【正文】 6 實驗中遇到的問題 ............................................................................................ 36 對我國環(huán)境保護的建議與展望 ........................................................................ 37 參考文獻 ...................................................................................................................... 38 致謝 .............................................................................................................................. 39 畢業(yè)設計小結 .............................................................................................................. 40 北京化工大學 畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 大氣污染形成的原因及 危害 形成原因 大氣污染的原因包括自然因素和人為因素兩個方面。自然因素是指自然過程造成的大氣污染，包括火山活動、森林火災、地震、土壤巖石風蝕、海嘯、雷電、動植物尸體的腐爛及大氣圈空氣的運動等產生的塵埃、硫氧化物、氮氧化物等。人為因素包括人類的生活活動和生產活動兩個方面，來自人類生活、工業(yè)生產、交通運輸等活動中的廢棄物、燃燒、排放等，導致一些非自然大氣組分的有害物質如粉塵、碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等進入大氣，在大氣中積累后超過自然大氣中該組分的含量而形成污染。通常說的大氣污染主要是指人類活動造成的，與人類活動相比較，自然因素引起的大氣污染大多是暫時性的。因為自然環(huán)境具有一定的自凈化能力，能夠通過自身的物理、化學和生物機能，如擴散、稀釋、沉降、雨水沖洗、地面吸附、植物吸收等作用，經過一段時間后會自動消除大氣污染，以恢復、維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。因此，人類活動，尤其是生產活動是大氣污染的主要原因。 危害 1．大氣固體顆粒物包括粉塵和煙塵，其大粒徑大于 100μm，最小粒徑僅有10－ 3μm。其中大于 10μm的降塵在重力的作用下，能迅速沉降至地面；而小于10μm飄塵能在空氣中長期懸浮并做布朗運動，容易 進入人的呼吸系統(tǒng)。由于飄塵幾乎不能被上呼吸道表面體液截留并隨痰排出，很容易直接進入肺部并在肺泡內沉積，因此對人體的危害最大，其危害程度取決于固體顆粒物的粒徑、種類、溶解度以及吸附的有害氣體的性質等。 2． SO2是一種無色不可燃的有毒氣體，具有強烈的辛辣、刺激性氣味。通常大氣對流層中 SO2的平均本底體積分數約為 10－ 9，當空氣中 SO2的體積分數達到（ 1～ 5） 10－ 6時，就會對人體健康產生明顯危害，鼻腔和呼吸道粘膜都會出現刺激感；若體積分數超過 1010－ 6時，能夠引起支氣管收縮與聲帶痙攣，進而還會發(fā) 生鼻腔出血、呼吸困難等現象，還會誘發(fā)支氣管炎、肺水腫、肺硬化等疾病，甚至死亡。此外， SO2還可增強致癌物苯并 [a]芘的致癌作用。值得注意的是， SO SO3與水氣、煙塵等結合形成硫酸煙霧及硫酸鹽后，造成的生態(tài)環(huán)境污染和危害遠比單一的 S02大得多，其毒性作用可增大 3～ 4 倍；若硫酸霧氣溶膠的微粒為重金屬粒子時，其刺激作用比 SO2的單獨刺激作用增強 10 倍，因為硫酸霧氣溶膠微粒能夠侵入肺的深部組織。因此，當 SO2與顆粒污染物并存時，其毒害作用遠遠超出二者單獨作用之和。一般說來，當大氣中硫酸霧體積分數尚 北京化工大學 畢業(yè)論文 2 未達到 10－ 6時，人已不能忍受?？諝庵?SO2濃度和存在時間超過一定值時還會對植物造成傷害。 SO2通過植物氣孔進入葉組織并溶于細胞壁上的水分中，最后被細胞氧化為硫酸根離子。若 SO2的進入速度過快，則導致硫酸根離子的積累而引起細胞膜類脂的過氧化，從而水分和離子平衡失調，干擾植物合成，影響植物生長。