环境监测课程之空气和废气监测
环境监测 第3章(2)——空气和废气监测
低温冷凝采样器
5、自然积集法
① 原理：利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采 集大气中的被测物质。 ②影响因素： 概念：大气中自然降落于地面的颗粒物
降 尘 干法：不加水，用标准集尘器，利于尘自然降落其中 试 样 采 集
湿法：在圆筒形玻璃缸中加入一定量的水
标准集尘器示意图
干法采样集尘器示意图
吸收液的吸收原理：
气体分子溶解于溶液中的物理作用； 气体分子和溶液发生化学反应。
吸收液的选择原则？ 与被采集的物质发生化学反应快或对其溶解度大；
污染物质被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满 吸收管的类型 :
足分析测定所需时间的要求； 气泡吸收管：适宜采集气态、蒸气态物质
冲击式吸收管：适宜采集气溶胶态物质 多孔筛板吸收管（瓶）：多元化
1.采集气态和蒸气态污染物质效率的评价方法
绝对比较法 相对比较法
c1 K 100% c0
c1 K 100% c1 c2 c3
2.采集颗粒物效率的评价方法 用另一个已知采样效率高的方法同时采样，或串联在后面
进行比较得知。
五、采样记录
被测污染物的名称及编号；
采样地点和采样时间；
Hale Waihona Puke 多孔筛板吸收管4. 二氧化硫的测定方法
①四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法 空气中的SO2被四氯汞钾溶液吸收后，生成稳定的二氯亚 硫酸盐络合物，该络合物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，可用分光光度
法比色定量。 ②甲醛缓冲液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法
燃料燃烧过程中NOx的形成机理 ① 燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成 NOx，即 含氮化合物+O2→NOx。 ② 燃烧过程中空气中的 N2 在高温（ >2100℃ ）条件下氧化 生成NOx。其机理为链反应机制：
环境化学 第三章空气与废气监测
粒子状态污染物
粒子状态污染物：即颗粒物，是分散在大
气中的微小固体和液体颗粒，粒径多在0.01100μm之间,是一个复杂的非均匀体系。
对动植物的危害
• 美国蒙塔那洲一铜冶炼厂排出大量SO2、 As2O3，污染周围牧草，草中含砷400PPm, 使在24Km内的羊群大量死亡。
• 臭氧使美国每年森林农作物经济损失超过30 亿美元
• 哥伦比亚的炼铜厂SO2污染，使该厂南部52 英里内30％的树木，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能腐蚀暴露于空气中的金属制品，使 皮革、纸张、纺织品变脆；
• H2S能使白色铅涂料变成黑色； • 光化学烟雾能使橡胶轮胎龟裂、电镀层加
速腐蚀； • 高浓度的NOx能使尼龙织品分解。
对大气的影响
改变大气的性质和气候的形式
• 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）
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、交通密集区、清洁 区等不同功能区
(2) 再根据具体污染情况，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
2. 网格布点法
•适用于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区 •将监测区域划分成若干均匀网状方格，采样点设在两 条直线的交点处或方格中心
家庭炉灶与取暖设备排气 室内空气污染源
《环境监测》第三章 空气和废气监测(1)(中英混合)
7、 坎普尔（印度）
128
8、雅加达（印尼）
115
9、沈阳（中国）
112
10、 郑州（中国）
108
11、 济南（中国）
104
12、 兰州（中国）
101
13、 北京（中国）
99
14、 太原（中国）
98
15、 艾哈迈达巴德（印度） 98
Dry Clean Air： Atmospheric moisture and impurities in the air
is removed is called the dry-cleaning air. Nitrogen, oxygen, argon atmosphere accounted for 99% of total volume.
Vapor：Mainly from the oceans, rivers, lakes and other wet surface evaporation and plant transpiration.
