
总悬浮颗粒物简称TSP,是指空气中空气动力学直径小于100μm的颗粒物。
测定TSP采用重量法。所用的采样器按采气量大小,分为大流量采样器和中流量采样器。方法的检出限为0.001mg/m3。
本实验选用中流量采样法。
1.原理
通过具有一定切割特性的采样器,以恒速抽取定量体积的空气,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、后滤膜重量之差及采样体积,计算出TSP的质量浓度。
PM10、PM5及PM2.5的测定原理与之相同,但需要采用不同切割特性的采样器。
2.仪器
⑴中流量采样器:采样器采样口的抽气速度为0.3m/s,采气流量(工作点流量)为100L/min。
⑵滤膜:超细玻璃纤维滤膜或聚氯乙烯等有机滤膜,直径9cm。
滤膜性能:滤膜对0.3μm标准粒子的截留效率不低于99%,在气流速度为0.45m/s时,单张滤膜阻力不大于3.5kPa,在同样气流速度下,抽取经高效过滤器净化的空气5h,每平方厘米滤膜失重不大于0.012mg。
⑶滤膜袋:用于存放采样后对折的采尘滤膜。袋面印有编号、采样日期、采样地点、采样人等项栏目。
⑷滤膜保存盒:用于保存滤膜,保证滤膜在采样前处于平展不受折状态。
⑸镊子:用于夹取滤膜。
⑹X光看片机:用于检查滤膜有无缺损。
⑺打号机:用于在滤膜及滤膜袋上打号。
⑻恒温恒湿箱:箱内空气温度要求在15~30℃范围内连续可调,控温精度±1℃;箱内空气相对湿度应控制在45%~55%范围内。恒温恒湿箱可连续工作。
⑼分析天平:感量0.1mg。
⑽中流量孔口流量计:量程75~125L/min;准确度不超过±2%。附有与孔口流量计配套的U型管压差计(或智能流量效准器),最小分度值10Pa。
⑾气压计。
⑿温度计
3.步骤
⑴中流量采样器流量校准(用中流量孔口流量计校准):(注:本次实验不做)新购置或维修后的采样器在启用前,需进行流量校准;正常使用的采样器每月需进行一次流量校准。校准的步骤如下:
①从气压计、温度计分别读取环境大气压,环境温度。
②将采样器采气流量换算成标准状态下的流量。计算公式如下:
式中:-标准状态下的采样器流量,L/min;
-采样器采气流量,L/min;
-流量校准时环境大气压力,kPa;
-标准状态的绝对温度,273K;
-流量校准时环境温度,K;
-标准状态下的大气压力,101.325kPa。
③将计算的标准状态下的流量代入下式,求出修正项y。
式中斜率b和截距a由孔口流量计的标定部门给出。
④计算孔口流量计压差值(Pa)。
⑤打开采样头的采样盖,按正常采样位置,放一张干净的采样滤膜,将大流量孔口流量计的孔口与采样器密封连接。孔口的取压口接好U型管压差计(或智能流量效准器)。
⑥接通电源,开启采样器,待工作正常后,调节采样器流量,使孔口流量计压差值达到计算的值,记录表格见表1。
表1 用孔口流量计校准采样器记录表
| 采样器编号 | 采样器采气流量 Q(L/min) | 孔口流量计编号 | 环境温度T1(K) | 环 境 大气压 P1(kPa) | 孔口压差计算值(Pa) | 校准日期 | 校准人 |
⑵空白滤膜准备
①每张滤膜均需用X光看片机进行检查,不得有针孔或任何缺陷。在选中的滤膜光滑表面的两个对角上打印编号。滤膜袋上打印同样编号备用。
②将滤膜放在恒温恒湿箱中平衡24h。平衡条件:温度取15~30℃中任一点,相对湿度控制在45%~55%范围内。记录平衡温度与湿度。
③在上述平衡条件下称量滤膜,滤膜称量精确到0.1mg。记录滤膜重量。
④称量好的滤膜平展地放在滤膜保存盒中,采样前不得将滤膜弯曲或折叠。
⑶采样
①打开采样头顶盖,取出滤膜夹。用清洁干布擦去采样头内及滤膜夹的灰尘。
②将已编号并称量过的滤膜毛面向上,放在滤膜网托上,然后放滤膜夹,对正、拧紧,使不漏气。盖好采样头顶盖,按照采样器使用说明操作,设置好采样时间,即可启动采样。
③当采样器不能直接显示标准状态下的累计采样体积时,需记录采样期间测试现场平均温度和平均大气压。
④采样结束后,打开采样头,用镊子轻轻取下滤膜,采样面向里,将滤膜对折,放入号码相同的滤膜袋中。取滤膜时,如发现滤膜损坏,或滤膜上尘的边缘轮廓不清晰、滤膜安装歪斜,表示采样时漏气。则本次采样作废,需重新采样。
⑷尘膜的称量及平衡
①尘膜放在恒温恒湿箱中,用同空白滤膜平衡条件相同的温度、湿度,平衡24h。
