环境监测课程设计校园空气质量监测.docx
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环境监测课程设计校园空气质量监测
环境监测课程设计
------校园空气质量监测
指导教师：
高林霞
班级：
11环境1班
姓名：
李豪
学号：
1110431119
组员：
一班2组
1、监测背景
2、监测目的
3、优化布点
4、监测计划设计
4.1检测项目
4.2采样时间及频率
4.3采样方法
4.4样品的运送保存
4.5检测方法
5、数据结果和处理
6、综合评价
7、收获和体会
8、参考资料
1、监测背景
湖北工业大学坐落在有“九省通衢”之称的江城武汉。
主校区位于武昌南湖之滨，校园总占地面积1675亩，校舍建筑面积84万平方米，地处武汉南湖之滨，有着良好的地理位置，校前有如护城河般的巡司河环绕。
整个校园的建设和绿化已具有一定的规模，树木也已成林成片。
从整体上看，校园景观和绿化缺乏文化底蕴和校区的特色，在整个校园的绿化上显得绿量不足，美化不够。
尤其是主入口桥梁，显得过于简陋，巡司河未经治理，污水流淌，栏杆破损，杂草丛生，加之最近校园内正大肆整修改建，更显环境欠佳。
基于我国城市空气以煤烟型污染为主的现状,现用SO2、NOx和TSP三项主要污染物指标计算空气污染指数,表征空气质量状况.
2、监测目的
1、根据布点采样原则，选择适宜方法进行布点，确定采样频率及采样时间，掌握测定空气中SO2、NOx 和TSP 的采样和监测方法。
2、根据三项污染物监测结果，计算空气污染指数（API），描述空气质量状况。
3、通过实验及计算直观的反映出湖北工业大学校园的空气质量，掌握环境监测的基本方法。
4、培养我们的团结协作精神及综合分析与处理问题的能力。
3、优化布点
根据学校的各污染源的分布情况和结合校园各环境功能区的要求，及我校的地形、地貌、气象等条件，我们组的采样点布设方法采用的是功能区布点法（由于校园分为多个功能区：
主要以教学区、活动区为主），采样点的数目是4个，它们分别是草莓园、资源与环境学院、2栋教学楼、西区路口。
采样点平面布设图如下
4、监测计划设计
4.1检测项目
二氧化硫、氮氧化物（空气采样器为双路，可同时采集二氧化硫和氮氧化物）、TSP
4.2采样时间及频率
12月10日，11日，12日进行采样、测定样品
每天8:
00-9:
00,12:
00-13:
00,16:
00-17:
00三个时间、三个指标都要在4个点取样（统一时间取样），每组一天36个样（2组时间错开，注意错开下课高峰期），取3天
4.3采样方法
4.3.1SO2的测定（四氯汞钾溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法）
4.3.1.1实验原理
空气中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，此络合物再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺发生反应，生成紫红色的络合物，根据其颜色深浅，用分光光度计在波长为575nm处进行比色测定。
4.3.1.2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．分光光度计。
4.3.1.3实验试剂
1、0.04mo1／L四氯汞钾吸收液：
称取10.9g氯化汞（HgC12）、6.0g氯化钾和0．070g乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA一Na2），溶解于水，稀释至1000mL。
此溶液在密闭容器中贮存，可稳定6个月。
如发现有沉淀，不能再用。
2、2.0g／L甲醛溶液：
吸取36％～38％甲醛溶液1.1mL，用水稀释至200mL，临用现配。
3、6.0g／L氨基磺酸铵溶液：
称取0．60g氨基磺酸铵（H2NSO3NH4），溶解于100mL水中，临用现配。
4、碘贮备液（C1/2I2=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。
5、碘使用液（C1/2I2=0.010mol／L）：
量取50mL碘贮备液，用水稀释至500mL，贮于棕色试剂瓶中。
6、2g／L淀粉指示剂：
称取0.20g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。
7、碘酸钾标准溶液（C1／6KIO3＝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。
8、盐酸溶液（CHCl=1.2mol/L）：
量取100mL浓盐酸，用水稀释至1000mL。
9、硫代硫酸钠贮备液（CNa2S2O3≈0.1mol/L）：
称取25g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，放置一周后标定其浓度。
若溶液呈现浑浊时，应该过滤。
标定方法：
吸取0.1000mo1／L碘酸钾标准溶液25.00mL，置于250mL碘量瓶中，加70mL新煮沸并已冷却的水，加1.0g碘化钾，振荡至完全溶解后，再加1.2mo1／L盐酸溶液10.0mL，立即盖好瓶塞，混匀。
