环境监测第四版课后答案Word文档格式.docx
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水样的消解:
当测定含有机物水样的无机元素时,需进行水样的消解,目的是破坏有机物,溶解悬浮性固体,将各种价态的无机元素氧化成单一的高价态。
消解后的水样应清澈、透明、无沉淀。
富集与分离:
水样中的待测组分低于测定方法的下限时,必须进行富集或浓缩;
共存组分的干扰时,必须采取分离或掩蔽措施。
6.答:
预处理方案:
取一份水样,加适量的硫酸和5%的高锰酸钾溶液,混均加热煮沸、冷却,滴加盐酸羟胺溶液破坏过量的高锰酸钾,加适量的EDTA掩蔽铜等共存离子的干扰,再加入双硫腙试剂,可以测定汞。
另取一份水样,加硫酸和硝酸溶液消解后,分成几份,分别加新亚铜灵试剂,用分光光度法测铜的含量;
加双硫腙试剂用分光光度法测铅的含量。
另取一份水样,在酸性条件下进行常压蒸馏,蒸馏液用氨基安替吡林分光光度法测定酚8.答:
用4—氨基安替比林分光光度法测定水样中的挥发酚时,如果含量低,则经预蒸馏分离后,需再用三氯甲烷萃取。
用气相色谱法测定六六六、DDT时,需用石油醚萃取。
用分光光度法测定水样中测定水样中的金属离子时,可用三氯甲烷从水中萃取后测定。
10.答:
色度:
去除悬浮物后水的颜色的反映指标浊度:
反映水中不溶性物质对光线偷果实阻碍程度的指标透明度:
反映水体可见程度的指标。
区别与联系:
色度是由水中溶解物质所引起的,而浊度则是由于水中不溶物质所引起的。
所以,有的水样色度很高但是并不浑浊,反之亦然。
透明度是与水的颜色和浊度两者综合影响有关的水质指标。
16.答:
不同点:
原子化系统设备不同。
优缺点:
石墨炉原子化效率高,可大大提高测定的灵敏度;
但比火焰原子化系统的精密度低。
18.答:
在酸性介质中,六价铬与二苯碳酰二肼反应,生成紫红色络合物,540nm于进行比色测定,可以测定六价铬。
在酸性溶液中,将三价铬用高锰酸钾氧化成六价铬,过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解,过量的亚硝酸钠用尿素分解,然后加入二苯碳酰二肼显色,于540nm进行比色测定。
可测定总铬。
19.答:
原理的不同:
被测元素与显色剂生成有色物质,再用分光光度仪测吸光度;
而原子吸收分光光度法是被测元素原子化后,吸收来自光源的特征光,测其吸光度。
仪器的不同:
原子化系统、吸收池的不同。
测定对象的不同:
金属、非金属、有机物均可测定;
而原子吸收分光光度法主要是金属元素的测定。
24.答:
电导检测器;
分离柱填充低容量阴离子交换树脂R—N+HCO3—抑制柱填充强酸性阳离子交换树脂RSO3—H+洗提液用0.0024mol/L碳酸钠和0.003mol/L的碳酸氢钠。
27.答:
水样中加入次溴酸钠,将氨及铵盐氧化成亚硝酸盐,再加入盐酸和乙醇溶液,则亚硝酸盐迅速分解生成二氧化氮,用空气载入气相分子吸收光谱仪,测量该气体对锌阴极灯发射的213.9nm特征波长光的吸光度,与标准二氧化氮的吸光度比较,可测出氨氮的浓度。
水样中加入柠檬酸和乙醇,将水样中的亚硝酸分解生成二氧化氮,其余测定方法同上。
水样中加入盐酸,70度下,于用还原剂反应分解生成一氧化氮,214.4nm在测吸光度,其余方法同上。
29.答:
COD:
化学需氧量,在一定条件下氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量,以氧的质量浓度表示。
BOD:
生化需氧量,在有溶解氧的条件下,好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量,以氧的质量浓度表示。
TOD:
总需氧量是指水中能被氧化的物质,主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量,以氧的质量浓度表示。
TOC:
总有机碳,以碳的含量表示水体中有机物总量的综合指标,以碳的质量浓度表示。
数量关系:
对于同一水样几个指标的关系如下:
COD与BOD:
如果水中非生化降解比例保持不变,二者有关系;
若改变,COD
可以把非生化降解都氧化,而BOD不行。
能反映几乎全部有机物质经燃烧后变成简单无机物的需氧量。
它比BOD、COD和高锰酸盐指数更接近于理论需氧量值。
但它们之间也没有固定的相关关系。
有的研究者指出,BOD5/TOD=0.1-0.6;
COD/TOD=0.5-0.9,具体比值取决于废水的性质。
TOD和TOC:
其比例关系可粗略判断有机物的种类。
对于含碳化合物,因为一个碳原子消耗两个氧原子,O2/C=2.67,即因此从理论上说,TOD=2.67TOC。
若某水样的TOD/TOC为2.67左右,可认为主要是含碳有机物;
TOD/TOC>
4.0,若则应考虑水中有较大量含S、P的有机物存在;
若TOD/TOC<2.6,就应考虑水样中硝酸盐和亚硝酸盐可能含量较大,它们在高温和催化条件下分解放出氧,使TOD测定呈现负误差。
31、答:
因氧化剂氧化性不同(在各自的氧化条件下高锰酸盐较重铬酸钾氧化性更强),高锰酸盐指数常被作为地表水受有机物和还原性无机物污染程度的综合指标,化学需氧量反应了水中受还原性物质污染的程度。
高锰酸盐指数和化学需氧量是采用不同的氧化剂在各自的氧化条件下测定的,难以找出明显的相关关系。
一般来说,重铬酸钾法的氧化率可达90%,而高锰酸钾法的氧化率为50%左右,两者均为将水样中还原性物质完全氧化,因而都只是相对参考数据。
37.答方法项目进样方式样品制成溶液样品需加热气化或裂解高效液相色谱法气相色谱法
1液体流动相可为离子型、极性、弱1气体流动相为惰性气体,不极性、非极性溶液,可与被分析样品与被分析的样品发生相互作用流动相产生相互作用,并能改善分离的选择2气体流动相动力粘度为性;
10-5Pa·
s,输送流动相压力仅
2液体流动相动力粘度为10-3Pa·
s,为0.1~0.5MPa输送流动相压力高达2~20MPa。
1分离机理:
可依据吸附、分配、筛1分离机理:
依据吸附,分配析、离子交换、亲和等多种原理进行两种原理进行样品分离,可供固定相样品分离,可供选用的固定相种类繁选用的固定相种类较多;
多;
2色谱柱:
固定相粒度大小为
2色谱柱:
固定相粒度大小为0.1~0.5mm;
填充柱内径为
5~10m;
填充柱内径为3~6mm,柱长1~4mm,柱效为102~103;
毛细10~25cm,柱效为103~104;
毛细管柱管柱内径为0.1~0.3mm,柱长内径为0.01~0.03mm,柱长5~10m,10~100m,柱效为103~104,柱柱效为104~105;
柱温为常温。
温为常温~300℃。
选择性检测器:
UVD,PDAD,FD,ECD通用型检测器:
TCD,FID(有检测器通用型检测器:
ELSD,RID机物)选择性检测器:
ECD*,FPD,NPD可分析低分子量低沸点样品;
高沸可分析低分子量、低沸点有机应用范围点、中分子、高分子有机化合物(包化合物;
永久性气体;
配合程括非极性、极性);
离子型无机化合序升温可分析高沸点有机化合物;
热不稳定,具有生物活性的生物物;
配合裂解技术可分析高聚分子。
物。
溶质在液相的扩散系数溶质在气相的扩散系数仪器组成(10-5cm2·
s-1)很小,因此在色谱(10-1cm2/s)大,柱外效应的柱以外的死空间应尽量小,以减少柱影响较小,对毛细管气相色谱外效应对分离效果的影响。
应尽量减小柱外效应对分离效果的影响其中,UVD——紫外吸收检测器;
PDAD——二极管阵列检测器;
FD——荧光检测器;
ECD——电化学检测器;
RID——折光指数检测器;
ELSD——蒸汽发散射检测器;
TCD——热导池检测器;
FID——氢火焰离子化检测器;
ECD*——电子捕获检测器;
FPD——火焰光度检测器;
NPD——氮磷检测器。
41.答:
①监测项目:
氨氮、凯氏氮、总氮②采样方法:
自动采样③水样保存方法:
冷藏或冷冻保存(放置氮由于化学和生物化学过程转变存在形态)④监测方法:
氨氮——纳氏试剂分光光度法;
凯氏氮——凯氏法;
总氮——过硫酸钾氧化+紫外分光光度法第三章1.空气中的污染物以哪几种形态存在了解它们的存在形态对监测工作有何意义空气中的污染物质的存在状态是由其自身的理化性质及形成过程决定的;
气象条件也起一定的作用。
一般将它们分为分子状态污染物和粒子状态污染物两类:
(1)分子状态污染物某些物质如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氯化氢、氯气、臭氧等沸点都很低,在常温、常压下以气体分子形式分散于大气中。
还有些物质如苯、苯酚等,虽然在常温、常压下是液体或固体,但因其挥发性强,
故能以蒸汽态进入大气中。
(2)粒子状态污染物粒子状态污染物(或颗粒物)是分散在大气中的微小液体和固体颗粒,粒径多在0.01—100μm之间,是一个复杂的非均匀体系。
通常根据颗粒物在重力作用下的沉降特性将其分为降尘和飘尘。
粒径大于10μm的颗粒物能较快地沉降到地面上,称为降尘;
粒径小于10μm的颗粒物可长期飘浮在大气中,称为飘尘。
