實驗四環境空氣中揮發性有機物的污染與降解（一）空氣中苯系物的測定揮發性有機化合物(VolatileOrganicCompounds)是指沸點在50～260℃之間、室溫下飽和蒸汽壓超過1mmHg的易揮發性化合物，是室內外空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物。它主要來自有機化工原料的加工和使用過程，木材、煙草等有機物的不完全燃燒過程，汽車尾氣的排放。此外，植物的自然排放物也會產生VOCs。隨著工業迅速發展，建筑物結構發生了較大變化，使得新型建材、保溫材料及室內裝璜材料被廣泛使用；同時各種化妝品、除臭劑、殺蟲劑和品種繁多的洗滌劑也大量應用于家庭。其中有機化合物有的可直接揮發，有的可在長期降解過程中釋放出低分子有機化合物，由此造成環境空氣有機物的污染。由于VOCs的成分復雜，其毒性、刺激性、致癌作用等對人體健康造成較大的影響。因此，研究環境中VOCs的存在、來源、分布規律、遷移轉化及其對人體健康的影響一直受到人們的重視，并成為國內外研究的熱點。一、實驗目的1.了解VOCs的成分、特點，初步學會環境空氣中苯系物的測定方法。2.掌握氣相色譜法原理及定性定量分析方法，了解氣相色譜儀的基本結構及操作步驟。3.掌握色譜條件的選擇原則，了解氣相色譜儀常見的檢測器及檢測原理。二、實驗原理1.氣相色譜法原理氣相色譜法是采用氣體作為流動相的一種色譜方法，載氣載著欲分離試樣通過色譜柱中固定相，使試樣中各組分分離，然后分別檢測，其流程見圖2－1。圖2－1氣相色譜儀結構示意圖載氣由高壓鋼瓶1提供，經減壓閥2進入載氣凈化干燥管3，由針形閥控制載氣的壓力和流量，流量計5和壓力表指示載氣的柱前壓力和流量。試樣由進樣器7進入并汽化，然后進入色譜柱8，各組分分離后依次進入檢測器檢測，然后經信號放大器10放大后由記錄儀11記錄。氣相色譜法的分離原理是利用待測物質在流動相（載氣）和固定相兩相間的分配有差異（即有不同的分配系數），當兩相作相對運動時，這些組分在兩相間的分配反復進行，從幾千次到數百萬次，即使組分的分配系數只有微小的差異，隨著流動相的移動可以有明顯的差距，最后使這些組分得到分離。2.色譜條件的選擇(1)汽化室溫度：通常選擇比待測物質沸點高20～30℃(2)色譜柱溫度：通常選擇比待測物質沸點低20～30℃(3)檢測器溫度（FID）：高于120℃(4)載氣流速：根據實驗需要確定，載氣流速越大出峰越快，但分離效果不好；流速越小，出峰越慢，但分離效果好。3.氣相色譜檢測器(1)熱導池檢測器(TCD)熱導池檢測器是基于不同的物質具有不同的熱導系數。當電流通過鎢絲時，鎢絲被加熱到一定溫度，鎢絲的電阻值也就增加到一定值。在未進試樣時，通過熱導池兩個池孔的都是載氣。由于載氣的熱傳導作用，使鎢絲的溫度下降，電阻減小，此時熱導池的兩個池孔中鎢絲溫度下降和電阻減小的數值是相同的。在試樣組分進入以后，載氣流經參比池，而載氣帶著試樣組分流經測量池，出于被測組分與載氣組成的混合氣體的熱導系數和載氣的熱導系數不同。因而測量池中鎢絲的散熱情況就發生變化，使兩個池孔間的兩根鎢絲的電阻值之間有了差異，此差異可以利用電橋測量出來。熱導池檢測器對所有物質都有響應，因此是應用最廣、最成熟的一種檢測器。(2)氫火焰離子化檢測器(FID)氫火焰離子化檢測器是利用高溫的氫火焰將部分待測物質離子化，在電場的作用下形成電流，電流信號經放大器放大并被記錄儀記錄。氫火焰離子化檢測器對含碳有機化合物有很高的靈敏度。一般比熱導池檢測器的靈敏度高幾個數量級，故適宜于痕量有機物的分析。(3)電子捕獲檢測器(ECD)電子俘獲檢測器是應用廣泛的一種具有選擇性、高靈敏度的濃度型檢測器。它的選擇性是指它只對具有電負性的物質(如含有鹵素、硫、磷、氮、氧的物質)有響應，電負性愈強，靈敏度愈高。