染

物

分

析

课

程

设

计

                      指导教师：王小庆

                    专 业: 应用化学

姓 名：黄秀静

                      学 号：B11070609

日 期：2015.1.17

教室、居室内空气质量监测与评价

第一章监测目的………………………………………………4

第二章资料收集……………………………………………4

二.1实验室资料收集………………………………………………4

二.2检测标准资料的收集………………………………………………4

第三章采样点的设置………………………………………………5

第四章污染源分布………………………………………………5

第五章监测方案…………………………………………………5

五.1方案概述…………………………………………………………5

五.2监测内容…………………………………………………………6

五.3监测方法…………………………………………………………6

五.3.1SO2的测定………………………………………………6

五.3.2氮氧化物的测定……………………………………………6

五.3.3甲醛的测定………………………………………………6

第六章 样品的采集保存及预处理………………………………6

   6.1  SO2的采集保存、预处理……………………………………7

   6.2  氮氧化物的采集保存、预处理………………………………7

6.3 甲醛的采集保存、预处理……………………………………7

第七章 实验方法……………………………………………………8

   7.1 SO2的测定……………………………………………………8

   7.2氮氧化物的测定…………………………………………11

   7.3 甲醛的测定………………………………………………14

第八章 结果分析…………………………………………………15

第九章 参考文献…………………………………………………16

第一章   监测目的

   近几年来学校对于硬件设施的投入日趋增大，自我到校学习以来，学校先后建成了土木教学楼与图书馆、体育馆，改造了学校西部的土操场。但是大量的施工及各种影响使得学校的生态薄弱，大气、噪声等污染也相对严重。校园环境污染对学生健康的影响是不可忽视的因素。学校室内的大气状况对学生健康的影响值得我们去研究探讨，室内大气空气污染不仅具有普通室外污染的一般特点即污染浓度高种类多、接触时间长、扩散快、影响范围大、涉及人数多、随时间空间变化大等，还因为其人员相对密集，人员呼吸急促等原因而更具复杂性。

    此次室内空气监测的目的主要有以下几个人方面： 

1.通过实验进一步巩固课本知识，深入了解空气环境中各污染因子的具体采样方法、分析方法、误差分析及数据处理等方法。巩固大气环境监测的原理与知识，了解调查研究的基本方法与步骤。通过严格科学的训练锻炼同学的思考能力、实践能力、创新能力等。通过深入了解我们所处的环境提高同学们的环保意识。 

2.根据污染物或其他影响环境质量因素的分布，追踪污染路线，寻找污染源。为校园环境污染的治理提供依据，培养学生开展环境监测的技能。

3. 及时、准确、全面地反映校园大气环境质量现状及发展趋势，培养大家的环境忧患意识，培养团结协作精神及综合分析与处理问题的能力。为开展和校园相关的环境管理、污染控制、环境规划、环境评价提供科学依据并为在建或未建的场所提出建设性的意见。

第二章  资料收集

2.1 实验室资料的收集 

        洛阳理工学院东校区所在地区是平原地形，学校的校园是由教学区、宿舍区，附近居民区等多功能区组成，而实验室位于洛阳理工学院东校区教学区B楼，是化学，生物综合实验楼，里面分为实验室和办公室以及储藏室。实验室空气中的主要污染物的来源：主要来自实验楼里做实验以及实验试剂挥发所产生的气体。

2.2监测标准资料的收集 

   A. 环境空气质量标准(2012年)（GB3095-2012）   

   B. 环境空气质量监测规范（试行）  

   C. 环境空气采样技术导则 

   D. 环境空气质量功能区划分原则与技术方法（HJ/T 14-1996）  

   E. 环境空气质量手工监测技术规范教程（HJ/T 194-2005）  

   F. 环境空气二氧化硫的测定（HJ 482-2009）   

   G. 环境空气氨氮化物的测定（HJ 419-2009）

   H.环境空气甲醛的测定（GB/T15516-1995）

第三章 采样点的设置

   针对实验楼B楼 

      检测区域内的采样点布设。经典方法是常用的方法，特别是对尚未建立监测网或监测数据积累少的地区，需要凭借经验确定采样点的位置。原本计划监测点包括学校的宿舍，食堂，教室，实验室等。但由于课程设计时间比较短，而且空气采样器携带不方便，只能就近监测实验室的空气质量状况。在B楼实验室，我们一般在四楼做实验，所以选择了404室作为采样地点。