飘尘具有胶体性质,故又称气溶胶,它易随呼吸进入人体肺脏,在肺泡内积累,并可进入血液输往全身,对人体健康危害大,因此也称可吸入颗粒物(IP)通常所说的烟。
(Smoke)、雾(Fog)、灰尘(Dust)也是用来描述飘尘存在形式的。
2.已知处于100.3kpa,摄氏度状况下的空气中二氧化硫浓度为0.00000200210换算成标准状况下以mg/m3为单位表示的浓度值解:
标准状态下,空气的P=101325Pa;
T=25℃;
ρ=1.184kg/m3在1m3空气中,由公式:
得标准状态下体积V=2.0847所以[SO2]=Vρ=1.1843.简要说明制定空气污染监测方案的程序和主要内容一、程序:
首先要根据监测目的进行调查研究,收集必要的基础资料,然后经过综合分析,确定监测项目,设计布点网络,选定采样频率、采样方法和监测技术,建立质量保证程序和措施,提出监测结果报告要求及进度计划等。
我国制订的《环境监测技术规范》(大气和废气部分)中,规定了大气环境污染监测与污染源监测的目的、布点原则、监测项目、采样方法和监测技术等。
二、主要内容:
(一)监测目的确定。
(1)通过对大气环境中主要污染物质进行定期或连续地监测,判断大气质量是否符合国家制订的大气质量标准,并为编写大气环境质量状况评价报告提供数据。
(2)为研究大气质量的变化规律和发展趋势,开展大气污染的预测预报工作提供依据。
(3)为政府部门执行有关环境保护法规,开展环境质量管理、环境科学研究及修订大气环境质量标准提供基础资料和依据。
(二)有关资料的收集。
包括
(1)污染源分布及排放情况;
(2)气象资料;
(3)地形资料;
(4)土地利用和功能分区情况;
(5)人口分布及人群健康情况(三)监测项目。
存在于大气中的污染物质多种多样,应根据优先监测的原则,选择那些危害大、涉及范围广、已建立成熟的测定方法,并有标准可比的项目进行监测。
(四)监测网点的布设监测网点的布设方法有经验法、统计法和模式法等。
在一般监测工作中,常用经验法。
布设采样点的原则和要求
(1)采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。
(2)在污染源比较集中,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;
上风向布设少量点作为对照。
常数,即:
()()
,解
(3)工业较密集的城区和工矿区,人口密度及污染物超标地区,要适当增设采样点;
城市郊区和农村,人口密度小及污染物浓度低的地区,可酌情少设采样点。
(4)采样点的周围应开阔,采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30°
。
测点周围无局地污染源,并应避开树木及吸附能力较强的建筑物。
交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远处。
(5)各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化,使获得的监测数据具有可比性。
(6)采样高度根据监测目的而定。
研究大气污染对人体的危害,采样口应在离地面1.5—2m处;
研究大气污染对植物或器物的影响,采样口高度应与植物或器物高度相近。
连续采样例行监测采样口高度应距地面3—15m;
若置于屋顶采样,采样口应与基础面有1.5m以上的相对高度,以减小扬尘的影响。
特殊地形地区可视实际情况选择采样高度。
(五)采样时间和采样频率采样时间系指每次采样从开始到结束所经历的时间,也称采样时段。
采样频率系指在一定时间范围内的采样次数。
这两个参数要根据监测目的、污染物分布特征及人力物力等因素决定。
(六)采样方法和仪器根据大气污染物的存在状态、浓度、物理化学性质及监测方法不同,要求选用不同的采样方法和仪器。
采集空气样品的方法可归纳为直接采样法和富集采样法两大类。
(七)监测方法在大气污染监测中,目前应用最多的方法还属分光光度法和气相色谱法。
和水质监测一样,为获得准确和具有可比性的监测结果,监测方法应尽量统一和规范化,为此,许多国家根据国际标准化组织(ISO)推荐的方法,结合自己国情制定出本国的大气污染监测方法。
我国的《空气和废气监测分析方法》(1990年版)包括80个监测项目,149个监测方法,并将这些方法分为国标、推荐和试行三类,是目前我国大气环境污染监测的统一方法。
本章以后几节将陆续介绍典型大气污染物的监测方法和监测仪器。
4.进行空气质量常规监测时,怎样结合监测区域实际情况,选择和优化布点方法?