高靈敏度表現在能測出10-14g(4)火焰光度檢測器(FPD)火焰光度檢測器是對含磷、含硫的化合物有高選擇性和高靈敏度的一種色譜檢測器。當含有硫(或磷)的試樣進入氫焰離子室，在富氫—空氣焰中燃燒時，有下述反應：亦即有機硫化物首先被氧化成SO2，然后被氫還原成S原子，S原子在適當溫度下生成激發態的S2*分子，當其躍遷回基態時，發射出350～430nm的特征分子光譜。含磷試樣主要以HPO碎片的形式發射出526nm波長的特征光。這些發射光通過濾光片而照射到光電倍增管上，將光轉變為光電流，經放大后在記錄器上記錄下化合物的色譜圖。4.實驗原理活性炭對有機物具有較強的吸附能力，而二硫化碳能將其有效地洗脫下來。本實驗將空氣中苯、甲苯、乙苯、二甲苯等揮發性有機化合物吸附在活性炭采樣管上，用二硫化碳洗脫后，經色譜柱分離、氫火焰離子化檢測器測定，以保留時間定性，峰高（或峰面積）外標法定量。本法檢出限：苯1.25ng；甲苯1.00ng；二甲苯（包括鄰、間、對）及乙苯均為2.50ng。當采樣體積為100L時，最低檢出濃度苯為0.005mg/m3；甲苯為0.004mg/m3；二甲苯（包括鄰、間、對）及乙苯均為0.010mg/m3。三、儀器和試劑1.儀器(1)氣相色譜儀：帶氫火焰離子化檢測器(FID)、毛細管柱(30m×0.25mm×0.25μm)。(2)氫氣發生器.(3)靜音空壓機。(4)移液管：1mL、5mL、10mL、15mL及20mL。(5)微量注射器：1μL，10μL。(6)具塞刻度試管：2mL。(7)容量瓶：5mL，10mL。(8)空氣采樣器：流量范圍0.0～1.0L/min。(9)活性炭采樣管：取長10cm，內徑6mm玻璃管，洗凈烘干，每支內裝20～50目粒狀活性炭0.5g（活性炭應預先在馬福爐內經350℃通高純氮灼燒3h，放冷后備用）分A，B二段，中間用玻璃棉隔開，見圖2-1，2，3－玻璃棉；4、5－粒狀活性炭圖2－2活性炭吸附采樣管示意圖2.試劑(1)苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯均為色譜純試劑。(2)二硫化碳：使用前須純化，并經色譜檢驗。進樣5μL，在苯與甲苯峰之間不出峰方可使用。(3)苯系物標準貯備液：分別吸取苯、甲苯、乙苯、鄰、間、對二甲苯各10.0μL于裝有90mL經純化的二硫化碳的100mL容量瓶中，用二硫化碳稀釋至標線，再取上述標液10.0mL于裝有80mL純化過的二硫化碳的100mL容量瓶中，并稀釋至標線，搖勻，此貯備液在4℃可保存一個月。此貯備液含苯8.8μg/mL；乙苯8.7μg/mL；甲苯8.7μg/mL；對二甲苯8.6μg/mL；間二甲苯8.7μg/mL；鄰二甲苯8.8μg/mL=××106式中：—苯系物濃度，μg/mL；—為苯系物的密度，g/mL。四、實驗步驟1.采樣用乳膠管連接采樣管B端與空氣采樣器的進氣口。A端垂直向上，處于采樣位置。以0.5L/min流量，采樣100～400min。采樣后，用乳膠管將采樣管兩端套封，樣品放置不能超過10天。2.色譜儀的操作步驟(1)開載氣。(2)開氣相色譜儀。(3)選擇色譜條件，包括載氣流速、汽化室溫度、色譜柱溫度、檢測器溫度等。(4)設定好色譜參數后加熱。(5)開氫氣發生器和靜音空壓機，將氫氣流量開關設為關閉狀態。(6)待恒溫指示燈亮后，將氫氣流量開關調為較大，點火后再調為設定值。3.標準曲線的繪制分別取苯系物貯備液0、0.5、10.0、15.0、20.0、25.0mL于100mL容量瓶中，用純化過的二硫化碳稀釋至標線，搖勻。其濃度見表2-1。另取6只5mL容量瓶，各加入0.25g粒狀活性炭及1～6號的苯系物標液2.00mL，振蕩2min，放置20min后，進行色譜分析。每個濃度重復3次，取峰面積的平均值。