第四章污染源分布

通过参考大气污染源的分类与污染物时空分布的特点 我们对污染源进行了调查与分析。调查显示污染源有：

1.化学实验室：主要污染物是挥发性有机物、放射性物质。它位于校园中部，但其规模较小，保护措施好，严格执行安全实验准则，但其污染较大，对学生身体影响较大。

2.学生餐厅：主要污染物是油烟，粉尘等物质。餐厅的污染物质多为做饭产生的，对学生身体健康影响不大。

3.教室，寝室等地：属生活污染源。主要污染物是颗粒物、噪音等，对学生身体健康影响不大。

第五章  监测方案

5.1 方案概述

本方案综合考虑了各个地表状况、污染源情况、主要污染物、相对位置等因素以及我们的监测目的和实际条件，决定对实验室的几个空气质量指标进行空气质量监测。校园的主要污染物有二氧化硫(SO2)、氮氧化物、可吸入颗粒物(PM2.5及PM10)、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）醛类等有机物。本次的监测项目为：SO2、氮氧化物、甲醛。

5.2 监测内容

表1

5.3.1 SO2的测定

常用的监测方法有四氯汞盐溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺比色法和甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法，本实验采用前者。

  5.3.2 氮氧化物的测定

    按照氧化NO所用氧化剂不同，实验方法分为酸性高锰酸钾溶液氧化法和三氧化铬-石英砂氧化法，本实验采用前一方法。

5.3.3甲醛的测定

常用的监测方法有酚试剂分光光度法和乙酰丙酮分光光度法，本实验采用前一方法。

第六章  样品的采集保存及预处理

采集空气样品的方法有直接采样法和富集（浓缩）采样法两类。当大气中的被测组分浓度较高，或者监测方法灵敏度高时，直接采样法即可满足监测分析要求；当空气中的污染物浓度在一个比较低的浓度值（10-9~~10-6），直接采样法往往不能满足分析方法检出限的要求，故需要用富集采样法对空气中的污染物进行浓缩。 

   本次设计中，对空气中二氧化硫、二氧化氮、甲醛的测定，所用的是富集（浓缩）采样法。

6.1SO2的采集保存、预处理

   短时间采样：采用内装10ml吸收液的多孔玻板吸收管，以0.5L/min的流量采气45min～60 min。吸收液温度保持在23℃～29℃范围。 

    现场空白：将装有吸收液的采样管带到采样现场，除了不采气之外，其他环境条件与样品相同。 

样品的保存：在样品采集、运输和储存过程中应避免阳光照射；

样品的预处理：依据HJ482号文件标准，本标准的主要干扰物为氮氧化物、臭氧及某些重金属元素。采样后放置一段时间可使臭氧自行分解；加入氨磺酸钠溶液可消除氮氧化物的干扰；吸收液中加入磷酸及环已二胺四乙酸二钠盐可以消除或减少某些金属离子的干扰。10mL样品溶液中含有50μg钙、镁、铁、镍、镉、铜等金属离子及5μg二价锰离子时，对本方法测定不产生干扰。当10mL样品溶液中含有10μg二价锰离子时，可使样品的吸光度降低27%。

6.2氮氧化物的采集保存、预处理

短时间采样：（1h以内）取两支内装10.0 ml吸收液的多孔玻板吸收瓶和一支装5～10 ml酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶（液柱高度不低于80 mm），用尽量短的硅橡胶将氧化瓶串联在二支吸收瓶之间，以0.4 L/min流量采气4～24 L。 

     现场空白：将装有吸收液的吸收瓶带到采样现场，与样品在相同的条件下保存，运输，直至送交实验室分析，运输过程中应注意防止沾污；要求每次采样至少做2个现场空白测试，若空白检验超过控制范围，则这批样品作废。 

  样品保存：样品采集，运输及存放过程中避光保存，样品采集后尽快分析。若不能即使测定，将药品于低温暗处存放，样品在30℃暗处存放，可稳定8h；在20℃暗处存放，可稳定24h；于0~4℃冷藏，至少可稳定3d。 

样品的预处理：依据HJ419号文件标准，在空气中，二氧化硫的的质量浓度为氮氧化物质量浓度的30倍时，对二氧化氮的测定产生负干扰；空气中的过氧乙酰酯 对二氧化氮的测定产生正干扰；空气中臭氧浓度超过0.25mg/m3，对二氧化氮的测定产生负干扰，采样时在采样瓶入口端串接一段15-20cm长硅橡胶管，以去除干扰。