在暗处放置5min后，用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加淀粉指示剂5mL，继续滴定至蓝色刚好消失。
按下式计算硫代硫酸钠溶液的浓度：
c=25.00×0.1000/V
式中：
C——硫代硫酸钠溶液浓度，mo1／L；
V——消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL。
10、硫代硫酸钠标准溶液：
取50.00mL硫代硫酸钠贮备液于500mL容量瓶中，用新煮沸并已冷却的水稀释至标线，计算其准确浓度。
11、亚硫酸钠标准溶液：
称取0.20g亚硫酸钠（Na2SO3）及0.010g乙二胺四乙酸二钠，将其溶解于200mL新煮沸并已冷却的水中，轻轻摇匀（避免振荡，以防充氧）。
放置2～3h后标定。
此溶液每毫升含320～400μg二氧化硫。
标定方法：
取四个250mL碘量瓶（A1、A2、B1、B2），分别加入0.010mol/L碘溶液50.00mL，在A1、A2瓶内各加25mL水，在B1瓶内加入25.00mL亚硫酸钠标准溶液，盖好瓶塞。
立即吸取2.00mL亚硫酸钠标准溶液于已加有40～50mL四氯汞钾溶液的100mL容量瓶中，使其生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物。
再吸取25.00mL亚硫酸钠标准溶液于B2瓶内，盖好瓶塞。
然后用四氯汞钾吸收液将100mL容量瓶中的溶液稀释至标线。
A1、A2、B1、B2四瓶于暗处放置5min后，用0.01mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加淀粉指示剂5mL，继续滴定至蓝色刚好消失。
平行滴定所用硫代硫酸钠溶液体积之差应不大于0.05mL。
所配100mL容量瓶中的亚硫酸钠标准溶液相当于二氧化硫的浓度由下式计算：
SO2（ug/mL）=（（V0–V）×c×32.02×1000）/25.00 ×2.00/100
式中：
V0—滴定A瓶时所用硫代硫酸钠标准溶液体积的平均值（mL）；
V—滴定B瓶时所用硫代硫酸钠标准溶液体积的平均值（mL）；
c—硫代硫酸钠标准溶液的准确浓度（mol/L）；
32.02—相当于1mmol/L硫代硫酸钠溶液的二氧化硫（1/2SO2）的质量（mg）。
根据以上计算的二氧化硫标准溶液的浓度，再用四氯汞钾吸取液稀释成每毫升含2.0ug二氧化硫的标准溶液，此溶液用于绘制标准曲线，在冰箱中存放，可稳定20天。
12、0.2%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，1mol/L盐酸溶液中。
13、磷酸溶液（cH3PO4=3mol/L）：
量取41mL85%浓磷酸，用水稀释至200mL。
14、0.016%盐酸副玫瑰苯胺使用液：
洗去0.2%盐酸副玫瑰苯胺贮备液20.00mL于250mL容量瓶中，加3mol/L磷酸溶液200mL，用水稀释至标线。
至少放置24h方可使用。
存放暗处，可稳定9个月。
4.3.1.4实验步骤
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。
在以上各比色管中加入6g/L氨基磺酸铵溶液0.5mL，摇匀。
再加2g/L甲醛溶液0.5mL及0.016%盐酸副玫瑰苯胺使用液1.5mL，摇匀。
当室温为15-200C时，显色30min；室温为20-250C时，显色20min；室温为25-300C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）。
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20min。
4.3.2NOx的测定
4.3.2.1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。
二氧化氮被吸收液吸收后，生成亚硝酸和硝酸，其中，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，据其颜色深浅，用分光光度法定量。
因为NO2（气）转变为NO2—（液）的转换系数为0.76，故在计算结果时应除以0.76。
4.3.2.2仪器
1、多孔玻板吸收管；
2、双球玻璃管；
3、大气采样器：
流量范围0-1L/min；
4、分光光度计；
5、10ml比色管；
6、气压计。
4.3.2.3试剂
所有试剂均用不含亚硝酸根的重蒸馏水配制。
其检验方法是：
所配制的吸收液对540nm光的吸光度不超过0.005。
1、N-（1-萘基）乙二胺盐酸盐贮备液：
称取0.5gN-（1-萘基）乙二胺盐酸盐［C10H7NH（CH2）2NH2·2HCl］于500mL容量瓶中，用水稀释至刻度。
此溶液贮于密闭棕色瓶中冷藏，可稳定三个月。
2、显色液：
称取5.0g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0.50g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，防止空气与吸收液接触。