分別以苯系物的含量為橫坐標，平均峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。并計算回歸線的斜率，以斜率的倒數Bs作樣品測定的計算因子。表2－1苯系物標準溶液配制表編號123456苯系物標準貯備液體積/mL稀釋至體積/mL苯、鄰二甲苯的濃度/(μg·mL－1)甲苯、乙苯、間二甲苯的濃度/(μg·mL－1)對二甲苯的濃度/(μg·mL－1)01000005.01000.440.440.4310.01000.880.870.8615.01001.321.311.2920.01001.761.741.7225.01002.202.182.154.樣品地測定將采樣管中的活性炭倒入具塞刻度試管中，加1.0mL二硫化碳，塞緊管塞，放置1h，并不時振搖。取0.5μL進樣，用保留時間定性，峰面積定量。每個樣品作三次分析，求峰面積的平均值。同時，取一個未經采樣的活性炭管按樣品管同步操作，測量空白管的平均峰面積。五、實驗指導1.實驗數據(1)將實驗數據列于表2－2，繪制標準曲線，并計算各苯系物的回歸方程。表2－2標準曲線實驗數據編號123456苯系物含量/μg對應峰高回歸方程(2)按下式計算苯系物各成分的濃度：＝式中：——苯系物濃度，mg/m3；W1——A段活性炭解吸液中苯系物的含量，μg；W2——B段活性炭解吸液中苯系物的含量，μg；Vn——標準狀況下的采樣體積，L。2.注意事項(1)使用熱導池檢測器因載氣為氫氣，尾氣需要排到室外，否則會有爆炸的危險。(2)使用氫火焰離子化檢測器時檢測器溫度通常高于120℃(3)使用毛細管色譜柱進樣量一定要少，通常不能高于0.5μL。(4)新色譜柱使用前必須老化，否則程序升溫時基線不穩。(5)凈化氣體的變色硅膠和分子篩每隔一定時間需要烘一次，以保證氣體的純度，延長空壓機的壽命。(6)空壓機每隔一定時間需要放水。(7)開電腦前數據采集裝置必須是關的。(8)二硫化碳具有高毒性和易揮發性，使用時要防爆和防止中毒。六、思考題1.根據測定的結果，評價環境空氣中VOCs（苯系物）的污染狀況。2.簡述氣相色譜法原理以及定性和定量方法。3.設計實驗測定大氣顆粒物中的多環芳烴。4.簡述氣相色譜儀使用的注意事項。七、參考文獻1.董德明，朱利中.環境化學實驗.北京：高等教育出版社，20022.孫成.環境監測實驗.北京：科學出版社，20033.聶麥茜.環境監測與分析實踐教程.北京：化學工業出版社，20034.奚旦立，孫裕生，劉秀英.環境監測.北京：高等教育出版社，19955.崔九思，王欽源，王漢平.大氣污染監測方法.北京：化學工業出版社，19976.中國科學院大連化學物理研究所.氣相色譜法.北京：科學出版社，19797.康春莉，徐自力，馬小凡.環境化學實驗.長春：吉林大學出版社，20008.南開大學環境化學教研室，杭州大學環境化學教研室.環境化學實踐指南.杭州：浙江教育出版社，19869.戴樹桂.環境化學.北京：高等教育出版社，199910.中國標準第二編輯室.中國環境保護標準匯編大氣質量分析方法.北京：中國標準出版社11.趙文寬，張悟銘，王長發，周性堯等編.儀器分析實驗.北京：高等教育出版社，1997（二）環境空氣中烷烴的光催化氧化烷烴是環境空氣中重要的污染物。較高分子質量的正構烷烴廣泛分布于氣溶膠顆粒中，顆粒中正構烷烴的組成、含量、分布與污染源有很強的相對性，因此對顆粒物中正構烷烴的研究有利于顆粒物來源的判別。隨著相對分子量的增大，正構烷烴的麻醉性增加，當碳數大于16時，隨碳數的進一步增加，正構烷烴不但能損傷皮膚，甚至有產生皮膚癌的危險。烷烴主要來源于礦物燃料的燃燒，特別是汽車尾氣的排放。空氣中烷烴—般不易降解，但在一些光催化劑存在時，可以發生光降解。目前，有關半導體粒子光催化降解烷烴的研究日益受到人們的重視。一、實驗目的1.了解半導體粒子的光催化作用。