6.3甲醛的采集保存、预处理

短时间采样：用一个内装5.0mL吸收液的气泡吸收管，以0.5L/min流量，彩旗10L左右。

现场空白：将装有吸收液的吸收瓶带到采样现场，与样品在相同的条件下保存，运输，直至送交实验室分析，运输过程中应注意防止沾污；要求每次采样至少做2个现场空白测试，若空白检验超过控制范围，则这批样品作废。 

样品保存：采集好的样品于2-5摄氏度贮存，2天内分析完毕，以防止甲醛被氧化。

样品的预处理：依据GB/T15516-1995国家标准对甲醛样品进行预处理。

第七章  实验方法

7.1 SO2的测定

（甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法）（简称甲醛法）

一．实验目的

 1．掌握大气采样器的构造及工作原理。

 2．掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定空气中SO2浓度的分析原理及操作技术。

 二．实验原理

空气中SO2被甲醛缓冲溶液吸收后,生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解，释放出的SO2与盐酸副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫红色化合物，根据其颜色深浅，用分光光度计在波长为577nm处进行比色测定。

 三．实验仪器、设备

 1．大气采样器（流量0～1L/min）。

 2．多孔玻板吸收管。

 3．具塞比色管。

 4．恒温水浴器。

 5．分光光度计。

 四．实验试剂

 1．氢氧化钠溶液C（NaOH）=1.50 mol/L：称取6.00g NaOH溶于100mL水中，用聚乙烯瓶保存。

 2．环己二胺四乙酸二钠溶液C（CDTA-2Na）=0.050mol/L：称取1.82g反式-1,2-环己二胺四乙酸[(trans-1,2-Cyclohexylenedinitrilo) tetraacetic acid，简称CDTA]，加入1.50 mol/L的氢氧化钠溶液6.5mL，溶解后用水稀释至100mL。

 3．甲醛缓冲吸收液贮备液：吸取36％～38％甲醛溶液5.5mL；0.050mol/L 工CDTA-2Na溶液20.0mL；称取2.04g邻苯二甲酸氢钾，溶解于少量水中；将三种溶液合并，用水稀释至100mL，贮存于冰箱，可保存10个月。

 4．甲醛缓冲吸收液：用水将甲醛缓冲吸收液贮备液稀释100倍而成，此吸收液每毫升含0.2mg甲醛，临用现配。

 5．0.60%(m/V)氨磺酸钠溶液：称取0.60g氨磺酸（H2NSO3H）于烧杯中，加入1.50 mol/L的氢氧化钠溶液4.0mL，搅拌至完全溶解后稀释至100mL，摇匀。此溶液密封保存可使用10天 。

 6．碘贮备液C（1/2I2）=0.10mol/L：称取12.7g碘于烧杯中，加入40g碘化钾和25mL水，搅拌至全部溶解后，用水稀释至1000mL，贮于棕色试剂瓶中。

 7．碘使用液C（1/2I2）=0.05mol／L：量取250mL碘贮备液，用水稀释至500mL，贮于棕色试剂瓶中。

 8．0.5%（m/V）淀粉溶液：称取0.50g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，慢慢倒入100mL沸水中，继续煮沸至溶液澄清，冷却后贮于试剂瓶中。临用现配。

 9．碘酸钾标准溶液C（1/6KIO3）＝0.1000mo1／L：称取3.5668g碘酸钾（KIO3，优级纯，110℃烘干2h），溶解于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线。

 10．盐酸溶液（1+9）。

 11．硫代硫酸钠贮备液C（Na2S2O3）≈0.10mol/L：称取25.0g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O），溶解于1000mL新煮沸并已冷却的水中，加0.20g无水碳酸钠，贮于棕色瓶中，放置一周后备用。若溶液呈现浑浊时，必须过滤。

 12. 硫代硫酸钠标准溶液C（Na2S2O3）≈0.05mol/L：取250.0mL硫代硫酸钠贮备液，置于500mL容量瓶中，用新煮沸并已冷却的水稀释至标线，摇匀。

 标定方法：吸取0.1000mo1／L碘酸钾标准溶液10.00mL，置于250mL碘量瓶中，加入70mL新煮沸并已冷却的水，加1.0g碘化钾，摇匀至完全溶解后，加入（1+9）盐酸溶液10.0mL，立即盖好瓶塞，摇匀。于暗处放置5min后，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色，加入2mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为终点。硫代硫酸钠标准溶液的浓度按下式计算：