Solid impurities：Suspended smoke
particles in the atmosphere,
Atmospheric pollution:
火山爆发（ Volcanic eruptions）
森林火灾（ Forest fires）
人工源（ Artificial source ）
洛杉机烟雾（ Los Angeles smog）
大气污染（Air Pollution）
世界十大污染城市
（The world‘s ten most polluted cities）
range (such as urban, regional) then use the "atmosphere". Atmospheric composition: 90km or less in the atmosphere, there
环境监测课件第三部分空气和废气监测技术
紫外一可见分光光度法(UV)基本原理
2. 定量分析方法: ▪ 标准曲线法 ▪ 适用范围:
• 样品易模拟 • 批量样品
▪ 配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定被长的单色光作 用下，测得其吸光度分，然后以吸光度为纵坐标．以浓度 为横坐标作图。若该溶液遵守朗伯—比尔定律，即划出一 直线。此直线称为标推曲线。在测未知浓度的溶液时，只 要在相同测定条件下测得其吸光度，即可由标准曲线上查 得其未知液的浓度
▪ 适用范围:光电管的光谱响应特性(所适用的波长范围)取决 于光敏阴极上的敏化物质的种类，即不同的光敏材料，光 谱响应特性不同，所以在不同的光谱区域的分析工作，应 选用相应类型的光电管。例如，铯—锑光电管可适用紫 外—可见吸收光谱分析，灵敏区为400一550nm
3.1.3 紫外及可见分光光度计
3.1.3 紫外及可见分光光度计
紫外一可见分光光度法(UV)基本原理
1. 简介: ▪ 紫外可见分光光度法是基于通过测定被测液对紫外
可见光的吸收来测定物质成分和含量的方法 ▪ 分子内部运动的方式有三种，即电子相对于原子核
的运动；原子在平衡位置附近的振动和分子本身绕 其重心的转动，因此相应于这三种不同运动形 式．分子具有电子能级、振动能级和转动能级 ▪ 当分子从外界吸收能量后，产生电子跃迁，即分子 最外层电子(或价电子)基态跃迁到激发态
▪ 光电倍增管 ▪ 工作原理: 利用光电发射和二次电子发射作
用将光电流放大
3.1.3 紫外及可见分光光度计
▪ 注意
• 疲劳效应
▪ 所谓疲劳效应即当光电转换器受光太强或连续受光时 间过长时，其电流很快上升至一较高值，然后降下来， 失去正常的响应
• 暗电流
▪ 它指的是在没有光照时，所通过的很微弱的电流，它 是由于光电管或光电倍增管的阴极热电子发射而产生 的，暗电流越小，光电管质量越好,设置一个补偿电路， 以消除暗电流的影响
华北理工环境监测教案03空气和废气监测-3气态和蒸汽态污染物的测定(二)
第十二讲课程名称：《环境监测》第周，第12 讲【教学过程和教学内容】三、一氧化碳的测定来源：石油、煤炭燃烧不充分时产生的产物，汽车排气，自然灾害如火山爆发、森林内火灾等。
危害：一氧化碳为无色、无味的有毒气体，易与人体中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输氧能力降低，造成缺氧症。
轻度中毒时头痛、疲倦、恶心、头晕等；中毒严重时心悸亢进、昏睡、窒息等，能导致死亡。
（一）非分散红外吸收法1.原理：当CO、CO2等气态分子受到红外辐射（1—25 m）照射时，将吸收各自特征波长的红外光，引起分子振动能级和转动能级的跃迁，产生振动-转动吸收光谱，即红外光谱。
在一定条件下，吸收光谱的峰值（吸光度）与气态物质浓度之间的关系符合朗伯-比尔定律，因此可确定气态物质的浓度。
2.非分散红外吸收法CO监测仪：计算公式：CO(mg/m3)=1.25C其中：C—记录仪记录的CO浓度；1.25—标准状态下由ppm换算成mg/m3的换算系数。
（二）气相色谱法1.气相色谱的基本知识：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。
基于不同物质在相对运动的两相中具有不同分配系数，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，依次送入检测器测定，达到分离、分析各组分的目的。
按两相所出状态分类：用气体作流动相时，称为气相色谱；用液体作流动相时，称为气相色谱。