2.掌握氣相光化學反應的研究方法和技術。二、實驗原理所謂半導體粒子的光催化效應是指在光的照射下，半導體的價帶電子躍遷到導帶，價帶的孔穴把周圍環境中的羥基電子奪過來，羧基變成自由基，作為強氧化劑將有機物經過一系列中間過程最終轉變為CO2，從而完成了對有機物的降解。常見的半導體催化劑主要是過渡金屬氧化物和硫化物等，其中催化效率較高的包括TiO2(銳鐵礦)、Fe2O3、CdS和ZnS等。本實驗在有TiO2存在的體系中加入正庚烷，在紫外光照射下，正庚烷會發生光催化降解，生成CO和CO2。在不同時間取樣分析體系中正庚烷和CO的含量、CO2的生成可通過定性實驗來證明。三、儀器與試劑1.儀器(1)氣相色譜儀：帶氫火焰離子化檢測器（見圖3－1）。(2)石英紫外殺菌燈：20W。(3)石英玻璃光化學反應器。2.試劑(1)正庚烷：色譜純。(2)TiO2（銳鐵礦）：分析純。(3)CO標準氣體：色譜純。(4)氮氣：高純。(5)氧氣。(6)氫氧化鋇：分析純。(7)鹽酸：分析純。圖3－1SP6800A型氣相色譜分析儀四、實驗步驟1.光化學反應系統的建立光化學反應系統如圖3－2所示。反應器由石英玻璃制作。內徑為98mm，長度為520mm。兩端部分別有一開口，開口采用鋁箔和聚四氟乙烯為密封材料。反應器及紫外燈采取平放式與地面平行，以便引入的催化劑可平鋪在反應器壁。圖3－2光化學反應器示意圖將石英反應器用自來水洗滌數次，并在洗液中浸泡數小時，再用自來水及蒸餾水洗凈，于烘箱中烘干。在進氣口與反口膠塞之間加一層薄的聚四氯乙烯薄膜，防止在光照時反口膠塞上的物質進入反應體系。稱取1.0gTiO2催化利，加入反應器中，將反應器與配氣系統相連。抽真空，用無汞壓力計控制真空度。在抽真空過程中用熱吹風加熱反應器，使器壁上吸附的物質盡量抽凈，然后用高純氮洗5次左右，再抽真空。將正庚烷和氧氣在真空狀態下注入反應器，使正庚烷的濃度為1.66×104mol/L，氧氣的體積白分比為20%。最后用高純氮充至略高于常壓，以提供在反應過程中測氣樣時抽氣所需的壓力。為防止配氣時注射器扎出的孔漏氣，可在膠塞外面貼上膠布以保持體系的穩定性。2.測定開啟紫外燈，分別在光照0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0h時從反口膠塞處取樣，用氣相色譜儀分析體系中反應物正庚烷和產物CO的含量。同樣，為防止取樣時注射器扎出的孔漏氣，也需在膠塞外面貼上膠布以保持體系的穩定性。反應物正庚烷的氣相色譜分析條件如下：30QC3/AC1石英毛細管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；載氣為氮氣；柱前壓力0.5Mpa；柱溫為60℃；分流比為100：1；氣化室溫度為200℃：檢測室溫度為產物CO的氣相色譜分析條件如下：分子篩柱，柱溫50℃反應結束后，用高純氮將反應器中的氣體全部趕出，并使其通入Ba(OH)2飽和溶液，應有白色BaCO3沉淀生成．遇鹽酸沉淀溶解。五、實驗指導1.實驗數據繪制反應過程中正庚烷的濃度隨時間的變化曲線，作相關分析，確定反應動力學級數。2.注意事項(1)反應器及紫外燈采取平放式與地面平行，以便引入的催化劑可平鋪在反應器壁。(2)在進氣口與反口膠塞之間加一層薄的聚四氯乙烯薄膜，防止在光照時反口膠塞上的物質進入反應體系。(3)為防止注射器扎出的孔漏氣，可在膠塞外面貼上膠布以保持體系的穩定性。(4)正確操作氣相色譜儀。(5)使用毛細管色譜柱進樣量一定要少，通常不能高于0.5μL。六、思考題1.查閱有關資料，推斷本實驗中正庚烷光催化降解的機理。2.影響正庚烷光催化降解的因素有哪些？七、參考文獻1.董德明，朱利中.環境化學實驗.北京：高等教育出版社，20022.孫成.環境監測實驗.北京：科學出版社，20033.