植物在 SO2的傷害下，其發(fā)育生長受到阻礙，葉脈之間或葉端邊緣出現灰白或黃褐色壞死斑，嚴重時使葉片組織脫水、焦枯。 3． NO 是一種無色、無刺激的不活潑氣體。而 NO2則是棕紅色、有刺激性臭味的氣體。 NO 和 NO2都是有毒氣體，其中 NO2比 NO 的毒性高 4～ 5 倍。 NO與血液中血紅蛋白的親合力非常強，生成亞硝基血紅蛋白或亞硝基鐵血紅蛋白，降低血液輸氧能力，引起組織缺氧和中樞神經麻痹。一般正常人的 NO 容許最高體積百分數為 2510－ 6。 NO2刺激呼吸系統(tǒng)后會引起急性或慢性中毒，主要表現為對肺的損害，此外還對心、肝、腎及造血組織等均有影響。由于 NO2不易溶于水，因而能進入呼吸道深部組織，溶解成亞硝酸或硝酸后產生刺激和腐蝕作用。若發(fā)生高濃度 NO2的急性中毒，則會迅速產生肺水腫，甚至導致窒息死亡；慢性中毒引發(fā)的是慢性支氣管炎和肺水腫。與 SO2相似 ， NO2與氣溶膠顆粒物具有協同作用。 NO2與 SO2和懸浮顆粒物共存時，其對人體的危害遠大于 NO2單獨存在時，而且也大于各自污染物的影響之和。自然環(huán)境中的 NO2除了與碳氫化物反應形成光化學煙霧外，還能抑制植物的光合作用，使植物發(fā)育受阻，生長受到損害，并可能是人體致癌的有關因素。 大氣污染物監(jiān)測的意義 大氣污染物的種類極多，直接排向大氣的污染物質稱為一次污染物。一次污染物在大氣中通過化學反應生成的新的污染物質稱為二次污染物，例如硫酸鹽，硝酸鹽和臭氧等。二次污染物的危害往往更大。據不完全統(tǒng)計，在大氣中已經產生危害或已被人們注意到的污染物就有近百種，其中對人類環(huán)境威脅最大的和最為普遍存在的主要污染物有飄塵，二氧化氯，氮氧化物，一氧化碳等?？諝馐侨祟愘囈陨婧蜕畈豢扇鄙俚奈镔|，一個成年人每日平均吸入的空氣量約為10—15m3，可見清潔的空氣對人來說是何等的重要，污染空氣的吸入將直接危及人體健康，而且對所有動植物的生長和生存都能造成危害。一些嚴重危害生態(tài)環(huán)境和人類生存的污染現象如酸沉降，臭氧層空洞和光化學煙霧等就是由大氣污染產生的。因此控制和大氣污染，不斷對大氣污染物進行分析和檢測是十分必要的。 本文研究的 內容，目的和意義 本文的主要工作就是對大氣中的主要污染物 TSP， S02和 NOx進行監(jiān)測與分析，目的是為了分析西安大氣污染狀況，三種主要污染物的濃度是否超過國家標準，并且提出保護大氣環(huán)境的一些建議和意見。 北京化工大學 畢業(yè)論文 3 空氣是人類賴以生存和生活不可缺少的物質，一個成年人每日平均吸入的空氣量約為 10—15m3，可見清潔的空氣對人來說是何等的重要，污染空氣的吸入將直接危及人體健康，而且對所有動植物的生長和生存都能造成危害。一些嚴重危害生態(tài)環(huán)境和人類生存的污染現象如酸沉降，臭氧層空洞和光化學煙霧等就是由大氣污染產生的。因此控制和 大氣污染，不斷對大氣污染物進行分析和檢測是十分必要的。 北京化工大學 畢業(yè)論文 4 第二章 大氣污染物的測定與分析技術 大氣污染物的各種測定方法 大氣中 S02的測定方法及其特點 1. 碘量法 煙氣中的 S02被氨基磺酸銨和硫酸銨混合液吸收，用碘標準溶液滴定，按滴定量計算出 S02濃度。反應式如下： 2 2 2 3SO H O H SO?? 2 3 2 2 2 4 2H SO H O I H SO H I? ? ? ? 此方法測定范圍較廣，儀器設備較簡單，操作方便易掌握，能滿足一般大氣污染和污染源的監(jiān)測要求。本法適用于污染源的監(jiān)測 。 2. 鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法 1）四氯汞鉀溶液吸收法 S02 被四氯汞鉀溶液吸收后生成穩(wěn)定的二氯亞硫酸鹽絡合物，此絡合物再與甲醛及鹽酸副玫瑰苯胺發(fā)生反應 ,生成紫紅色的絡合物，據其顏色的深淺 ,用分光光度法測定。本方法的優(yōu)點是靈敏度高，適用于瞬時采樣，樣品采集后較穩(wěn)定，已被國際標準化組織和我國規(guī)定為標準方法。 2） 甲醛緩沖溶液吸收法 S02 被甲醛緩沖溶液吸收后，生成穩(wěn)定的甲硫酸加成物，加氫氧化鈉使其分解，釋放出 S02。再與鹽酸副玫瑰苯胺作用，生成紫紅色化合物，用分光光度法測定。此方法的優(yōu)點是避免了使用含汞 的吸收液，但是操作條件較為嚴格。 3. 