臭氧的測定知識點(diǎn)

《環(huán)境監(jiān)測》電子教材臭氧的測定一、 空氣中臭氧的現(xiàn)狀來源及危害1、 空氣中臭氧的來源臭氧(03)，相對分子質(zhì)量為48,密度是2.14g/L(0°C，0.1MP)，沸點(diǎn)是-111°C，熔點(diǎn)是-192°C。臭氧分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，在常溫下可自行分解為氧氣。在常溫下，它是一種有特殊臭味的淡藍(lán)色氣體。在常溫、常態(tài)、常壓下，較低濃度的臭氧是無色氣體，當(dāng)濃度達(dá)到15%時(shí)，呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧可溶于水，在常溫常態(tài)常壓下臭氧在水中的溶解度比氧高約13倍，比空氣高25倍。在地球的高層大氣層一一平流層中，存在著天然的低濃度臭氧。在這一高層大氣中，來自太陽的紫外線將氧分子(02)分解為兩個(gè)單獨(dú)的氧原子。每個(gè)單獨(dú)的氧原子又與一個(gè)氧分子相結(jié)合，從而形成臭氧。平流層臭氧被稱為"有益的”臭氧，因?yàn)樗梢员Ｗo(hù)地球表面免受有害紫外線的照射。臭氧也會出現(xiàn)在對流層，即大氣層的最底層。對流層臭氧(通常被稱為"有害〃臭氧)是人為產(chǎn)物，它是內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電廠造成的空氣污染所引起的。汽車廢氣和工業(yè)排放物會釋放出一系列氮氧化物氣體(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，這些都是燃燒汽油和煤的副產(chǎn)物。在春末、夏季和初秋陽光燦爛的高溫天氣條件下，NOx和VOC與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成臭氧。高濃度的臭氧一般形成于炎熱的下午和傍晚，并在較為涼爽的夜晚消散。2、 空氣中臭氧的危害臭氧屬于有害氣體，濃度為6.25x10-6mol/L(0.3mg/m3)時(shí)，對眼、鼻、喉有刺激的感覺；濃度(6.25-62.5)x10-5mol/L(3?30mg/m3)時(shí)，出現(xiàn)頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥；臭氧濃度為3.125x10-4?1.25x10-3mol/L(15?60mg/m3)時(shí)，則對人體有危害。此外，臭氧是光化學(xué)煙霧的主要成分之一，它不是直接被排放的，而是轉(zhuǎn)化而成的，比如汽車排放的氮氧化物，只要在陽光輻射及適合的氣象條件下就可以生成臭氧。二、 空氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中臭氧的濃度限值及空氣環(huán)境質(zhì)量評價(jià)GB3095-2012中規(guī)定空氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中臭氧的濃度限值見下表。表1二氧化硫濃度限值序號污染項(xiàng)目平均時(shí)間濃度限值單位一級二級 1臭氧（O3）日最大8h平均100160 Rg/m31小時(shí)平均160200三、測定方法常用于測定環(huán)境空氣中臭氧的國標(biāo)方法有靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法和紫外光度法。1、 紫外光度法原理：當(dāng)樣品空氣以恒定的流速通過除濕器和顆粒物過濾器進(jìn)入儀器的氣路系統(tǒng)時(shí)分成兩路，一路為樣品空氣，一路通過選擇性臭氧洗滌器成為零空氣，樣品空氣和零空氣在電磁閥的控制下交替進(jìn)入樣品吸收池（或分別進(jìn)入樣品吸收池和參比池）。臭氧對253.7nm波長的紫外光有特征吸收。設(shè)零空氣通過吸收池時(shí)檢測的光強(qiáng)度為10，樣品空氣通過吸收池時(shí)檢測的光強(qiáng)度為I，則I/I0為透光率。儀器的微處理系統(tǒng)根據(jù)朗格比爾定律公式，由透光率計(jì)算臭氧濃度。該方法在此處不做詳細(xì)說明。2、 靛藍(lán)二磺酸鈉分光光度法原理：空氣中的臭氧在磷酸鹽緩沖劑存在下，與吸收液中藍(lán)色的靛藍(lán)二磺酸鈉等摩爾反應(yīng)，褪色生成靛紅二磺酸鈉，在610nm處測量吸光度。