固定源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測實訓指導書

1、固定源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測實訓指導書目錄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別32.監(jiān)測方案的設(shè)計與實施42.1.監(jiān)測方案的設(shè)計42.2.監(jiān)測方案的實施4實驗原理4預(yù)備實驗所需儀器與試劑4實驗步驟5樣品的測定62.3.監(jiān)測注意事項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.實驗數(shù)據(jù)及分析83.3.污染評價10空氣中NO2濃度的評價10空氣中NOx 濃度的評價103.4.削減氮氧化物的建議114.思考題124.1.氮氧化物與光化學煙霧有什么關(guān)系？產(chǎn)生光化學煙霧需要哪些條件

2、？124.2.通過實驗測定結(jié)果，你認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本實驗主要是了解環(huán)境空氣污染物氮氧化物是否符合現(xiàn)行環(huán)境質(zhì)量標準的規(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間而變化，因此，交通干線空氣中NOx的濃度也隨時間而變化。 1.2. 氮氧化物的危害  NOx對呼吸道和呼吸器官有刺激作用，是導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，對人體健康的危  害不僅比單獨NOx嚴重得多，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能與有機物發(fā)生光化學反應(yīng)，產(chǎn)生光化學煙霧。NOx能轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，通過降水對水和土壤環(huán)境等造成危害。 1.3. 校園大氣氮氧化物污染影響因子識別  本小組監(jiān)測地點為圖書館和武術(shù)館之間的道路，旁邊是一個新建的人工湖，人流量和車流量較多。由于大氣污染受氣象、季節(jié)、地形、地貌等因素的強烈影響而隨時間變化，因此應(yīng)對校園內(nèi)各種空氣污染源、空氣污染物排放狀況及自然與社會環(huán)境特征進行調(diào)查，并對大氣污染物排放作初步估

5、算。下表1為福建師范大學旗山校區(qū)所在地氣象站今年的氣象數(shù)據(jù)，包括風向、風速、氣溫、氣壓、降水量、相對濕度等，具體調(diào)查內(nèi)容如： 2. 監(jiān)測方案的設(shè)計與實施 2.1. 監(jiān)測方案的設(shè)計 校園分為6個采樣點，按時間序列采集一天6個時段的空氣樣品，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。采集好一個時段空氣樣品立即送回實驗室采用鹽酸萘乙二胺分光光度法對氮氧化物含量進行分析。2.2. 監(jiān)測方案的實施 2.2.1. 實驗原理       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）。線性范圍為0.031.6pg/mL。當采樣體積為6L時，NOx  以二氧化氮計）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)備實驗所需儀器與試劑 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智能孔口流量校準器進行流量校準。  (2)721W型可見分光光度計。 (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對氨基苯磺酸于燒杯中，將50mL冰醋酸與900mL水的混合液，分數(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。使用時氧化管與吸收管之間用一小段乳膠管連接。 (3)亞硝酸鈉標準溶液：準確稱取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個月。使用時，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水配制。 2.2.3. 實驗步驟  2.2.3.1. 氮氧化物的采集用一個內(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，將采樣點設(shè)在人行道上，距馬路1.5m。同時統(tǒng)計汽車流量。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、時間和地點，根據(jù)采樣時間和流量，算出采樣體積。 采樣地點：圖書館和武術(shù)館之間的人行道：把一天分成6個時間段進行采樣，如下所示： 2.2.4. 樣品的測定  (1)標準曲線的繪制：取7支10mL比色管，按表1-1配制標準系列。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)吸光度與濃度的對應(yīng)關(guān)系，用最小二乘法計算標準曲線的回歸方程式：(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  1.采樣時應(yīng)無雨無雪，風力小于4級（5