监测网点的布设方法有经验法、统计法和模式法等。
在一般监测工作中,常用经验法。
布设采样点的原则和要求如下:
(1)采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。
(2)在污染源比较集中,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;
上风向布设少量点作为对照。
(3)工业较密集的城区和工矿区,人口密度及污染物超标地区,要适当增设采样点;
城市郊区和农村,人口密度小及污染物浓度低的地区,可酌情少设采样点。
(4)采样点的周围应开阔,采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30°
测点周围无局地污染源,并应避开树木及吸附能力较强的建筑物。
交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远处。
(5)各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化,使获得的监测数据具有可比性。
研究大气污染对人体的危害,采样口应在离地面1.5—2m处;
研究大气污染对植物或器物的影响,采样口高度应与植物或器物高度相近。
连续采样例行监测采样口高度应距地面3—15m;
若置于屋顶采样,采样口应与基础面有1.5m以上的相对高度,以减小扬尘的影响。
特殊地形地区可视实际情况选择采样高度。
另外,根据相关规定,考虑采样点数目和采样方法。
5.说明采样时间和采样频率对获得具有代表性的结果有何意义?
解:
要获得具有代表性的结果,减少误差,就需要选择合适的采样时间和采样频率。
(1)选择合适的采样时间。
在不存在周期性变异的情况下,可直接计算所需采集的样品总数,然后平均分配于整个监测期间。
如存在一天的周期性变异,采样时间不能固定在某一时间上,应使得在不同时间上大致采集相同数目的样品。
如存在周的周期性变异,采样时间不能固定在一周内某一天里,而应在每周的不同日子里大致采集相同数目的样品。
这样分配采样的时间,才能使得到的总体平均水平的估计值不致产生严重的偏误。
(2)选择采样频率。
采样频率指在一定时间范围内的采样次数。
它和采样时间均根据监测目的、污染物分布特征及人力物力特征等因素决定。
我国监测技术规范对大气污染例行监测规定了采样时间和采样频率。
在《大气环境质量标准》中,要求测定日平均浓度和最大一次浓度。
若采用人工采样测定,应满足下列要求:
应在采样点受污染最严重的时期采样测定;
最高日平均浓度全年至少监测20天;
最大一次浓度样品不得少于25个。
每日监测次数不少于3次。
6.直接采样法和富集采样法各适用于什么情况?
怎样提高溶液吸收法的富集效率?