气相色谱分析常用的检测器有：热导检测器（TCD）、氢火焰离子化检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）和火焰光度检测器。
2.一氧化碳的测定：大气中的一氧化碳、二氧化碳和甲烷等经TDX-01碳分子筛柱分离后，于氢气流中在镍催化剂（360±10℃）作用下，一氧化碳、二氧化碳均可经催化加氢转化为甲烷，然后，用FID检测。
（三）汞置换法汞置换法也称为间接冷原子吸收法，其原理为一氧化碳置换等量的汞，反应式为：CO(g)+HgO(s) 180—2000C Hg(g)+CO2(g)。
环境监测---第三章 空气和废气监测(3.4)
1、盐酸萘乙二胺分光光度法
➢1）特点 ➢2）原理 ➢3）酸性高锰酸钾溶液氧化法 ➢4）三氧化铬－石英砂氧化法 ➢5）注意事项
1）特点： 采样和显色同时进行，操作简
便，灵敏度高，是国内外普遍采用 的方法。可分别测定NO、NO2、 和NOx总量。
2）原理
➢ 用冰乙酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二 胺配成吸收液。采样时大气中的NOX经氧化 管后以NO2的形式被吸收，生成亚硝酸和硝 酸，再与吸收液中的对氨基苯磺酸起重氮化 反应，最后与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰 红色的偶氮化合物，其颜色深浅与气样中 NO2浓度成正比，可用分光光度法定量。
Va—测定时所取气样吸收液体积，mL。
(mg / m3 )
定量分析方法
①标准曲线法：
先配制相同基体的含有不同浓度待测元素的系列标准溶液， 分别测其吸光度，以扣除空白值之后的吸光度为纵坐标，对应 的标准溶液浓度为横坐标绘制标准曲线。在同样操作条件下测 定试样溶液的吸光度，从标准曲线查得试样溶液的浓度。
➢ 该方法将浸渍吸收液的滤纸自然暴露于大气中采样， 对比前一种方法，不需要抽气动力，并且由于采样 时间长(七天到一个月)，测定结果能较好地反映大气 中氟化物平均污染水平。
3.4.5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、
➢一、 来源、存在状态及毒性 ➢1、来源
天然源：闪电，豆类植物的根瘤菌 有固氮作用，森林火灾，火山爆发
人工源：燃料燃烧，汽车尾气 ➢2、存在状态
NOX: N2O， NO，N2O3，NO2， N2O4，N2O5， NO3－
3.4.2氮氧化物(NOx)的测定
环境监测教案11空气和废气监测2
第十一讲续第三章空气和废气监测课程名称：《环境监测》第周，第11 讲【教学过程和教学内容】第四节气态和蒸汽态污染物的测定一、SO2的测定例行监测必测项目。
最高限值（mg/m3，三级）：年平均0.10，日平均0.25，1小时平均0.70。
主要来源：煤烟型污染典型污染：化学烟雾和酸雨。
方法类别：分光光度法、紫外荧光法、电导法、库仑滴定法和火焰光度法等。
本讲讲授：分光光度法两个GB法：四氯汞盐-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法（GB/T8970-1988）；甲醛吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法(GB/T15262-1994)。
1．测定原理主要区别：SO2的吸收剂不同。
1）四氯汞钾（TCM）液；2）甲醛缓冲液。
1）四氯汞钾（TCM）作吸收剂氯化钾+氯化汞→吸收液。
二氧化硫+四氯汞钾→稳定的二氯亚硫酸盐络合物二氯亚硫酸盐络合物+甲醛→羟甲基磺酸羟甲基磺酸+盐酸副玫瑰苯胺（品红，PRA）→紫红色化合物【schiff，席夫反应】，分光光度法测定A。
反应式见p171。
【[教材提法]按所用盐酸副玫瑰苯胺使用液含磷酸的多少，分为两种操作方法。
方法一：含磷酸量少，最后溶液的pH值为1.6±0.1，紫红色，λmax=548 nm；方法二：含磷酸量多，最后溶液的pH值为1.2±0.1，紫红色，λmax=575 nm；。
【讨论】GB8970-88无此内容，教材后附的实验步骤也无此内容，在方法的而研究进程中有此提法，现国标采用方法二。
【标准原文】标准曲线的绘制取8支具塞比色管，按下表配制标准色列盐酸副玫瑰苯胺溶液(2.14)，摇匀。
当室温为15-20℃，显色30min；室温为20～25℃，显色20min，室温为25～30℃，显色15min。
