校园大气污染物的监测课程设计报告

1、设计的目的和任务1-1、目的此次课程设计是针对校园空气状况进行监测，从而了解校园的大气以及大气状况观察分析大气中有害物质的分布，对空气质量进行评述并提出保护校园环境质量的对策与建议，利用我们所学的知识来解决实际问题。巩固、消化《环境监测》课程的理论知识，同时加深我们对大气污染检测的基本理论了解。熟悉大气环境监测的全过程，掌握常规监测项目的监测原理、方法、操作技能，培养学生进行现场调查和操作动手的能力，熟悉在监测过程进行质量保证的方法，具备制定和实施污染源调查、环境影响评价、治理工程所必需的监测方案的能力。1-2、任务进行学校大气环境现状调查，拟定监测方案，优化布点，采集样品分析测试，并提出改善校园空气环境的对策和建议，总结。撰写《环境监测》课程设计报告。2、校园大气环境现状调查2-1、校园地理位置黄石理工学院坐落在我国著名的工业重镇、并有“江南明珠”之称的湖北省第二大城市—－黄石市。校园位于黄石经济开发区青龙山下，磁湖之滨，山清水秀，风景怡人。占地面积2189亩，校舍建筑面积52万平方米。2-2、校园污染源调查据调查，黄石理工在校人数为2万人，食堂有5个，还有一些开水锅炉，校内还有一个较大的驾校。其次还有校外的餐厅，居民区，矿山，施工工程，及来往的车辆等，这些都会对学校环境造成较大的影响。其中食堂和开水锅炉还有施工工程建设带来的污染物主要是粉尘和SO2，而驾校和校外的车辆则主要会带来一些氮氧化合污染物。3、校园采样点的布设3-1、采样点的布设原则(1)在污染源比较集中地地方、主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点，上风向布设量点作为对照；(2)污染源较密集，人口密度较大的地区要适当增设采样点；(3)采样点的会走位应该视野应该比较开阔，采样口水平线与周围的建筑物高度的夹角应不大于30°；(4)各个采样点的设置条件尽可能一致或标准化，使其获得的监测数据只有可比性；(5)采样的高度根据检测母的而定，研究大气污染对人体的危害，应该将采样器或者测定仪器设置于常人呼吸带的高度，即在采样口应在离地面1.5m-2m处。综上所述，在校园中布点应根据污染物类型，数量，位置，排放浓度以及校园地形，功能区以及人口密集现象，地形及其他客观原因确定布点位置和数目。据校园污染源的特点，建议使用功能区布点法。3-2、采样点布设情况表检测项目检测地点SO2NO2PM10腾龙学生公寓111化材学院111T1111体育馆111X1111第一食堂1113-3、采样点布设图3-4、采样时间和采样频率频率：连续采样八天，每天采样两次；时间：5月17～24日，每天早上9：00，下午16:00。4、监测部分现场采样项目和方法项目采样方法流量时间分析方法SO2液体吸收法0.5L/min30min盐酸副玫瑰苯胺分光光度法NO2液体吸收法0.5L/min30min盐酸萘乙二胺分光光度法PM10滤膜富集法100L/min30min重量法4-1、二氧化硫（SO2）的测定4-1-1原理（四氯汞钾溶液—盐酸副玫瑰苯胺吸收分光光度法）：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，该络合物再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺反应，生成紫红色的络合物，据其颜色深浅与SO2浓度成正比，用分光光度法测定（最大吸收峰于575nm处），反应式如下：HgCl2+2KCl=K2[Hg(Cl)4][HgCl4]2-+SO2+H2O=[HgCl2SO3]2-+2H++2Cl-[HgCl2SO3]2-+HCHO+2H+=HgCl2+HSOHOCH32（羟基甲基硫酸）盐酸副玫瑰苯胺+HSOHOCH32（羟基甲基硫酸）=紫色络合物+H2O+3H++3Cl-（俗称品红）4-1-2仪器⑴多孔玻板吸收管；⑵空气采样器(0~1L/min)；⑶分光光度计。