當(dāng)采樣體積為30L時(shí)，本標(biāo)準(zhǔn)測定空氣中臭氧的檢出限為0.010mg/m3，測定下限為0.040mg/m3。當(dāng)采樣體積為30L時(shí)，吸收液濃度為2.5曲/L或5.0曲/L時(shí)，測定上限分別為0.50mg/m3或1.00mg/m3。當(dāng)空氣中臭氧濃度超過該上限濃度時(shí)，可適當(dāng)減少采樣體積。四、實(shí)驗(yàn)操作方法1、校準(zhǔn)曲線的繪制取6支10mL具塞比色管，按表3-15制備IDS標(biāo)準(zhǔn)溶液系列：表3-15IDS標(biāo)準(zhǔn)溶液系列管號123456IDS標(biāo)準(zhǔn)溶液（mL）10.008.006.004.002000.00磷酸鹽緩沖溶液（mL）0.002.004.006.008.0010.0

臭氧濃度（ug/mL）0.00| 0.20 0.400.600.801.00各管搖勻，用20mm比色皿，以水作參比，在波長610nm下測量吸光度，以校準(zhǔn)系列中零濃度管的吸光度（A0）與各標(biāo)準(zhǔn)色列管的吸光度（A）之差為縱坐標(biāo)，臭氧濃度為橫坐標(biāo)，用最小二乘法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程。y=bx+a式中：y——（氣一A），空白樣品的吸光度與各標(biāo)準(zhǔn)色列管的吸光度之差；x——臭氧濃度，|ig/mL；a——回歸方程式的截距；b——回歸方程式的斜率，吸光度?mL/Ng/2.0cm；相關(guān)系數(shù)企0.999。2、樣品采集與測定（1） 樣品采集與保存A、 用內(nèi)裝10.00mL±0.02mLIDS吸收液的多孔玻板吸收管，罩上黑色避光套，以0.5L/min流量采氣5?30L，當(dāng)吸收液褪色約60%時(shí)（與現(xiàn)場空白樣品比較），應(yīng)立即停止采樣。B、 現(xiàn)場空白：用同一批配制的IDS吸收液，裝入多孔玻板吸收管中，帶到采樣現(xiàn)場。除了不采集空氣樣品外，其他環(huán)境條件保持與采集空氣的采樣管相同。樣品在運(yùn)輸和存放過程中應(yīng)嚴(yán)格避光。當(dāng)確信空氣中臭氧的濃度較低，不會穿透時(shí)，可以用棕色玻板吸收管采樣。樣品于室溫暗處存放至少可穩(wěn)定3天。（2） 樣品測定采樣后，在吸收管的入氣口端串接一個(gè)玻璃尖嘴，在吸收管的出氣口端用吸耳球加壓將吸收管中的樣品溶液移入25mL（或50mL）容量瓶中，用水多次洗滌吸收管，使總體積為25.0mL（或50.0mL）。用20mm比色皿，以水作參比，在波長610nm下測量吸光度。五、計(jì)算空氣中臭氧的質(zhì)量濃度，按下式計(jì)算：C(C(mg/m3)二°3(A-A-a)xV—0 bxV0式中：C——空氣中臭氧的濃度，mg/m3；A0——現(xiàn)場空白樣品吸光度的平均值；A——樣品的吸光度；b——校準(zhǔn)曲線的斜率；a——校準(zhǔn)曲線的截距；V——樣品溶液的總體積，mL；V0——換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（101.325kPa，273K）下的采樣體積，L。計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后三位。六、 干擾空氣中的二氧化氮可使臭氧的測定結(jié)果偏高，約為二氧化氮質(zhì)量濃度的6%?？諝庵卸趸?、硫化氫、過氧乙酰硝酸酯（PAN）和氟化氫的濃度分別高于750|ig/m3、110|jg/m3、1800|ig/m3和2.5|ig/m3時(shí)，干擾臭氧的測定?？諝庵新葰狻⒍趸鹊拇嬖谑钩粞醯臏y定結(jié)果偏高。但在一般情況下，這些氣體的濃度很低，不會造成顯著誤差。七、 說明及注意事項(xiàng)1、 市售IDS不純，作為標(biāo)準(zhǔn)溶液使用時(shí)必須進(jìn)行標(biāo)定。2、 用漠酸鉀-漠化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定IDS的反應(yīng)，需要在酸性條件下進(jìn)行，加入硫酸溶液后反應(yīng)開始，加入碘化鉀后反應(yīng)終止。為了避免副反應(yīng)，使反應(yīng)定量進(jìn)行，必須嚴(yán)格控制培養(yǎng)箱（或水?。囟龋?6園±1園）和反應(yīng)時(shí)間（35min±1.0min）。一定要等到溶液溫度與培養(yǎng)箱（或水?。囟冗_(dá)到平衡時(shí)再加入硫酸溶液，加入硫酸溶液后應(yīng)立