大气环境监测实验报告.docx
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大气环境监测实验报告
空气污染监测实验报告
1.实验目的
1.1锻炼学生动手能力，提高综合运用能力。
1.2培养学生独立思考及独立解决问题能力。
1.3掌握大气监测各项指标测定的原理及方法。
1.4掌握实验所需仪器的使用方法。
1.5了解监测区域大气污染状况。
2.方案制定程序
2.1基础资料收集
2.1.1地形等基本资料：
地处北纬38.51’至39.51’，东经116.51’至117.20’。
南北长48公里，东西宽11公里，全区总面积570.8平方公里。
西青区自然形成西高东低的地势，地面高程渐次在海拔5.0-3.0米之间，洼地为2.0米。
2.1.2气象资料：
测定时间为2016.06.20-2016.06.23，该段时间气温、风向、风速、日照情况如下表
日期
气温
风向
风速
日照
2016.06.20
36-20℃
东南风
3-4级转微风
晴
2016.06.21
35-19℃
东风转南风
微风
晴转雨
2016.06.22
33-21℃
东南风转南风
微风
晴
2016.06.23
30-22℃
东南风转南风
微风
阴转小雨
2.2采样点布设
监测点位于天津农学院操场，介于天津农学院体育馆（在建）及学生公寓之间。
2.3测定项目
基本项目
噪声
TSP
PM2.5
氮氧化物
二氧化硫
2.4监测频率
监测项目
监测频率
噪声
9:
00-4:
00每半小时测定一次，每次100个数据（每5秒读数）共计14组
TSP、PM2.5
频率为1次
氮氧化物
10:
00-15:
00,45min采样，每次间隔15min气流量0.3L/min
二氧化硫
9:
15-14:
15，45min采样，每次间隔15min，气流量0.5L/min
3.现场采样及检测
3.1实验仪器：
声级计、多孔波板吸收管、KC-6120型大气综合采样器、滤膜。
常用实验室仪器如试剂瓶，移液管，洗耳球等。
3.2实验材料：
试剂：
四氯汞钾吸收液、氮氧化物吸收原液
3.3现场采样和处理方法：
3.3.1现场采样：
3.3.1.1噪声测量时噪声仪应距离地面1.5m以上。
3.3.1.2二氧化硫、氮氧化物吸收液应储存在棕色瓶中并选用棕色吸收管，保存时置于阴凉处。
3.3.1.3采样时每个样品瓶都应该贴上标签（填写采样点编号、采样日期和时间、测定项目等），注意按要求处理样品。
4.实验监测
4.1噪声的测量
一.实验原理
噪声可以说是人们不需要的声音的总和，具有声波的所有特性。
噪声可用声强级、声压级和声功率级表示，“级”的单位是贝尔，贝尔的1/10称为分贝，用符号dB表示。
为了能用仪器直接测量噪声评价的量，在仪器的放大线路中设计了A、B、C计权网络，以模拟人耳朵的响度级频率特性，分别称为A声级、B声级、C声级。
这些仪器称为声级计。
A声级能够比较好地反映人类对噪声的主观感觉，因此，近年来广泛用于噪声评价中。
A声级适用于连续稳态噪声的评价，对于起伏或不连续的稳态噪声，可用等效声级来评价，它是在时间范围内噪声的A声级按能量的平均值。
对于不规则大幅度起伏变化的噪声，常用A声级统计量（或称累计百分声级）L10、L50、L90表示。
在本实验中，测定的声级数据可以用等效声级来表示，也要求用统计方法表示。
二．实验仪器
实验仪器为精密声级计。
测量前，对使用传声器要进行校准，并要检查声级计电池电压是否足够，测量后要求复校一次，前后灵敏度相差不大于2分贝。
三.测量
1测量条件
①天气条件选在无雨、无雪、无雷电，风力小于四级（5.5m/s）的时间，声级计应保持传声器膜片清洁，风力在三级以上必须加风罩（以避免风噪声干扰），五级以上大风应停止测量。
②测量仪器为普通声级计，了解如何使用仪器。
③手持仪器测量，传声器要求距离地面1.5m。
2读数方法
把声级计置于慢格、50-100档每隔5秒钟读取并记录一个瞬时A声级。
连续读取100个数据。
读数的同时，要观察测点附近的主要噪声来源（如交通噪声、工厂噪声、施工噪声、居民噪声或其它声源等），记录周围声学环境。
四.数据处理
1统计计算
将100个数据按从大到小的顺序排列，第10个数据写为L10，第50个数据写为L50，第90个数据写为L90。