 式中：

 C——硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mo1／L；

 V——滴定所消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL。

 13．0.05%（m/V）乙二胺四乙酸二钠盐（Na2EDTA）溶液：称取0.25g Na2EDTA，溶解于500mL新煮沸并已冷却的水中，临用现配。

 14．二氧化硫标准溶液：称取0.200g亚硫酸钠（Na2SO3），溶解于200mL Na2EDTA溶液中，缓慢摇匀以防充氧，使其溶解。放置2～3h后标定。此溶液每毫升相当于含320～400μg二氧化硫。

 15．0.20%（m/V）盐酸副玫瑰苯胺（PRA，即对品红）贮备液：称取0.20g经提纯的盐酸副玫瑰苯胺，溶解于100mL（1+9）盐酸溶液中。

 16．0.05%（m/V）盐酸副玫瑰苯胺使用溶液：吸取0.20%盐酸副玫瑰苯胺贮备液25.00 mL于100 mL容量瓶中，加入85%的浓磷酸30 mL，浓盐酸12 mL，用水稀释至标线，摇匀。放置过夜后使用，避光密封保存，可稳定9个月。

五．实验步骤

 1．标准曲线的绘制：取14支10 mL具塞比色管，分A、B两组，每组7支，分别对应编号，A组按下表配制标准系列。

二氧化硫标准系列（表2）

B组各管加入0.05% PRA使用溶液1.00mL，A组各管分别加入0.60%氨磺酸钠溶液0.50mL和1.50 mol/L氢氧化钠溶液0.50mL，混匀。再逐管迅速将溶液全部倒入对应编号并装PRA使用溶液的B管中，立即加塞摇匀后放入恒温水浴中显色。显色温度与室温之差应不超过3℃，根据不同季节和环境条件按下表选择显色温度与显色时间。

二氧化硫显色温度与时间对照表（表3）

 以扣除空白后的吸光度A为纵坐标，二氧化硫含量W（μg）为横坐标，绘制标准曲线，并计算各点比值：

2．样品测定：将采样后的全部吸收液从吸收管中转入10mL具塞比色管内，用少量甲醛缓冲吸收液洗涤吸收管，洗涤液并入比色管中，使总体积为10mL。加入0.60%氨磺酸钠溶液0.50mL，摇匀。放置10min，以除去氮氧化物的干扰。以下操作步骤同标准曲线的绘制。测得样品的吸光度A。

六、数据记录

表4

样品溶液的吸光度A=0.051

采样时间t=40min

七、数据处理 

    根据下式计算

式中：A----样品溶液的吸光度  

      ----试剂空白溶液的吸光度

      ----计算因子，ug 

      ----换算成标准状况下的采样体积，L

根据表4的数据作二氧化硫标准曲线如下（图1）

7.2 氮氧化物的测定

  （盐酸萘乙二胺分光光度法）

    实验目的 掌握盐酸萘乙二胺分光光度法的原理和测定氮氧化物的技术。

原理  大气中的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮。在测定氮氧化物浓度时，应先用三氧化铬将一氧化氮氧化成二氧化氮。二氧化氮被吸收也吸收后，生成亚和，其中，亚与对氨基苯磺酸发生氮化反应，在与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色氮燃料，据其颜色深浅，用分光光度法定量。因为NO2（气）转变为NO2—系数0.76。，故在计算结果是应除以0.76。

仪器 1、多孔玻板吸收管     2、双球玻璃管（内装三氧化铬-砂子）。3、空气采样器；流量范围0-1L/min.4、分光光度计。5、100mL容量瓶  6、支100mL比色管。

试剂  所有试剂均用不含亚根的重蒸馏水配制。其检验方法是：所配置的吸收液对540nm光的吸光度不超过0.005。

1、吸收原液：称取5.0克对氨基苯磺酸，置于1000mL容量瓶中，加入50mL冰乙酸和900mL水的混合溶液，盖塞振摇使其完全溶解，继之加入0.050克盐酸萘乙二胺，溶解后，用水稀释至标线，此为吸收原液，贮于棕色瓶中，在冰箱内可保存两个月。保存时应密封瓶口，防治空气与吸收液接触。