奚旦立，孫裕生，劉秀英.環境監測.北京：高等教育出版社，19954.崔九思，王欽源，王漢平.大氣污染監測方法.北京：化學工業出版社，19975.中國科學院大連化學物理研究所.氣相色譜法.北京：科學出版社，19796.康春莉，徐自力，馬小凡.環境化學實驗.長春：吉林大學出版社，20007.南開大學環境化學教研室，杭州大學環境化學教研室.環境化學實踐指南.杭州：浙江教育出版社，19868.戴樹桂.環境化學.北京：高等教育出版社，19999.趙文寬，張悟銘，王長發，周性堯等編.儀器分析實驗.北京：高等教育出版社，1997

實驗五光化學煙霧中臭氧的分布規律以及影響因素分析臭氧是影響對流層—平流層大氣動力、熱力、輻射、化學等過程的關鍵成分，在氣候和環境變化中扮演非常重要的角色。同時，臭氧也是一種大氣污染物，是構成光化學煙霧的主要成分，在濃度很低時即可對生物構成危害。臭氧對眼和呼吸器官有強烈的刺激作用。人若吸入高濃度的臭氧，可出現肺水腫、心臟活動減弱乃至死亡，長期吸入低濃度的臭氧，能引起慢性呼吸道炎癥。臭氧會造成人的神經中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退。臭氧會對人體皮膚中的維生素E起到破壞作用，致使人的皮膚起皺、出現黑斑；臭氧還會破壞人體的免疫機能，誘發淋巴細胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒。在15～25公里的高空空氣中，氧氣在太陽紫外線的作用下形成臭氧，故臭氧是高空空氣中的正常組分。由于空氣的流動地球表層也可以測到0.04～0.1mg/m3的臭氧。在紫外線的作用下，臭氧參與烴類和氮氧化物的光化學反應，形成具有強烈刺激作用的有機化合物-光化學煙霧。臭氧本身也是光化學煙霧的重要組分，成為光化學污染的重要標志。國外許多國家以臭氧濃度的升高為依據發布光化學污染警報。影響臭氧濃度的因素有很多，臭氧濃度與一些氣象條件有關。因此，分析臭氧濃度及其影響因素是一項重要的環境保護工作。（一）靛藍二磺酸鈉（IDS）分光光度法測定臭氧目前，測定大氣中臭氧的分析方法很多，如碘量法、靛藍二磺酸鈉(IDS)分光光度法、紫外分光光度法、氣相色譜法、化學發光以及熒光分光光度法等多達十幾種；其中，IDS分光光度法、紫外分光光度法和化學發光和熒光法為我國《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)中推薦的3種分析方法。目前，IDS分光光度法測定環境空氣中臭氧是國家環境保護局和國家標準局批準在全國各環境監測部門統一采用的方法，該方法與現行的同類其它方法相比具有靈敏度高，重復性好，試劑穩定，干擾少等優點。本標準是《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)中測定空氣中臭氧濃度的配套方法之一。GB3095-1996中共規定了11種大氣污染物的濃度限值，臭氧是其中的一種。標準中規定環境空氣中臭氧的小時平均濃度限值一級、二級、三級標準分別為0.12mg/m3、0.16mg/m3和0.20mg/m3。本標準修訂后的檢出限為0.002mg/m3,可以滿足相關環境保護標準的要求。本實驗還將就IDS分光光度法(HJ504-2009，代替GB/T154372-1995)測定空氣中臭氧存在的問題進行討論。一、實驗目的掌握用靛藍二磺酸鈉(IDS)分光光度法測定臭氧的方法和操作。二、實驗原理藍色的靛藍二磺酸鈉(IDS)水溶液可與臭氧定量反應生成無色的靛紅磺酸鈉，根據溶液褪色程度定量測定臭氧。三、儀器與試劑1.儀器(1)氣泡吸收管。(2)空氣采樣器：KB－6C型大氣采樣器（青島嶗山儀器研究所）。流量范圍0.2～1L/min，流量穩定。