釷試劑分光光度法 空氣中的 S02被過氧化氫溶液吸收并氧化為硫酸，硫酸根離子與過量的高氯酸鋇反應生成硫酸鋇沉淀，剩余的鋇離子與釷試劑結合成釷試劑 鋇絡合物，為褪色反應，根據顏色深淺，用分光光度法測定測定波長為 520nm。本法 1980 年被 ISO 規(guī)定為測定 S02的標準方法。特點是樣品采集后相當穩(wěn)定，而且吸收液無毒。適用于測定環(huán)境中 S02的日平均濃度。 4. 紫外熒光法 本法基本原理是用紫外光激發(fā) S02分子，處于激發(fā)態(tài)的 S02分子返回基態(tài)時發(fā)出熒光（ 240420nm），所發(fā)出的熒光強度與 S02 濃度呈線性關系，從而測出S02濃度。本法的優(yōu)點是靈敏度高，選擇性好，無需化學試劑消耗。 5. 定電位電解法 本法基于待測氣體通過滲透膜進入電解槽，在一定外加電位下使電解液中擴 北京化工大學 畢業(yè)論文 5 散吸收的 S02發(fā)生如下氧化反應： 22 2 42 4 2SO H O SO H e??? ? ? ? 與此同時產生對應的極限擴散電流 I，其大小在一定條件下與 S02 濃度成正比。特點是氟化氫，硫化氫等化學活性強的物質對測定有干擾，廢氣中的水分一方面容易在滲透膜表面冷凝，影響其透氣性能，另一方面也會使 S02產生通氣損失 。故氣樣中氟化氫，硫化氫以及含濕量大時，不易用本法。 大氣中 NOx的測定方法及特點 1. 中和滴定法 NOx 用過氧化氫溶液（ 3%）氧化吸收后，生成硝酸，用氫氧化鈉標準溶液滴定。采用甲基紅 亞甲基藍混合指示劑，終點由紫變綠色。 特點是本法最為簡便，測定范圍廣，只適用于硝酸工廠廢氣中 NOx的測定。 2. 二硫酸酚分光光度法 NOx 用過氧化氫溶液（ 3%）吸收后，生成硝酸，在無水條件下與二硫酸酚反應生成硝基二硫酸酚，加氫氧化按生成黃色化合物，在波長 420nm 處測定。 本法測定范 圍寬，計算方便國外已被列為標準方法。 3. 鹽酸萘乙二胺分光光度法 大氣中的 NOx主要是 NO 和 NO2。在測定 NOx濃度時，應先用三氧化鉻將NO 化成 NO2。 NO2被吸收液吸收后，生成亞硝酸和硝酸，其中，亞硝酸與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應，再與鹽酸萘已二胺偶合，生成玫瑰紅色偶氮染料，據其顏色深淺，用分光光度法定量 .因為 NO2（氣）轉變?yōu)閬喯跛岣x子的轉換系數為 ，故在計算結果時應除以 。 本法的特點是操作簡便適用于低濃度氮氧化物的測定，但是其計算需要使用經驗轉換系數，影響測定的準確度。 4. 定位電 解法 NO 氣體進入電化學器皿傳感器后，在恒定電位電極上發(fā)生催化氧化反應： 232 4 3NO H O NO H e? ? ?? ? ? ? 而在對電極上空氣中的氧分子發(fā)生電催化還原反應： 224 4 2O H e H O??? ? ? 上述電化學反應過程中，產生的極限擴散電流 I，在一定條件下，其大小與NO 濃度成正比。此法的特點是可進行連續(xù)，定時監(jiān)測，專用的檢測儀適用現場檢測，使用方便，但是受 S02，芳香烴及一氧化碳等成分的干擾。 本法基于 NO 與臭氧的的化學反應產生激發(fā)太 的 NO2 分子，當其返回基態(tài)時，發(fā)出一定能量的光，所發(fā)出光的強度與 NO 濃度呈線性關系，從而測出 NO濃度。 北京化工大學 畢業(yè)論文 6 化學發(fā)光發(fā)是一種靈敏度很高的測定方法，本法的反應速度很快，適于連續(xù)快速測定，選擇性好。 大氣中 TSP 的測定的方法 測定總懸浮顆粒物采用重量法，起原理是采集一定體積的空氣，通過已恒重的濾膜，空氣中的粒徑在 100μg 以下的懸浮顆粒物被阻留在濾膜上，根據采樣前后濾膜重量之差及采樣體積，計算出總懸浮顆粒物的質量濃度。 實驗方法的最終選擇 大氣中 S02的測定 綜合考慮各種方法的優(yōu)缺點以及實 驗室設備的限制條件，本文采用鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測定大氣中的 S02，具體步驟及注意事項如下： 1. 目的 掌握四氯汞鉀溶液吸收，鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測定環(huán)境空氣中 S02濃度的分析原理和操作技術。 2. 原理 大氣中的 S02被四氯汞鉀溶液吸收后，生成穩(wěn)定的二氯亞硫酸鹽絡合物，此絡合物再與甲醛及鹽酸副玫瑰苯胺發(fā)生反應 ,生成紫紅色的絡合物，據其顏色的深淺 ,用分光光度法測定。按照所用的鹽酸副玫瑰苯胺使用含磷酸多少，分為兩種操作