采样时，按4份吸收原液与1份水样的比例混合配成采样用吸收液。

2、三氧化铬-砂子氧化管：筛取20-40目海砂（或河砂），用（1+2）的盐酸溶液浸泡一夜，用水洗至中性，烘干。将三氧化铬与砂子按重量比（1+20）混合，加少量水调匀，放在红外灯下烘箱内于105℃烘干，烘干过程中应搅拌几次。制备好的三氧化铬与砂子应是松散的，若粘在一起，说明三氧化铬比例太大，可适当增加一些砂子，重新制备。称取约8克三氧化铬-砂子，装入双球玻璃管内，两端用少量脱棉塞好，用乳胶管或塑料管的小帽将氧化管两端密封，备用。采样时将氧化管与吸收管用一小段乳胶管相接。

3、亚钠标准贮备液：称取0.37500克粒状亚钠（NaNO2，预先在干燥器内放置24小时以上），溶解于水，移入1000 mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含250.0μg NO2—，贮于棕色瓶内，冰箱中保存，可稳定三个月。

4、亚钠标准溶液：吸取贮备液1.00mL于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含2.5μg NO2—

测定步骤 1、标准曲线的绘制：取7支10mL具塞比色管，按下表所列数据配制标准色列。

                         亚钠标准色列（表5）

实验室空白试验：取实验室内未经采样的空白吸收液，用10mm比色皿，在波长540nm处，以水为参比测定吸光度。实验室空白吸光度Ao在显色规定条件下波动范围不超过％15 。 

    现场空白：同上述实验室空白试验测定吸光度的方法一样，测得现场空白试验的吸光度。将现场空白和实验室空白的测量结果相对照，若现场空白与实验室空白相差过大，查找原因，重新取样。 

样品测定：采样后放置20min，温低于20℃时放置40min以上，用水将采样瓶中吸收液的体积补充至标线，混匀。用10mm比色皿，在波长540nm处，以水为参比测量吸光度。若样品的吸光度超过标准曲线的上限，应用实验室空白试液稀释，在测定其吸光度。但稀释倍数不得大于6 。

数据记录

 表6

样品溶液的吸光度A=0.150

采样时间t=50min

数据处理 

     空气中二氧化氮质量浓度 NO2(mg/m3）按下式计算： 

式中：-----大气中二氧化氮的质量浓度，

    -------样品溶液的吸光度.

   -------空白样品溶液的吸光度

   b ,a -------标准曲线的斜率（mg/ug)和截距

    ,-----采样用吸收液体积（ml）和换算成标准状况下的采样体积（L）

 f --------Saltzman 实验系数（0.88) ,当大气中的质量浓度高于0.72  

7.3 甲醛的测定

酚试剂分光光度法

实验目的 掌握酚试剂分光光度法的原理和测定甲醛的技术。

实验原理 空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化成蓝绿色化合物。根据颜色深浅，比色定量。

仪器 气泡吸收管、空气采样器、具塞比色管、分光光度计

试剂 吸收液：称取0.1g酚试剂溶于水中，稀释至100mL，即为吸收原液，量取吸收原液5ml，加95ml水，即为吸收液。采样时，临用现配。

10g/L的硫酸铁铵溶液：称量1.0g硫酸铁铵，用0.1mol/L盐酸溶解，稀释至100ml。

甲醛标准溶液：量取10mL质量分数36%-38%的甲醛，用水稀释至500mL，用碘量法标定甲醛溶液质量浓度。

步骤

标准曲线的绘制 

取8支10mL具塞比色管，按表7配制甲醛标准系列。

表7甲醛标准系列

样品测定

   采样后，将样品溶液移入具塞比色管中，用少量吸收液洗涤气泡吸收管，洗涤液并入比色管，使总体积为5.0mL。以下操作同标准曲线的绘制。

数据记录（见表8）

表8  数据记录

样品溶液吸光度=0.039

采样时间t=35min

数据处理

     根据下式计算 

           式中：-------甲醛的质量浓度，

             m  -----样品中甲醛质量，ug

            ------标准状况下采样体积，L

根据表8作标准曲线如下（图3）

第八章  结果分析

最终测的实验室空气中

（1）二氧化硫的含量为0.0704mg/

（2）二氧化氮的含量为0.04879mg/

（3）甲醛的含量为0.003718mg/

都符合国家标准

第九章  参考文献

[1]奚旦立，孙裕生，环境监测（第四版）高等教育出版社，2010    

[2]环境保护部国家质量监督检验检疫总局，环境空气质量标准，B3095—2012 

[3]国家环境保护总局，环境空气质量规范（试行）2007 

[4]国家标准，环境空气甲醛的测定.GB/T15516-1995

[5]环境保护部，环境空气二氧化硫的测定.HJ482—2009 

[6]环境保护部，环境空气氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的测定.HJ479—2009 下载本文