使用時，用皂膜流量計校準采樣系列在采樣前和采樣后的流量，流量誤差小于5%。(3)具塞比色管：10mL、20mL，體積刻度應校正。(4)分光光度計：SP－2000UV型紫外可見分光光度計。用10mm比色皿，在610nm下，測定吸光度。(5)電子恒溫水浴鍋。(6)ZK-82B型真空干燥箱。(7)KB-6C型大氣采樣器。(8)紫外可見分光光度計。2.試劑(1)硫代硫酸鈉標準溶液：用重鉻酸鉀標準溶液(0.01mol/L)標定，取五水合硫代硫酸鈉1.25g加入1000mL容量瓶中，加水至標線。C(Na2S2O3)=0.0050mol/L。(2)淀粉指示劑：0.2%（m/v）。(3)溴酸鉀標準儲備液：0.1000mol/L。(4)溴酸鉀－溴化鉀標準溶液(C=0.0100mol/L)：吸取10.00mL溴酸鉀標準儲備液于100mL容量瓶中，加入1.0g溴化鉀，用水稀釋至標線。(5)硫酸溶液(1：6)(6)磷酸鹽緩沖溶液(pH=6.82)：稱取6.8g磷酸二氫鉀(KH2PO4)和7.1g磷酸氫二鈉(Na2HPO4)溶于1000mL水中。(7)靛藍二磺酸鈉(IDS)儲備液：稱取0.25gIDS溶于500mL水中，搖勻，放置24h以后標定，此溶液于室溫暗處放置可穩定二周。(8)靛藍二磺酸鈉標準工作液：根據標定結果，將IDS儲備液稀釋成1.00毫升相當于1.00μg臭氧的標準溶液，此溶液于室溫暗處放置可穩定一周。(9)靛藍二磺酸鈉吸收液：取IDS儲備液25mL，用磷酸鹽緩沖溶液稀釋至1000mL。四、實驗步驟1.用重鉻酸鉀標準溶液標定硫代硫酸鈉溶液準確量取10.00mL的重鉻酸鉀標準溶液(0.01mol/L)加入250mL碘量瓶中，加入50mL水，加入5mL硫酸(1：6)，加入0.1gKI混勻后，避光放置5min后，用硫代硫酸鈉溶液標定，先至淡黃色，加入淀粉指示劑后繼續滴定至藍色褪去。反應方程式：K2Cr2O7+6KI=3I2+2K2CrO4I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O62.標定IDS儲備液準確量取20.00mLIDS儲備液于250mL碘量瓶中，加入20.00mL0.0100mol/L溴酸鉀—溴化鉀標準溶液，再加入50mL水。在19.0±0.5℃水浴中放置至溶液溫度與水浴溫度平衡時，加入5.0mL的硫酸溶液(1：6)，立即蓋好瓶塞，混勻并開始計時，在水浴中放置30min，若水浴溫度為17.0±0.5℃反應時間應延長至35min。加入1g碘化鉀，立即蓋好瓶塞，輕輕混勻至完全溶解后，在暗處放置5min，用0.0050mol/L的Na2S2O3標準溶液滴定至棕色剛好褪去，呈現淡黃色時加5mL的淀粉指示劑，繼續滴定至藍色剛好褪去，終點為亮黃色。平行滴定所用的Na2S2O3標準溶液體積不應大于0.05mL。靛藍二磺酸鈉溶液相當于臭氧的質量濃度（C=(M1×V1-M2×V2)×48.00×1000/Vs×4(1)式中：C——臭氧的質量濃度（μg/mL）；M1——溴酸鉀—溴化鉀標準溶液濃度，mol/L；V1——加入溴酸鉀—溴化鉀標準溶液體積，mL；M2——滴定時所用的Na2S2O3標準溶液的濃度，mol/L；V2——滴定時所用的Na2S2O3標準溶液的體積，mL；48.00——臭氧的摩爾質量，g/mol；4——化學計量因數，Br2/IDS；VS——IDS儲備液的體積，mL。3.配制IDS標準液根據標定結果，將IDS儲備液稀釋成1.00毫升相當于1.00μg臭氧的標準溶液。4.繪制標準曲線取6只10mL的比色管，按下表6－1配制標準色列管。各管混勻，用10mm比色皿，以水作參比，在波長610nm下測定吸光度。以臭氧濃度(μg/mL)為橫坐標，以標準系列中零濃度與各管標的吸光度之差為縱坐標，繪制標準曲線，并計算回歸線的斜率。以斜率的倒數為樣品測定的計算因子BS(μg/mL)。