11、.5m/s），采樣器應(yīng)距地面不小于1.5m，以減少揚塵的影響。  2.在采樣、運送和存放過程中，吸收管要注意避光保存，并及時測定。 3.本實驗用水為不含亞硝酸鹽的重蒸水或電導水。  4.采樣過程中，若氮氧化物含量較低，可適當增加樣品量，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)用水補充到原來的體積（事先做好標線），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，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，白天氣溫18-33。 3.1.2. 采樣期間車流量情況3.2. 實驗數(shù)據(jù)及分析  根據(jù)標準曲線回歸方程和樣品吸光度值，計算出不同時間空氣樣品中氮氧化物的濃度，繪制氮氧化物濃度隨時間變化的曲線，并說明汽車流量對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，進而做出其濃度的日變化曲線，如下所示：實驗數(shù)據(jù)分析： 1. 由于儀器問題導致不能精準地確保采樣器兩側(cè)的采樣流量相等，導致數(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.采樣時有太陽直射，可能會導致吸收液部分分解，從而我們測得的實驗數(shù)據(jù)會偏小。  3.由于我們小組所在的采樣地點位于圖書館與武術(shù)館附近，距離實驗室較遠，從實驗室到采樣點的過程中導致吸收液分解。  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，雖然有很多的機動車，但氮氧化物的量還是會吸收很少；并且微風拂過，氮氧化物會擴散，從而被稀釋，致使氮氧化物的濃度變小。  3.3. 污染評價 3.3.1. 空氣中NO2濃度的評價根據(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)量標準二級標準。 根據(jù)GB3095-1996環(huán)境空氣質(zhì)量標準二級標準，二氧化氮的一小時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為20.27 ug/m3，小于標準限值，故符合環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準。 3

15、.3.2.  濃度的評價空氣中的氮氧化物與車流量呈正比關(guān)系，但其又受到時間的影響、日照的影響，早晨8：00左右處于上學高峰期，車輛較多，但多屬于自行車，無氮氧化物排放，而我們的實驗是從10:16開始，這個時段接近學生上課時間，且學生上課的交通工具為自行車與電動車，所以沒有污染物的排放，只有老師的車或者校車，會有少許的氮氧化物排放。  隨著車流量的減少，同時氮氧化物的轉(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，氮氧化物的含量會增加，即13:00左右達到最大值，因此此時的日照最強，此后空氣中的氮氧化物又開始下降，最后保持相對穩(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間的影響、日照的影響。3.4. 削減氮氧化物的建議  （1）本實驗是在校園中測定氮氧化物含量，其主要來源為機動車。因而重要的是減少流動污染源的氮氧化物排放量，制定嚴厲的汽車尾氣排放標準和車輛管理措施。一種減少流動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、投資運營成本低的特點，而且可以緩解石油

17、緊缺的壓力。另外，嚴格控制車輛質(zhì)量。機動車污染排放的數(shù)量與發(fā)動車是否處于正常的工作狀態(tài)密切相關(guān)，因而要加強車輛的檢修，加速淘汰不符合排放標準的車輛，以保證在用車的最佳車況和污染物排放標準達標。對已超過使用壽命的車輛，特別是污染嚴重的車輛，必須強制將其淘汰。 （2）在全國范圍內(nèi)，削減氮氧化物的建議主要有： 第一，實施多指標綜合管理。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、細顆粒物以及酸沉降等多項控制指標的綜合指標體系，實施氮氧化物的多目標管理，從一次污染物到二次污染物進行全生命周期控制。    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，加強企業(yè)排污監(jiān)管。結(jié)合氮氧化物總量控制目標加強企業(yè)監(jiān)督，督促其嚴格執(zhí)行排放標準。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，達到更好的污染防治效果。    第四，推行經(jīng)濟激勵。在我國氮氧化物的防控工作中引入市場化的經(jīng)濟政策，使命令控制方式和市場化機制互相補充。在實施氮氧化物排放總量控制時，配套實施相應(yīng)的減排激勵政策，鼓勵多減排、早減排、盡快實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. 氮氧化物與光化學煙霧有什么關(guān)系？產(chǎn)生光化學煙霧需要哪些條件？ 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，稱之為光化學煙霧。  光化學煙霧形成主要有三個階段： 1. NO2光解導致O3形成；（氮氧化物是罪魁禍首） 2. 丙烯等碳氫化合物被H·、HO·、O3等氧化生成醛、酮中間產(chǎn)物，進而生成