则L10表示10%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值；L50表示50%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值；L90表示90%的时间超过的噪声级，相当于噪声的本底值。
噪声级数据的标准偏差为：
Li—测得的第i个声级；
L—测得声级的算术平均值；
n—测得声级的总个数。
2用等效声级表示
等效声级的定义为
式中：
Lt——时刻t的噪声级。
在本实验条件下
如果数据符合正态分布，其累积分布在正态概率坐标上为一直线，则经过数学推导，可用近似公式
并有
实验结果
9:
00~9:
30
9:
30~10:
00
10:
00-10:
30
10:
30-11:
00
11:
00-11:
30
L10
52.6
55.1
51.4
53
53.7
L50
50.2
49.6
50.3
49.8
50.1
L90
48.7
48.6
48.6
48.7
48.8
Leq
50.4535
50.3042
50.4307
50.1082
50.5002
标准差
1.707112572
2.676437403
1.208610104
2.144104202
1.966183556
11:
30-12:
00
12:
00-12:
30
12:
30-13:
00
13:
00-13:
30
13:
30-14:
00
L10
50.1
58.8
56.9
54.8
58.3
L50
47.3
53
54.9
51.3
54.1
L90
46
50.9
52.3
49.1
49.8
Leq
47.5802
54.0402
55.2527
51.8415
55.3042
标准差
2.073424679
3.124005458
1.920825527
2.206618831
2.881347012
14:
00-14:
30
14:
30-15:
00
15:
00-15:
30
15:
30-16:
00
16:
00-16:
30
L10
58.4
58.3
56.5
56.7
56.2
L50
54.6
56.3
53.6
53
53.7
L90
50.9
52
51.9
50.3
51
Leq
55.5375
56.9615
53.9527
53.6827
54.1507
标准差
2.839133991
2.538083863
1.728707113
2.358892695
2.442737329
噪声分布
●GB3096-1993《城市区域环境噪声标准》
标准限值等效声级LAeq/dB
类别
区域
白天
夜间
0
安静住宅区
50
40
Ⅰ
居民、文教区
55
45
Ⅱ
居民、商业和工业混合区
60
50
Ⅲ
工业区
65
55
Ⅳ
道路两侧
70
55
适用范围：
本标准适用于城市区域环境噪声评价。
乡村生活区参照，夜间突发噪声，其最大值不准超过标准值15分贝。
从上图可看出噪声分布集中在50~60之间，清晨较为安静，主要影响因素为建筑噪音以及过路行人。
五、注意事项
1.测量开始前应将声级计置于慢格、50-100档。
2.测量期间组员不能交谈，以免影响数据的准确性。
4.2TSP及PM2.5的测定
一.实验原理
大气中悬浮颗粒物不仅是严重危害人体健康的主要污染物，也是气态、液态污染物的载体，成分复杂，并具有特殊的理化特性及生物活性，是大气污染监测的重要项目之一。
总悬浮颗粒物（TSP）指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物。
测定方法借助具有一定切割特性的采样器，以恒速抽取一定体积的空气，空气中粒径小于100μm的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上，根据采样前后滤膜质量之差及采样体积，可计算总悬浮颗粒物的质量浓度。
滤膜经处理后，也可进行颗粒物组分分析。
KC-6120总悬浮颗粒物采样器的测定原理：
将文丘里管流量计产生的压差信号传递给微压差传感器进行处理，经MCU进行计算，得出采样的瞬时流量，根据瞬时流量和设定流量的差值，自动调节风机的转速，使采样流量恒定在设定数值上，并随时根据采集到的气体温度及大气压换算成标况体积，根据重量法计算出颗粒物的浓度。
二.仪器设备
KC-6120总悬浮颗粒物采样器，8cm超细玻璃纤维滤膜，分析天平。
三.实验步骤
1.准备
将采样滤膜提前放在15-30℃的恒温恒湿箱中平衡24小时后称重，编号，采样前将滤膜绒面朝上装到TSP采样头上，并安装到主机上。