一、采集大气(空气)样品的方法可归纳为直接采样法和富集(浓缩)采样法两类。
(1)直接采样法当大气中的被测组分浓度较高,或者监测方法灵敏度高时,从大气中直接采集少量气样即可满足监测分析要求。
例如,用非色散红外吸收法测定空气中的一氧化碳;
用紫外荧光法测定空气中的二氧化硫等都用直接采样法。
这种方法测得的结果是瞬时浓度或短时间内的平均浓度,能较快地测知结果。
常用的采样容器有注射器、塑料袋、真空瓶(管)等。
(2)富集(浓缩)采样法大气中的污染物质浓度一般都比较低(ppm—ppb数量级),直接采样法往往不能满足分析方法检测限的要求,故需要用富集采样法对大气中的污染物进行浓缩。
富集采样时间一般比较长,测得结果代表采样时段的平均浓度,更能反映大气污染的真实情况。
这种采样方法有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法及自然沉降法等。
二、提高溶液吸收法的富集效率:
该方法是采集大气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质的常用方法。
采样时,用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管(瓶)。
采样结束后,倒出吸收液进行测定,根据测得结果及采样体积计算大气中污染物的浓度。
溶液吸收法的吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。
欲提高吸收速度,必须根据被吸收污染物的性质选择效能好的吸收液。
常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。
按照它们的吸收原理可分为两种类型,一种是气体分子溶解于溶液中的物理作用,如用水吸收大气中的氯化氢、甲醛;
5%用的甲醇吸收有机农药;
10%乙醇吸收硝基苯等。
另一种吸收原理是基于发生用化学反应。
例如,用氢氧化钠溶液吸收大气中的硫化氢基于中和反应;
用四氯汞钾溶液吸收SO2基于络合反应等。
理论和实践证明,伴有化学反应的吸收溶液的吸收速度比单靠溶解作用的吸收液吸收速度快的多。
因此,除采集溶解度非常大的气态物质外,一般都选用伴有化学反应的吸收液。
吸收液的选择原则是:
A.与被采集的物质发生化学反应快或对其溶解度大。
B.污染物质被吸收液吸收后,要有足够的稳定时间,以满足分析测定所需时间的要求。
C.污染物质被吸收后,应有利于下一步分析测定,最好能直接用于测定。
D.吸收液毒性小、价格低、易于购买,且尽可能回收利用。
(2)增大被采气体与吸收液接触
面积的有效措施是选用结构适宜的吸收管(瓶)。
A.气泡吸收管这种吸收管可装5—10mL吸收液,采样流量为0.5—2.0L/min,适用于采集气态和蒸气态物质。
对于气溶胶态物质,因不能像气态分子那样快速扩散到气液界面上,故吸收效率差。
B.冲击式吸收管这种吸收管有小型(装5—10mL吸收液,采样流量为3.0L/min)和大型(装50—100mL吸收液,采样流量为30L/min)两种规格,适宜采集气溶胶态物质。
因为该吸收管的进气管喷嘴孔径小,距瓶底又很近,当被采气样快速从喷嘴喷出冲向管底时,则气溶胶颗粒因惯性作用冲击到管底被分散,从而易被吸收液吸收。
冲击式吸收管不适合采集气态和蒸气态物质,因为气体分子的惯性小,在快速抽气情况下,容易随空气一起跑掉。
C.多孔筛板吸收管(瓶)该吸收管可装5—10mL吸收液,采样流量为0.1—1.0L/min。
吸收瓶有小型(装10—30mL吸收液,采样流量为0.5—2.0L/min)和大型(装50—100mL吸收液,采样流量30L/min)种。
两气样通过吸收管(瓶)的筛板后,被分散成很小的气泡,且阻留时间长,大大增加了气液接触面积,从而提高了吸收效果。
它们除适合采集气态和蒸气态物质外,也能采集气溶胶态物质。
8.已知某采样点的气温为27℃,大气压力为100.00kPa。
用溶液吸收法采样测定空气中SO2日平均浓度,每隔4h采样一次,共采集6次,每次采集30min,采样流量0.5L/min。
6次气样的吸收液定溶至50.00mL,10mL测知含SO2将取2.5μg,求该采样点空气在标准状况下SO2日平均浓度。
设每次采集气体体积为V=30min×
0.5L/min=15L,标准状况下体积为Vs由常数,即:
(
)
可知Vs=0.98V=14.7L[SO2]=[2.5ug即该采样点空气在标准状况下SO2日平均浓度为0.14mg/m3。
据GB3095—82可知,此值介于空气污染物一级标准(0.05mg/)与二级标准(0.15mg/)之间。
10.简述用盐酸萘乙二胺分光光度法测定空气中NOx的原理。
用简图示意怎样用酸性高锰酸钾溶液氧化法测定NO2、NO和NOx?
答:
当用空气采样器采样时,气样中的NO在内装三氧化铬-石英砂的氧化管中被氧化成NO2和气样中的NO2一起进入吸收瓶,被冰醋酸、对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成的吸收液洗手,空气中的NO2被吸收转变成亚硝酸和硝酸。
在冰乙酸存在条件下,亚硝酸和对氨基苯磺酸发生重氮化反应,然后在于盐酸萘乙二胺耦合,生成玫瑰红色偶氮染料,其颜色深浅与气样中NO2浓度成正比,用分光光度法测定得到NOx的浓度。
图在树上P177图3-2412.怎样用气相色谱法测定空气中的总烃和非甲烷烃?
分别测定它们有何意义?