4-1-3试剂⑴四氯汞钾吸收液(0.04mol/L)；⑵甲醛溶液(2.0g/L)；⑶氨基磺酸铵溶液(6.0g/L)；⑷盐酸副玫瑰苯胺(PRA，即对品红)储备液(0.2%)；⑸盐酸副玫瑰苯胺使用液(0.016%)；⑹磷酸溶液(3mol/L)；⑺亚硝酸钠标准溶液(2.0μg/mL)。4-1-4测定步骤⑴标准曲线的绘制：取8支10mL具塞比色管，按下列参数和方法配制标准色列。加入溶液色列管编号012345672.0μg/mL亚硫酸钠标准使用液(mL)00.601.001.401.601.802.202.70四氯汞钾吸收液(mL)5.004.404.003.603.403.202.802.30二氧化硫含量（μg）01.202.002.803.203.604.405.40在以上各比色管中加入6.0g/L氨基磺酸铵溶液0.50mL,摇匀。再加2.0g/L甲醛溶液0.50mL及0.016%盐酸副玫瑰苯胺使用液1.50mL，摇匀。当室温为15~20℃时，显色30min；室温为20~25℃时，显色20min；室温为25~30℃时，显色15min。用1cm比色皿，于575nm波长处，以水为参比，测定吸光度，试剂空白值不应大于0.050吸光度。以吸光度﹙扣除试剂空白值）对二氧化硫含量（μg）绘制标准曲线，并计算各点的SO2含量与其吸光度的比值，取各点计算结果的平均值作为计算因子（Bs）。⑵采样：量取5mL四氯汞钾吸收液于多孔玻璃吸收管内（棕色），通过塑料管连接在采样器上，在各采样点以0.5Ｌ/min流量采气10~20L.采样完毕，封闭进出口，带回实验室供测定。⑶样品测定：将采样后的吸收液放置20min后，转入10mL比色管中，用少许水洗涤吸收管并转入比色管中，使其总体积为5mL，再加入0.50mL6g/L的氨基磺酸铵溶液，摇匀，放置10min，以消除NOx的干扰。以下步骤同标准曲线的绘制。按下列计算空气中SO2浓度（c）：C(SO2，mg/m3）=nsVBAA)(0式中：A—样品溶液的吸光度；A0---试剂空白溶液的吸光度；sB--计算因子（μg/吸光度）；nV--换算成标准状况下的采样体积，L（注：在测定每批样品时，至少要加入一个已知SO2浓度的控制样品同时测定，以保证计算因子的可靠性。）4-2、二氧化氮（NO2）的测定4-2-1原理（盐酸萘乙二胺分光光度法）：用冰乙酸、对双氨基苯磺酸和盐酸乙二胺配成吸收液，大气中NO2被氧化成HNO3和HNO2。在冰乙酸存在的条件下，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，然后再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，其颜色深浅与气体样品中NO2浓度成正比，因此可以用分光光度法测定。其吸收显色反应式如下：2NO2+H2O=HNO2+HNO3对氨基苯磺酸+HNO2+CH3COOH+盐酸奈乙二胺玫瑰红色偶氮染料因为NO2（气）不是全部转化为NO2-（液），故在计算结果时应除以转换系数（称为Saltzman实验系数，用标准气体通过实验测定）。按照氧化NO所用氧化剂不同，本次监测采用三氧化铬-石英砂氧化法。4-2-2仪器：⑴三氧化铬-石英砂氧化管；⑵多孔玻板吸收管（装10mL吸收液型）；⑶便携式空气采样器（流量范围0~1L/min）；重氮反应偶合⑷分光光度计。4-2-3试剂：⑴N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐储备液；⑵显色液；⑶吸收液；⑷亚硝酸钠标准储备液；⑸亚硝酸钠标准使用液。4-2-4测定步骤⑴标准曲线的绘制：取6支10mL具塞比色管，按下列参数和方法配制NO2-标准溶液色列NO2-标准溶液色列管号012345亚硝酸钠标准使用溶液（2.5μg/ml）00.400.801.201.602.00水（mL）2.001.601.200.800.400显色液8.008.008.008.008.008.00亚硝酸根（NO2-）浓度（μg/ml）00.100.200.300.400.50将各管溶液混匀，于暗处放置20min（室温低于20℃时放置40min以上），用1cm比色皿于波长540nm处以水为参比测量吸光度，扣除试剂空白溶液吸光度后，用最小二乘法计算标准曲线的回归方程。