用10mm比色皿，在波长575nm处，以水为参比，测定吸光度。
2）甲醛缓冲液为吸收剂：SO2+甲醛缓冲溶液吸收→羟甲基磺酸加成化合物；加入氢氧化钠使加成化合物分解，放出SO2；SO2+盐酸副玫瑰苯胺→紫红色化合物，λmax=577nm。
环境监测技术—大气和废气监测(教案).docx
《环境监测技术》教案月日月M月U月日授课时间周星期周星期周星期周星期班级节次教学课题第三章、大气和废气监测第一节、概述教学1=1的了解人气及其组成、明确人气污染物的危害性课堂类型单一型教学重点了解人气及其组成教学难点人气污染物的危害性教学方法讲述法教具准备无参考书《环境监测》奚旦立高等教育岀版社教学过程及时教学内容教学运用间分配90分§3-1概述一、大气的组成及大气污染1.大气我们通常所说的大气是指从地球表面到1000-1400Km的人气圈内的空气。
有时称之为“大气”，有时乂称之为“空气”，实际上，在自然科学中“大气”和“空气”是同义词，【天1为二者并无实质性差别。
但在研究人气污染时，由于车间、厂区等局部地区的空气污染与人区域、全球性的空气污染标准与评价标准方法不同。
因此，用于车间、居室等小范围时，称为空气，用于区域性的人范围则用“人气”。
对于环境污染来说，我们所研究的“大气”是指占大气总质最95% 左右的从地面到12Km处的空气(大气总质量为6000亿吨，相当于地球质量的百万分之一，即人们所说的对流层。
尤其贴近地l-2Km范围内的人气是我们人气污染监测说要研究的主要对象。
2.大气的组成人气的组成很复杂，他是多种气体的混合物。
就其成分来说可以分为恒定的、可变的、不定的三种组分。
(1)恒定成分：主要由2(78. 09%)、02(20.94%)、Ar(0・93%)、He、Ne、Kr. Xe、Rn等稀有气体组成，他们占总体积的99. 94%以上。
这一组分的比例在地球上任何地方可以看作是恒定的。
(2)可变纽分：CO?和ILOo 一般情况下的CO?含量为0. 02〜0. 04%, 比0的含量为0〜4%,这些组分在空气中的含量是随季节、气象条件的变化而变化的，也随人们的生产和生活活动的影响而变化。
含有上述恒定和可变组分的大气，我们认为是纯净洁净的大气。
干燥大气不包括水蒸汽，但在低层大气中水蒸汽是一个重要组成，它的浓度在较人范围内变化，可以湿度表示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
五、空气中污染物的时空分布特点
与其他环境要素中的污染物质相比较，空 气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特 点。
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。
第二节 空气污染监测方案的制订
一、监测目的
▪ 通过对环境空气中主要污染物质进行定期或连续 地监测，判断空气质量是否符合《环境空气质量 标准》或环境规划目标的要求，为空气质量状况 评价提供依据。
钢铁厂 有色金属冶炼厂 焦化厂
石油化工厂 氮肥厂 磷肥厂 氯碱厂 化学纤维厂 硫酸厂 合成橡胶厂 农药厂 冰晶石厂
烟尘、SO2、NOx、CO、苯并芘等
烟尘、SO2、CO、氧化铁尘、氧化锰尘、锰尘等 烟尘(Cu、Cd、Pb、Zn等重金属)、SO2等 烟尘、SO2、CO、H2S、酚、苯、萘、烃类等
SO2、H2S、NOx、氰化物、氯化物、烃类等 烟尘、NOx、CO、NH3、硫酸气溶胶等 烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶等 氯气、氯化氢、汞蒸气等 烟尘、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等 SO2、NOx、砷化物等 烯烃类、丙烯腈、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯化甲烷等 砷化物、汞蒸气、氯气、农药等 氟化氢等
NO2对呼吸器官有刺激 性，臭可氧引对起鼻肺子水、肿咽、喉慢、性肺支 等气呼管吸炎器等官疾有病刺，激若作与用SO，2共运 动存时，则则吸危入害更更严重重。。
三、空气污染源
（一）工业企业排放的废气
部门 电力 冶金
化工
机械 轻工 建材
表3.1 各类工业企业向空气排放的主要污染物
企业类别
排出主要污染物
火力发电厂
▪ 为研究空气质量的变化规律和发展趋势、开展空 气污染的预测预报以及研究污染物迁移转化情况 提供基础资料。