仪器的大气部分应根据需要，装好吸收液和硅胶干燥剂，干燥剂一般加到干燥筒高度的三分之二处。
将仪器安装到三角架上，仪器距地面高度约1.2米-1.5米之间。
把TSP100和PM10切割器连接至仪器。
将仪器电源连接220V交流电源，打开电源，仪器显示主菜单，选择TSP采样，按确定健进入TSP采样设置菜单，此菜单包括手动采样和自动采样，选其一进行设置。
2．采样
设置好采样时间6h，0.5L/min,按开始采样键进行采样。
3．样品测定
采样结束后，用镊子小心取下滤膜，使绒面朝内，进行对折，将折叠好的滤膜放回表面光滑的纸袋并放入恒温恒湿箱中，平衡24小时，迅速称量。
四.数据处理
G1：
采样后滤膜的质量；
G0：
采样前滤膜的质量；
Qn：
换算成标准状态下气体的体积。
实验结果
[数据]
G0/mg
G1/mg
Qn/m3
空心滤纸
207.4
211.1
29.71
3.7
大滤纸
405.4
412.3
29.71
6.9
TSP=0.124
PM2.5=232.24
浓度限值（日平均）
一级标准
二级标准
三级标准
TSP
0.12
0.30
0.50
空气质量等级
优
良
轻度污染
中度污染
重度污染
严重污染
PM2.5浓度ug/m3
0-35
35-75
75-115
115-150
150-250
250及以上
由数据显示，当日TSP达到二级标准，PM2.5达到232.24ug/m3属中度污染，空气质量较差。
五.注意事项
1.安装滤膜时，应检查滤膜是否完整、有无破损。
2.滤膜粗糙面应朝上，便于吸附颗粒物。
3.采样过程中，应同时记录仪器上的有关温度、气压、流量等常规数据，并观察仪器是否正常运转。
4.采样结束后，应立即送往实验室进行称量工作。
5.所有操作过程尽量有同一人完成，避免由于不同的人员不同的操作方法，而形成误差。
4.3氮氧化物的测定
一.实验原理
一氧化氮和二氧化氮的混合物总称为氮氧化物。
一氧化氮被三氧化铬氧化成二氧化氮。
被吸收液吸收后，生成亚硝酸。
及对氨基苯磺酸起重氮化反应，再及盐酸萘乙二胺偶合，呈现玫瑰红色，根据颜色深浅，用分光光度法测定。
二.仪器设备
空气采样器，流量范围0~1L/min；多孔玻板吸收管10mL；双球玻璃管；分光光度计；电磁泵等。
三.试剂药品
1成品试剂及其他材料
对氨基苯磺酸，盐酸萘乙二胺，亚硝酸钠，冰乙酸，浓盐酸，硫酸等。
2吸收液
称取2.5克对氨基苯磺酸，通过玻璃小漏斗直接加入500mL容量瓶中，加入25mL冰乙酸和450mL水的混合溶液，盖塞振摇使其溶解，待完全溶解后，加入0.025g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，在冰箱中可保存2个月。
并用四氟乙烯胶带封口，以防止空气及吸收液接触。
采样前按4份吸收原液和1份蒸馏水的比例混合，即得吸收液。
3亚硝酸钠标准贮备液
称取0.1500gNaNO2（预先在干燥器内放置24h以上），溶于水后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度线。
此溶液每毫升含0.1mgNO2-，贮于棕色瓶保存在冰箱中，可稳定3个月。
4亚硝酸钠标准使用液
临用前，移取5.00mL亚硝酸钠标准贮备液放入100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线，此溶液每毫升含5.0微克NO2-。
四.实验步骤
1采样
在教师指导下将5.0毫升吸收液装入吸收管中。
将吸收管连接到采样器上，其进气口接硅胶干燥管。
注意正确连接每支乳胶管。
经过检查确信各支乳胶管连接正确后，可以进行采样操作。
采样时空气流量调节到0.3升/分钟，采样至吸收液呈微红色为止，记录采样时间和现场大气温度。
若采样时吸收液不变色，适当增加采样时间。
采完样封好采样管，带回实验室测定。
2样品处理
在教师指导下将吸收管中的样品放入10毫升比色管中。
备用。
3标准曲线的绘制
在7支10毫升比色管中，按下表配置标准曲线系列。
各管摇匀，备用。
比色管管号
0
1
2
3
4
5
6
亚硝酸钠标准使用液/ml
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
吸收原液/ml
4.00
4.00
4.00
4.00
4.00
4.00
4.00
水/ml
