情況3.2. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析  根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程和樣品吸光度值，計(jì)算出不同時(shí)間空氣樣品中氮氧化物的濃度，繪制氮氧化物濃度隨時(shí)間變化的曲線，并說明汽車流量對(duì)交通干線空氣中氮氧化物濃度變化的影響。 據(jù)公式：氮氧化物濃度等于（A-Ao）-a / (b*V*0.76) 其中，  由Y=0.196x+0.0023得：a=0.196，b=0.0023  V換算為參比狀態(tài)下（25，1.01

13、*105Pa）的采樣體積為：13.5L。分別算出二氧化氮和氮氧化物的濃度，填入上表，進(jìn)而做出其濃度的日變化曲線，如下所示：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析： 1. 由于儀器問題導(dǎo)致不能精準(zhǔn)地確保采樣器兩側(cè)的采樣流量相等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)有偏差，但是主要看兩側(cè)氣泡量大小，使其左右流量一致。2.采樣時(shí)有太陽直射，可能會(huì)導(dǎo)致吸收液部分分解，從而我們測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)偏小。  3.由于我們小組所在的采樣地點(diǎn)位于圖書館與武術(shù)館附近，距離實(shí)驗(yàn)室較遠(yuǎn)，從實(shí)驗(yàn)室到采樣點(diǎn)的過程中導(dǎo)致吸收液分解。  4.采樣嘴與采樣瓶之間的連接管太長，出現(xiàn)采樣誤差。 5.由于公路非常寬廣，車輛幾乎在路中間行駛，距離我們路邊的采樣

14、器有一定的距離，雖然有很多的機(jī)動(dòng)車，但氮氧化物的量還是會(huì)吸收很少；并且微風(fēng)拂過，氮氧化物會(huì)擴(kuò)散，從而被稀釋，致使氮氧化物的濃度變小。  3.3. 污染評(píng)價(jià) 3.3.1. 空氣中NO2濃度的評(píng)價(jià)根據(jù)福州市城市環(huán)境規(guī)劃（修編）(2001.6)，監(jiān)測區(qū)所在區(qū)域大氣功能區(qū)劃為二類區(qū)，環(huán)境空氣質(zhì)量執(zhí)行GB3095-1996環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)GB3095-1996環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，二氧化氮的一小時(shí)平均值的濃度限值為0.24mg/m3，而今監(jiān)測的二氧化氮最大的一小時(shí)為20.27 ug/m3，小于標(biāo)準(zhǔn)限值，故符合環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 3

15、.3.2.  濃度的評(píng)價(jià)空氣中的氮氧化物與車流量呈正比關(guān)系，但其又受到時(shí)間的影響、日照的影響，早晨8：00左右處于上學(xué)高峰期，車輛較多，但多屬于自行車，無氮氧化物排放，而我們的實(shí)驗(yàn)是從10:16開始，這個(gè)時(shí)段接近學(xué)生上課時(shí)間，且學(xué)生上課的交通工具為自行車與電動(dòng)車，所以沒有污染物的排放，只有老師的車或者校車，會(huì)有少許的氮氧化物排放。  隨著車流量的減少，同時(shí)氮氧化物的轉(zhuǎn)化，空氣中的氮氧化物濃度一直很低，直至中午又是上下課的高峰期，氮氧化物的含量會(huì)增加，即13:00左右達(dá)到最大值，因此此時(shí)的日照最強(qiáng)，此后空氣中的氮氧化物又開始下降，最后保持相對(duì)穩(wěn)定的濃度，下圖為NOx-車流量關(guān)

16、系圖，由圖可以看出，氮氧化物濃度與車流量有關(guān)，但它們的關(guān)系并非呈簡單的一一對(duì)應(yīng)的正比關(guān)系。要充分考慮不同車種所排放的尾氣，某些時(shí)段雖然車流量大，但有些車排放的尾氣含有的氮氧化物濃度并不大，另外，也要充分考慮到氮氧化物日變化曲線受到時(shí)間的影響、日照的影響。3.4. 削減氮氧化物的建議  （1）本實(shí)驗(yàn)是在校園中測定氮氧化物含量，其主要來源為機(jī)動(dòng)車。因而重要的是減少流動(dòng)污染源的氮氧化物排放量，制定嚴(yán)厲的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)和車輛管理措施。一種減少流動(dòng)污染源排放氮氧化物的辦法是在校園發(fā)展有軌電車或無軌電車。電車不僅具有零排放、無污染、噪聲低、加速快、爬坡好、投資運(yùn)營成本低的特點(diǎn)，而且可以緩解石油

17、緊缺的壓力。另外，嚴(yán)格控制車輛質(zhì)量。機(jī)動(dòng)車污染排放的數(shù)量與發(fā)動(dòng)車是否處于正常的工作狀態(tài)密切相關(guān)，因而要加強(qiáng)車輛的檢修，加速淘汰不符合排放標(biāo)準(zhǔn)的車輛，以保證在用車的最佳車況和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)。對(duì)已超過使用壽命的車輛，特別是污染嚴(yán)重的車輛，必須強(qiáng)制將其淘汰。 （2）在全國范圍內(nèi)，削減氮氧化物的建議主要有： 第一，實(shí)施多指標(biāo)綜合管理。就我國目前氮氧化物的污染狀況而言，應(yīng)該盡早形成覆蓋二氧化氮、臭氧、細(xì)顆粒物以及酸沉降等多項(xiàng)控制指標(biāo)的綜合指標(biāo)體系，實(shí)施氮氧化物的多目標(biāo)管理，從一次污染物到二次污染物進(jìn)行全生命周期控制。    第二，開展氮氧化物區(qū)域聯(lián)防

18、聯(lián)控。存在嚴(yán)重氮氧化物污染問題的地區(qū)，有必要制定區(qū)域?qū)用娴牡趸镂廴韭?lián)防聯(lián)控政策，建立污染源協(xié)調(diào)和管理機(jī)制，從而有效地解決區(qū)域整體的環(huán)境污染問題。    第三，加強(qiáng)企業(yè)排污監(jiān)管。結(jié)合氮氧化物總量控制目標(biāo)加強(qiáng)企業(yè)監(jiān)督，督促其嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)。通過環(huán)境信息披露制度，在政府、企業(yè)與公眾之間形成相輔相成的良性互動(dòng)，達(dá)到更好的污染防治效果。    第四，推行經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。在我國氮氧化物的防控工作中引入市場化的經(jīng)濟(jì)政策，使命令控制方式和市場化機(jī)制互相補(bǔ)充。在實(shí)施氮氧化物排放總量控制時(shí)，配套實(shí)施相應(yīng)的減排激勵(lì)政策，鼓勵(lì)多減排、早減排、盡快實(shí)施氮氧化物排污收稅和排污削減量交易等措施。 4. 思考題 4.1. 氮氧化物與光化學(xué)煙霧有什么關(guān)系？產(chǎn)生光化學(xué)煙霧需要哪些條件？ 答：大氣中的HC和NOx 等為一次污染物，在太陽光中紫外線照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，衍生種種二次污染物，由一次污染物和二次污染物的混合物（氣體和顆粒物）所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱之為光化學(xué)煙霧。  光化學(xué)煙霧形成主要有三個(gè)階段： 1. NO2光解導(dǎo)致O3形成；（氮氧化物是罪魁禍?zhǔn)祝?#160;2. 丙烯等碳?xì)浠衔锉籋·、HO·、O3等氧化生成醛、酮中間產(chǎn)物，進(jìn)而生成