▪ 为政府环保部门执行环境保护法规、开展空气质 量管理及修订空气质量标准提供依据和基础资料。
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
测
空
气
降 水
pH、电导率
监
测
K+、Na+、Ca2+、 Mg2+、NH4+、 SO42－、NO3－、Cl－
四、监测站(点)的布设
（一）布设采样站(点)的原则和要求
（二）采样站(点)数目的确定
表3.3 我国空气环境污染例行监测采样点设置数目
市区人口/万人 <50
50～100 100 ～ 200 200 ～ 400
图片来源：国家地理杂志
空气污染对人体健康的危害
1. 大气颗粒物 2. 二氧化硫 3. 一氧化碳 4. 氮氧化物 5. 光化学氧化剂
颗粒物的大小决定其沉 积于呼吸道中的位置；化学 组成决定沉积位置上对组织 的影损响害。肝脏。且由于SO2 通常与多种污染物共存， 吸入之所后有产大生气的污复染合物作中用散布 最危广害的更一大种。，严重阻碍血液 输氧，引起缺氧中毒。
环境监测与治理
主 讲：原金海 博士 副教授 授课专业：化学10，应化10 电 话：15923369074
第三章 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订 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
三、监测项目
表3.2 空气污染常规监测项目
类 别
必测项目
按地方情况增加的必 测项目
选测项目
空 气 污 染 物 监
TSP、SO2、 NOx、硫酸盐 化速率、灰尘 自然沉降量
CO、总氧化剂、总 烃、PM10、F2、HF、 B(a)P、Pb、H2S、光 化学氧化剂
CS2、Cl2、氯化氢、硫酸雾、 HCN、NH3、Hg、Be、铬酸 雾、非甲烷烃、芳香烃、苯 乙烯、酚、甲醛、甲基对硫 磷、异氰酸甲酯等
第一节 空气污染基本知识
一、大气、空气和空气污染
对人类有影响的： 距地面10km
氮78.06% 氧20.95%
氩0.93%
其他气体
地球
大气
<0.1%
半径
厚度 有害物质：
烟尘、二氧化硫、氮氧 化物、一氧化碳、碳氢 化合物等
二、空气污染的危害
空气污染对人体的 危害途径：呼吸道吸入； 随食物和饮水摄入；体 表接触侵入。
监测项目 二氧化硫
二氧化氮 (或氮氧化物) 总悬浮颗粒物
灰尘自然沉降量 硫酸盐化速率
采样时间和频率
隔日采样，每天连续采样24±0.5 h， 每月14～16 d，每年12个月 同二氧化硫
隔双日采样，每天连续采样24±0.5 h， 每月5～6 d，每年12个月 每月采样30±2 d，每年12个月
大气稳定度 不稳定 中性 稳定
最大浓度出现位置(相当于烟囱高度的倍数) 5 ～ 10 20左右 40以上
五、采样频率和采样时间
▪ 采样频率系指在一个时段内的采样次数。
▪ 采样时间指每次采样从开始到结束所经历的时 间。
▪ 二者要根据监测目的、污染物分布特征、分析 方法灵敏度等因素确定。
表3.6 国家环保局颁布的城镇空气质量采样频率和时间
机械加工厂 仪表厂
烟尘等 汞蒸气、氰化物等
灯泡厂 造纸厂
水泥厂
烟尘、汞蒸气等 烟尘、硫醇、H2S等
水泥尘、烟尘等
（二）交通运输工具排放的废气 （三）室内空气污染源
四、空气中的污染物及其存在状态
（一）分子状态污染物
（二）粒子状态污染物
粒径大于l0μm的颗粒物能较快地沉降到地 面上，称为降尘。
粒径小于10μm的颗粒物(PM10)可长期飘浮 在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘（IP）。
>400
SO2、NOx、TSP 3 4 5 6 7
灰尘自然沉降量 ≥3
4～8 8 ～ 11 12 ～ 20 20 ～ 30
硫酸盐化速率 ≥6
6 ～ 12 12 ～ 18 18 ～ 30 30 ～ 40
表3.4 WHO推荐的城市空气自动监测站(点)数目
市区人口/万人 可吸入颗粒物 SO2
≤100
2
2
NOx 氧化剂 CO 风向、风速
1
1
1
1
100 ～ 400
5
5
2
2
2
2
400 ～ 800
8
8
4
3
4
2
>800
10
10
5
4
5
3
（ห้องสมุดไป่ตู้）采样站(点)布设方法 1. 功能区布点法 2. 网格布点法 3. 同心圆布点法 4.扇形布点法
图3.1 网格布点法
图3.2 同心圆布点法
表3.5 50m高烟囱排放污染物最大地面浓度出现位置与气象条件的关系