3、吸收液：
采样时，按4分显色液与1份水的比例混合配成采样用的吸收液。
4、三氧化铬-砂子氧化管：
筛取20-40目海砂（或河沙），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，放在红外灯下或烘箱内于105℃烘干，烘干过程中应搅拌几次。
制备好的三氧化铬-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。
5、亚硝酸钠标准贮备液：
称取0.3750g优级纯亚硝酸钠（NaNO2，预先在干燥器内放置24h以上），溶解于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线。
此溶液每毫升含250μgNO2—，贮存于棕色瓶内，冰箱中保存，可稳定三个月。
6、亚硝酸钠标准溶液：
吸取贮备液1mL于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。
此溶液每毫升含2.5μgNO2—。
4.3.2.4测定步骤
标准曲线的绘制：
取6支10mL具塞比色管，按下表所列数据配制标准色列。
管号
0
1
2
3
4
5
亚硝酸钠标准溶液（mL）
0.00
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
显色液（mL）
8.00
8.00
8.00
8.00
8.00
8.00
水（mL）
2.00
1.60
1.20
0.80
0.40
0
NO2—含量（μg）
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
以上溶液摇匀，避开阳光直射放置20min（室温低于200C放置40min以上），在540nm波长处，用1㎝比色皿，以水为参比，测定吸光度。
以吸光度为纵坐标，相应的标准溶液中NO2—含量（ug）为横坐标，绘制标准曲线。
采样：
将一支内装10.00mL吸收液的多孔玻板吸收管进气口接三氧化铬-砂子氧化管，并使管口略微向下倾斜，以免当湿空气将三氧化铬弄湿时污染后面的吸收液。
将吸收管的出气口与空气采样器相连接。
以0.3L/min的流量避光采样至吸收液呈微红色为止。
4.3.3TSP的测定四、窗体
4.3.3.1实验原理
以恒速抽取定量体积的空气，使之通过采样器中已恒重的滤膜，则空气中粒径小于100微米的悬浮颗粒物，被截留在滤膜上。
根据采样前、后滤膜重量之差及采样体积，计算总悬浮颗粒物的浓度。
4.3.3.2实验仪器、设备
（1）中流量采样器。
（2）中流量孔口流量计：
量程70-160L/min。
（3）U型管压差计：
最小刻度10Pa。
（4）X光看片机：
用于检查滤膜有无缺损。
（5）分析天平：
称量范围≥10g，感量0.1mg。
（6）恒温恒湿箱：
：
箱内空气温度15-300C可调，控温精度±10C；箱内空气
相对湿度控制在（50±5）%。
4.3.3.3实验步骤
1、用孔口流量计校正采样器的流量。
2、滤膜准备：
每张滤膜使用前均需认真检查，不得使用有针孔或有任何缺陷的滤膜。
采样滤膜在称量前需在恒温恒湿箱平衡24小时，平衡温度取15～300C任一点，并在此平衡条件下迅速称量，精确到0.1mg，记下滤膜重量W0。
称好后的滤膜平展放在滤膜保存袋（或盒）内。
3、采样：
打开采样头顶盖，取下滤膜夹，将称量过的滤膜绒面向上，平放在支持网上，放上滤膜夹，再安好采样头顶盖，开始采样，采样流量120L/min，采样20min并记下采样时间，采样时的温度T（K）、大气压力P（kPa）。
4.4样品的运送保存
4.4.1SO2的测定保存
采样完毕，封闭进出口，带回实验室供测定。
4.4.2NOx的测定保存
记下采样时间，密封好采样管，带回实验室，当日测定。
若吸收液不变色，应延长采样时间，采样量应不少于（6L采样最少20min）。
在采样的同时，应测定采样现场的温度和大气压力，并做好记录。
4.4.3TSP的测定保存
样品采好后，取下采样头，用镊子轻轻取出滤膜，绒面向里对折，放入滤膜保存袋（或盒）内，若发现滤膜有损坏，需重新采样。
4.5检测方法
4.5.1SO2的测定
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0.5mL6g/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。
按下式计算空气中SO2浓度（c）：
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。
4.5.2NOx的测定
采样后，放置20min，将样品溶液移入1㎝比色皿中，用水将吸收管中吸收液的体积补充至标线，混匀，按绘制标准曲线的方法和条件测定试剂空白溶液和样品溶液的吸光度。
若样品溶液的吸光度超过标准曲线的测定上限，可用吸收液稀释后再测定吸光度。
计算结果应乘以稀释倍数按下式计算空气中的NOx：
4.5.3TSP的测定