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
亚硝酸根含量/ug
0.0
0.50
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4比色测定
标准系列放置15min后，用1cm比色皿，用蒸馏水为参比，在波长540nm处测定吸光度；同时测定样品管中溶液的吸光度值。
五.数据计算
1建立回归方程
将标准曲线系列1到6号管的吸光度值各自减去0号管的吸光度值，获得一组新的吸光度值和亚硝酸根含量关系的数据。
用此组数据建立回归方程。
2计算样品管溶液中NO2微克数
将样品管中溶液的吸光度值减去0号管的吸光度值，得到新的吸光度值，利用此吸光度值，通过回归方程计算样品管中NO2微克数m。
3大气中氮氧化物浓度计算
氮氧化物（NO2,mg/M3）=m÷（0.76×Vn）
Vn—采样体积换算为标准状况下体积，升；
0.76—气相NO2转化为液相NO2-的转换系数。
4.实验结果
标准系列：
（杯差：
0.006）
NO2含量
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3.0
吸光度值
0.04
0.097
0.181
0.28
0.348
0.427
0.467
吸光度值
0
0.057
0.141
0.24
0.308
0.387
0.427
第5组数据
比色管号
1
2
3
4
5
6
吸光度值
0.135
0.111
0.100
0.091
0.099
0.104
吸光度值
0.095
0.071
0.06
0.051
0.059
0.064
第6组数据
比色管号
1
2
3
4
5
6
吸光度值
0.133
0.103
0.104
0.105
0.092
0.094
吸光度值
0.093
0.063
0.064
0.065
0.052
0.054
2、NO2标准曲线
NO2浓度
时间段
9:
50-10:
35
10:
50-11:
35
11:
50-12:
35
12:
50-13:
35
13:
50-14:
35
14:
35-15:
35
浓度
5组
0.0481
0.0364
0.0310
0.0266
0.0305
0.0330
6组
0.0472
0.0325
0.0330
0.0330
0.0271
0.0281
五六组对比（蓝色为5组，红色为6组）
5组
6组
平均值
0.0343
0.0335
方差
0.0075
0.00072
t
1.09
选取显著水平0.05，进行双尾检验t<1.96,故两组数据不存在显著性差异.
标准：
浓度限值mg/m3
二氧化氮浓度（取值时间：
日平均）
一级标准
二级标准
三级标准
四级标准
五级
0.08
0.12
0.28
0.565
>0.565
根据表格，该采样点二氧化氮浓度可达一级标准。
5.误差分析：
1.采样点阳光直射、天气炎热、吸收液没有放入棕色瓶中储存，造成吸收原液光解,造成误差。
2.较早采集的样品因天气炎热、阳光直射且保存时间较长发生光解，造成误差。
六、注意事项
1.吸收液应储存在棕色瓶，保存时置于阴凉处。
2.NO2被吸收液吸收后，形成的化合物不稳定，在阳光直射下容易分解，所以，在测NO2时，应采用棕色吸收瓶，避免阳光直射使化合物分解，形成误差。
3.采样结束后，应立即送往实验室分析测量，如果不能立即送回实验室，应该在采样现场，找避光、阴凉、低温处进行保存，但现场临时保存时间不得过长。
4.将TSP采集口用膜密封，以免造成误差。
4.4二氧化硫的测定
一.实验原理
二氧化硫是大气中的主要污染物之一。
测定大气中的二氧化硫可以了解局部地区二氧化硫的污染状况。
本实验采用的盐酸付玫瑰苯胺比色法测定大气中二氧化硫浓度是近年来国内外广泛采用的方法。
其原理是：
二氧化硫被吸收液吸收后及吸收液中的四氯汞钾反应，生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物，再及甲醛和盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫红色络合物，可以进行比色法测定。
二.仪器设备
大气自动定时采样器，多孔玻璃板吸收管，分光光度计，酸度计，12孔比色管架，容量瓶1000ml、500ml、250ml、100ml，25ml比色管若干支，移液管10ml、5ml和2ml。
三.药品试剂