⑵采样：吸取10.0mL吸收液于多孔玻板吸收管中，用尽量短的硅橡胶管将其串联在三氧化铬-石英砂氧化管和空气采样器之间，以0.5L/min流量采气4~24L。在采样的同时，记录现场温度和大气压力。⑶样品的测定：采样后于暗处放置20min（气温低适应适当延长显色时间。如室温15℃时，显色40min以上）后，用水将吸收管中吸收液的体积补至标线，混匀。将采样溶液移入1cm比色皿中，用绘制标准曲线的方法和条件测量试剂空白溶液和样品溶液的吸收光度。按下式计算空气中NO2浓度：配置标准系列，各加等量吸收液显色，定容制成标准曲线色列。于540nm处分别测定其吸光度，根据数据值绘制标准曲线，测定样品溶液的吸光度：2NOC=00)(VfbVaAA式中：2NOC—空气中NO2浓度，mg/m3；A—试样溶液的吸光度；A0—试剂空白溶液的吸光度；b—标准曲线性回归方程的斜率，吸光度·ml/μg；a—标准曲线性回归方程的截距；V—采样用吸收液体积，mL；V0—换算为标准状态（273K、101.3kPa）下的采样体积，L；f—Saltzman试验系数，0.88（当空气中二氧化氮浓度高于0.720mg/m3时，f值为0.77）。4-3、可吸收颗粒浓度的测定PM104-3-1原理（重量法）：以恒速抽取定量体积的空气，使之通过带有10-3mm切割器的大流量采样器，小于10-3mm的可吸入颗粒物随气流经分离器的出口被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜的重量之差及采样体积，即可计算出可吸入颗粒物浓度，用㎎/m3表示。4-3-2仪器和材料：⑴具有10-3mm切割器的大流量采样器；⑵大流量孔口流量计：量程70~160L/min;⑶U型管压差计：最小刻度10Pa。⑷X光看片机：用于检查滤膜有无缺损；⑸分析天平：称量范围》10g,感量0.1mg;⑹恒温恒湿箱：箱内空气温度15~30℃可调，控温精度±1℃；箱内空气相对湿度控制在﹙50±5﹚%；⑺玻璃纤维滤膜；⑻镊子、滤膜袋（或盒）4-3-3测定步骤⑴用孔口流量计校正采样器的流量；⑵滤膜准备：首先用X光看片机检查滤膜是否有针孔或其他缺陷，然后放在恒温恒湿箱中于15~30℃任一点平衡24h，并在此平衡条件下称量（精确到0.1mg），记下平衡温度和滤膜重量，将其平放在滤膜袋或盒内。⑶采样：取出称过的滤膜平放在采样器采样头内的滤膜支持网上（绒面向上），用滤膜夹夹紧。以100L/min流量采样30min，记录采样流量和现场温度及大气压。用镊子轻轻取出滤膜，绒面向里对折，放入滤膜袋内。⑷称量和计算：将采样滤膜在与空白滤膜相同的平衡条件下平衡24h后，用分析天平称量（精确到0.1mg），记下重量（增量不应小于10mg）,按下式计算PM10含量：PM10含量（μg/m3）=t10901QWW式中：W1—采样后的滤膜重量，g；W0—空白滤膜的重量，g；Q—采样器平均采样流量，L/min；t—采样时间，min。【注意事项】（1）采样器在采样过程中必须准备保持恒定流量，因采样器的D50=10-3mm，10-3mm,δ≤(1.5±0.1)是在一定流量下获得的。（2）定期清洗切割器内大于0.001mm的颗粒物，保持切割器入口距离，以防止大颗粒的干扰。5、数据记录与处理5-1、各监测项目的数据统计，见表1~3表1二氧化硫(SO2)监测数据统计表（单位：mg/m3）采样点和采样时间腾龙公寓化材学院T1体育馆X1第一食堂5.179:000.35040.31280.26930.28540.30530.356616:000.34100.29130.28240.27450.31690.36525.189:000.32220.27130.26010.28650.30610.351116:000.31820.28950.28280.28080.29640.36125.199:000.35620.30710.27130.27010.28280.376816:000.34110.33000.28130.27270.30130.35155.209:000.3