将采样后的滤膜放在恒温恒湿箱中，与空白滤膜相同的平衡条件下平衡24小时后，用电子天平称量，精确到0.1mg，记下采样后的滤膜重量W1。
按下式计算TSP含量：
5、数据结果和处理
5.1数据处理要求
1.每组每天得出一个空气污染指数（API），与武汉市比较三个指标取平均值后得出空气污染指数
2、对一天3个时间点测得3个指标进行对比（4个点取平均值）
3、对一天4个点测得的3个指标进行对比（3个时间点取平均值）
5.2数据结果
SO2标准曲线
二氧化硫的含量（ug）
0
1.2
2
2.8
3.6
4.4
5.4
吸光度
0.011
0.06
0.114
0.162
0.195
0.238
0.289
NOX的标准曲线
氮氧化物的含量（ug）
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
吸光度
0.015
0.108
0.213
0.297
0.402
0.491
一天早中晚测得三个指标对比
日期
时间
SO2浓度（mg/m3）
NOx浓度（mg/m3）
TSP（ug/m3）
12月11日
9：
00-10:
00
0.0572
0.1274
375
12:
00-13:
00
0.0322
0.2173
530.8333
17:
00-18:
00
0.0304
0.0940
1069.444
12月12日
9：
00-10:
00
0.0040
0.1499
486.1111
12:
00-13:
00
-0.0041
0.0951
229.1667
17:
00-18:
00
0.0089
0.3909
1572.917
12月13日
9：
00-10:
00
-0.0010
0.3154
614.5833
12:
00-13:
00
0.0010
0.2208
458.3333
17:
00-18:
00
0.0240
0.3419
312.5
每天四个点的三个指标的对比
地点
时间
12.11
12.12
12.13
资环
SO2浓度（mg/m3）
0.0326
0.0013
0.0160
NOx浓度（mg/m3）
0.0951
0.1199
0.2823
TSP（ug/m3）
625.0000
1388.8889
708.3333
二教
SO2浓度（mg/m3）
0.0608
0.0000
0.0481
NOx浓度（mg/m3）
0.3327
0.1344
0.2593
TSP（ug/m3）
69.4444
291.6667
250.0000
草莓园
SO2浓度（mg/m3）
0.0290
0.0277
0.0139
NOx浓度（mg/m3）
0.1492
0.1966
0.3341
TSP（ug/m3）
1236.1111
1041.6667
527.7778
西区
SO2浓度（mg/m3）
0.0280
0.0080
0.0174
NOx浓度（mg/m3）
0.1225
0.3969
0.2952
TSP（ug/m3）
138.8889
513.8889
361.1111
12月11日API
12月12日API
12月13日API
校园
SO2
40
9
13
NOx
116
158
204
TSP
461
534
323
校园当天API
461
534
323
武汉当天API
208
126
192
6、综合评价
1.由以上计算结果知可SO2、NO2、TSP的API值TSP的最大，所以校园空气首要污染物是TSP，其次是氮氧化物。
2.实验结果显示草莓园地区的空气质量较差，主要是因为靠近李纸路。
3.实验结果表明我校空气质量严重污染，这可能是由于我校大部分地区正进行改修重建工作，四面灰尘较大及校内车辆太多等原因。
4.总的来说为了使校园内的空气质量变好，建议更多的植树，增加绿化面积；减少校园内汽车的行驶，以减少尾气的排放；学校尽快完成改修重建等。
7、收获和体会
刚开始课程设计时，我觉得会很简单，因此抱着很轻松的态度开始，终于由于一次迟到来晚了，延误了后面同学的进程。
经过了这次事件，我了解到不管是上课还是课程设计都不是一个人的事情，要有责任心，时刻想到自己的一举一动都会影响到别人。
这事是我从本次环境监测课程设计领悟到的一部分，但也让我受益匪浅。
首先我们认识并在实践中学会了空气采样器和TSP采样器的使用，其次我们通过实验了解了国标中测定SO2、NOX、TSP的具体方法步骤，更为重要的是在处理数据的过程中，我们培养了自己独立思考、发现问题、分析问题、解决问题的能力，这是简单的课堂上无法学到的。
而通过此次课程设计，更让我们对我们生活学习的环境有了更深刻的认识。
一直以来我们都觉得我们周围的环境还是不错的，没有到危害我们健康的地步，但由数据说话，我们必须承认我们生活的环境污染已经十分严重，这给我们环境工程的学生上了严肃的一课，环境问题已经刻不容缓了，我们未来的路还很远很远！
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学以致用，为社会服务。
8、参考资料
《环境监测》（第四版）奚旦立孙裕生主编
《大气污染控制工程》（第三版）郝吉明马广大王书肖主编
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