1成品试剂药品
乙二胺四乙酸二钠盐，氯化钾，氯化汞，盐酸付玫瑰苯胺（又称为对品红,PararosanilineHydrochloride），甲醛，氨基磺酸铵，亚硫酸钠，浓盐酸，磷酸。
2四氯汞钾吸收液
称取5.43克氯化汞，0.033克乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）和3克氯化钾，溶于水，再稀释定容到500ml。
在酸度计上调节其值为5.2左右，备用。
此试剂可以稳定6个月。
注意：
此试剂有毒，万一接触到身体，立即用水冲洗。
3氨基磺酸铵溶液
称取0.3克氨基磺酸铵溶于水，再稀释到50ml，临用时配置。
4甲醛溶液
量取0.54ml浓度为36-38%的甲醛，溶于水，再稀释定容到100ml。
此试剂可以稳定1个半月。
5对品红使用液
浓度为0.02%左右：
取50ml盐酸副玫瑰苯胺（0.2%）加10ml磷酸稀释定容至500ml。
6二氧化硫标准贮备液
浓度为每毫升含400微克二氧化硫。
取0.2g亚硫酸钠，0.01gEDTA二钠盐用水定容至200ml。
7二氧化硫标准使用液
浓度为每毫升含2.0微克二氧化硫。
取1ml二氧化硫贮备液用吸收液定容至200ml。
四.实验操作
1采样
在教师指导下将10毫升吸收液装入吸收管中。
在采样器上放好吸收管。
注意正确连接每支乳胶管。
经过检查确信各支乳胶管连接正确后，可以进行采样操作。
采样时采气流量调节到0.5升/分钟。
记录采样累计时间和现场温度。
2样品处理
在教师指导下将吸收管中的样品放入25ml比色管中，再用5ml吸收液清洗吸收管，将清洗液并入比色管中，备用。
3标准曲线的绘制
在7支25比色管中，按下表配置标准曲线系列。
比色管号
0
1
2
3
4
5
6
标准使用溶液/ml
吸收液/ml
二氧化硫含量/ug
0
10.0
0
0.5
9.5
1.0
1
9.0
2.0
2
8.0
4.0
4
6.0
8.0
5
5.0
10.0
6
4.0
12.0
4标准系列和样品的显色和测定
往上述标准曲线系列管和样品管中各加入1.00毫升氨基磺酸铵溶液，摇匀，再加入2.00毫升甲醛溶液，5.00毫升对品红使用液，然后用蒸馏水稀释到刻度线，摇匀。
显色20-30分钟后用1厘米比色皿，在波长548纳米处，以蒸馏水做参比，测定吸光度值。
五.数据处理
1建立回归方程
将标准曲线系列1到6号管的吸光度值各自减去0号管的吸光度值，获得一组新的吸光度值和二氧化硫含量关系的数据。
用此组数据建立回归方程。
2计算样品管溶液中二氧化硫微克数
将样品管中溶液的吸光度值减去0号管的吸光度值，得到新的吸光度值，利用此吸光度值，通过回归方程计算样品管中二氧化硫微克数m。
3大气中二氧化硫浓度计算
二氧化硫（SO2,mg/M3）=m÷Vn
式中：
Vn—采样体积换算为标准状况下的体积，升。
5实验结果
标准系列：
（杯差：
0.008）
SO2含量
0
1
2
4
8
10
12
吸光度值
0.224
0.245
0.254
0.269
0.303
0.323
0.346
吸光度值
0
0.021
0.030
0.045
0.079
0.099
0.122
第5组数据
比色管号
1
2
3
4
5
6
吸光度值
0.242
0.233
0.235
0.243
0.237
0.235
吸光度值
0.018
0.009
0.011
0.019
0.013
0.011
第6组数据
比色管号
1
2
3
4
5
6
吸光度值
0.253
0.232
0.239
0.244
0.277
0.235
吸光度值
0.029
0.008
0.015
0.020
0.053
0.011
标准曲线
SO2浓度
时间段
9:
30-10:
15
10:
30-11:
15
11:
30-12:
15
12:
30-13:
15
13:
30-14:
15
14:
30-15:
15
浓度
5组
0.0525
0.0099
0.0194
0.0572
0.0288
0.0194
6组
0.1045
0.0052
0.0383
0.0619
0.2180
0.0194
五六组浓度对比（蓝色为第5组，红色为第6组）
标准
浓度限值mg/m3
二氧化硫浓度（取值时间：
日平均）
一级标准
二级标准
三级标准
0.05
0.15
0.80
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