表6－1配置標準色列管表編號123456IDS標準溶液體積/mL10.008.006.004.002.000磷酸鹽緩沖溶液體積/mL02.004.006.008.0010.00臭氧含量/ug·mL－100.20.40.60.81.05.采樣與分析串聯兩個內裝10.0mL吸收液的氣泡吸收管，罩上黑布罩，以0.5L/min流量采樣，當第一只吸收管中的吸收液褪色約為60%時，立即停止采樣。記錄采樣時的溫度與大氣壓力。采樣后，將前后兩只吸收管中的樣品全部移入25mL比色管中，用少量的水多次洗滌吸收管，洗滌液并入比色管中，使總體積為25.0mL。按繪制標準曲線的操作步驟測定吸光度。在每批樣品測定的同時，取未采樣的吸收液，按相同的步驟作試劑空白測定。五、實驗指導1.實驗數據標準曲線的繪制，實驗數據見表6－2，并由此計算回歸方程。表6－2標準系列的吸光度測定結果表編號123456吸光度臭氧濃度/ug·mL－1(2)IDS儲備液的穩定性分別在不同時間用Na2S2O3標準溶液標定IDS儲備液，實驗結果見表6-3。表6-3IDS儲備液的穩定性測定結果表IDS放置的時間/h計算所得的O3濃度/ug·mL－1由上表確定IDS穩定的時間。(3)溫度對標定的影響在不同的溫度下，測定IDS貯備液的濃度，結果見表6-4。表6-4標定IDS儲備液濃度表溫度/℃計算所得的O3濃度/ug·mL－1由上表標定溫度的控制范圍。(4)計算公式為：C=2.5(A0-A)×BS/V0(2)式中：C——空氣中臭氧的濃度，mg/ml；A0——實際空白溶液的吸光度；A——樣品溶液的吸光度；BS——用標準溶液繪制的標準曲線得到的計算因子，μg/mL；2.5——為樣品溶液的稀釋倍數；V0——換算成標準狀況下的采樣體積，L。2.注意事項(1)氣體洗滌瓶的玻璃燒結料能夠導致臭氧的損失，因此應取去玻璃擴散器，而把導管接在一個拉成1mm的玻璃尖嘴上。(2)由于橡膠管可被臭氧氧化，從而消耗一部分臭氧，故在連接氣體洗滌瓶和吸收管時應當用優質的聚乙烯管。(3)由于臭氧在水中的不穩定性，在將臭氧水采集到氣體洗滌瓶中后，應立即用裝有吸收液的氣泡吸收管采集臭氧，以防止臭氧的逸出損失。3.討論(1)標定IDS儲備液的反應原理IDS為藍色有金屬光澤的細小晶體或粉末，微溶于水，溶液呈深藍色，久置因氧化而褪色，分子式為C16H8N2Na2O8S2，結構式如反應式(6)左邊所示。根據有關參考文獻，標定IDS儲備液的反應機理如下：KBrO3+5KBr+6H+=6K++3Br2+3H2O(3)Br2+2KI=I2+2KBr(4)I2+2S2O32-=2I-+S4O62-(5)(6)也有人認為上述反應式(4)是按下式進行的：(7)(2)關于臭氧濃度計算公式中的化學計量因數根據上述反應方程式，靛藍二磺酸鈉溶液相當于臭氧濃度計算公式(式1)中的4，是指Br2/IDS的比值。(3)比色皿厚度對吸光度值的影響本實驗除采用10mm厚比色皿（國標法用20mm厚比色皿）外，所有實驗的操作步驟均按照國標規定的步驟進行，但實驗結果與國標法仍有很大差距。根據朗伯－比爾定律：A=εbc（其中：A為吸光度；ε為溶液的吸光系數；b為溶液在光路中的長度；c為溶液濃度）在吸光系數不變的情況下，如果溶液在光路中的長度增加一倍，吸光度應該也會增加一倍。可見，本實驗結果與國標法不同的主要原因在于選用的比塞皿的厚度不同。因此，臭氧與IDS是以2：1的摩爾比進行反應，單質溴與IDS是以4：1的摩爾比進行反應。標定IDS儲備液的計算公式中化學計量因數4表面上是指Br2/IDS的比值，而實際上應該是綜合多個反應方程式所得的結果。六、思考題1.藍靛二磺酸鈉(IDS)分光光度法測定臭氧的原理？2.查閱文獻列出三種測定臭氧濃度的其它方法以及原理？（二）臭氧分析儀測定臭氧一、實驗目的了解臭氧分析儀的工作原理。二、實驗原理紫外光度法是國際公認的測定環境空氣中臭氧的準確方法。儀器為紫外吸收式原理，即在同一吸收池的光路末端，測出紫外254nm波長的光源經過臭氧吸收和未經臭氧吸收后而得到的光電流I和I0，根據比爾?朗伯定律計算出臭氧濃度，單位為mg/m3、mg/L或ppm。隨著社會的進步、經濟的發展，紫外光度儀測定臭氧已經成為我國城市空氣質量連續自動監測系統的主要技術手段之一。三、儀器美國TEI公司生產的49C型臭氧分析儀（見圖6－1），測量范圍在0/0.05~1.0ppM，測量平均時間為10～30s。圖6－149C型臭氧分析儀四、實驗步驟將49C型臭氧分析儀電源打開，察看儀器參數，待儀器穩定后打開電腦上的“TEI”圖標，進行自動監測，并將記錄的數據保存在電腦里。實驗結束后，關閉儀器電源。五、實驗指導1.實驗數據：49C型臭氧分析儀記錄的實驗數據如下圖所示。2.注意事項儀器必須穩定后才可以記錄數據，且儀器報警時的數據是不準確的。六、思考題1.49C型臭氧分析儀自動監測臭氧的原理是什么？2.如何記錄并分析數據？七、參考文獻1.李洪斌.靛藍二磺酸鈉(IDS)分光光度法測定水中臭氧.科技論壇，20052.中國標準第二編輯室.中國環境保護標準匯編－大氣質量分析方法.北京：中國標準出版社2.中國預防醫學科學院環境衛生監測所主編.環境空氣質量監測檢驗方法.北京：中國科學技術出版社，19913.美國公共衛生協會等主編.水和廢水標準檢驗方法.北京：中國建筑出版社，19854.華東理工大學化學系，四川大學化工學院.分析化學.北京：高等教育出版社，20035.奚旦立，孫裕生，劉秀英.環境監測.北京：高等教育出版社，19956.（美）R.G，賴斯等編.臭氧技術及應用手冊.北京：中國建筑工業出版，19957.詹朝坤.關于臭氧－靛藍二磺酸鈉分光光度法(GB/T1543721995)問題探討.四川環境，19998.殷永泉，紀霞，單文坡，李昌梅，馬桂霞.分光光度法測定空氣中臭氧的問題探討.實驗技術與管理，2005（三）常規氣象參數的測定氣象參數的測定是指利用一定的測定手段對作業環境氣象條件參數進行檢測，以評定作業環境氣候條件是否符合安全作業要求。氣象條件參數測定主要有氣溫、氣壓、濕度、風速、風向、照度等。本實驗主要測定氣溫、風速和風向。（I）氣溫的測定氣溫是衡量空氣冷熱程度的量，表示空氣分子運動的平均動能。用攝氏度表示，也有用華氏度表示的，理論研究工作中常用熱力學（絕對）溫度表示。地面氣溫一般指距地面1.25～2.0米處的大氣溫度。露天測量時，為了防止太陽輻射對測量值的影響，測溫儀器必須放在百葉箱或防輻射罩內，還要滿足測量元件有良好的通風條件。室內測量時，要注意熱物體輻射的影響，應避開熱物體的直接輻射，選擇接近平均溫度點作為測點。目前測量氣溫的常用儀器主要有玻璃溫度計和數字式溫度計等。本實驗使用的是DWJ1型雙金屬溫度計。一、實驗目的1.了解環境中氣溫的測定方法。2.掌握雙金屬溫度計的使用。二、儀器中國長春氣象儀器廠生產的DWJ1型雙金屬溫度計。三、實驗原理雙金屬溫度計是能自動連續記錄氣溫變化的儀器，儀器分日記型和周記型兩種。感應元件是雙金屬片，由膨脹系數相差較大的兩片金屬焊接成，將其一端固定，另一端隨溫度變化而發生位移，位移量與氣溫接近線性關系。自記系統由自記鐘和自記筆組成，自記筆與放大杠桿相連并受感應元件操縱（如圖8－1所示）。圖8－1雙金屬溫度計示意圖雙金屬溫度計是一種適合測量中、低溫的現場檢測儀表，可用來直接測量液化、氣體的溫度。圖8－2所示為我國生產的萬向型和徑向型雙金屬溫度計，其儀表精度等級達到1.0級，儀表上殼采用防腐材料，其耐溫性可以高達200℃，最低為－40℃。法蘭式結構，雙層密封膠圈，防腐、防水性能好。保護管焊接采用全自動氬氣保護管、焊縫牢固、晶間腐蝕小。標度盤是鋁