②在上述平衡条件下称量尘膜,尘膜称量精确到0.1mg。记录尘膜重量。
4.计算
式中:-尘膜重量,g;
-空白滤膜重量,g;
-标准状态下的累积采样体积,。
当采样器未直接显示标准状态下的累积采样体积时,按下式计算:
式中: Q-采样器采气流量,L/min;
P2-采样期间测试现场平均大气压力,kPa;
-标准状态的绝对温度,273K;
t-累积采样时间,h;
-标准状态下的大气压力,101.325kPa。
T2-采样期间测试现场环境温度,K;
滤膜称量及TSP浓度记录见表2。
表2 TSP滤膜称量及浓度记录表
| 月日 | 滤膜编号 | 采气流量Q (L/min) | 采样期间环境温度T2 (K) | 采样期间大气压P2 (kPa) | 累积采样时间t(h) | 累积采样标况体积Vn(m³) | 滤膜重量(g) | TSP浓度(mg/ m³) | ||
| 空膜 | 尘膜 | 尘重 | ||||||||
本次实验采用甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法。
1.原理
二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后,生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物。在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解,释放出的二氧化硫与盐酸副玫瑰苯胺、甲醛作用,生成紫红色化合物,根据颜色深浅,用分光光度计在577nm处进行测定。
2.仪器
①空气采样器, TH-150C智能中流量气体采样器。
②分光光度计:可见光波长范围在380~780nm。
③多孔玻板吸收管:10ml的多孔玻板吸收管用于短时间采样。
④恒温水浴器:广口冷藏瓶内放置圆形比色管架,插一支长约150mm,0~40℃的酒精温度计,其误差应不大于0.5℃。
5具塞比色管:10ml。
3.试剂
⑴试验用蒸馏水。
⑵环己二胺四乙酸二钠溶液C=0.050mol/L。
⑶甲醛缓冲吸收液储备液。
⑷甲醛缓冲吸收液。
⑸氢氧化钠溶液C=1.5mol/L。
⑹0.60%(m/V)氨磺酸钠溶液。
⑺碘储备液C(1/2I2)=0.10mol/L。
⑻碘使用液C(1/2I2)=0.05mol/L。
⑼0.5%(m/V)淀粉溶液
⑽碘酸钾标准溶液C=(1/6KIO3)=0.1000mol/L。
⑾盐酸溶液(1+9)。
⑿硫代硫酸钠储备液C(Na2S2O3)=0.10mol/L。
⒀硫代硫酸钠标准溶液C(Na2S2O3)=0.05mol/L。
⒁0.05%(m/V)乙二胺四乙酸二钠盐溶液。
⒂二氧化硫标准溶液。
⒃0.20%(m/V)盐酸副玫瑰苯胺储备液。
⒄0.05%(m/V)盐酸副玫瑰苯胺使用溶液。
4.采样
采样短时间采样,根据环境空气中二氧化硫浓度的高低,采用内装10ml吸收液的U型玻板吸收管,以0.5L/min的流量采样,采样时吸收液温度应保持在23~29℃范围内。
5.步骤
⑴标准曲线的绘制
取14支10ml具塞比色管,分A、B两组,每组7支,分别对应编号,A组按下表配制标准系列。
二氧化硫标准系列
| 管号 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 二氧化硫标准使用液(ml) | 0 | 0.50 | 1.00 | 2.00 | 5.00 | 8.00 | 10.00 |
| 甲醛缓冲吸收液(ml) | 10.00 | 9.50 | 9.00 | 8.00 | 5.00 | 2.00 | 0 |
| 二氧化硫(10-6g) | 0 | 0.50 | 1.00 | 2.00 | 5.00 | 8.00 | 10.00 |
在波长577nm处,用1cm比色皿,以水作参比,测定吸光度。
用最小二乘法计算标准曲线的回归方程式:
式中:-标准溶液吸光度A与试剂空白吸光度A0之差(A- A0);
-二氧化硫含量,10-6g;
b-回归方程式的斜率;
a-回归方程式的截距。
⑵样品测定
所采集的环境空气样品溶液中如有混浊物,则应离心分离除去,样品放置20min,以使臭氧分离,对于本实验采用的短时间采样,将吸收管中样品溶液全部移入10ml比色管中,用少量甲醛缓冲吸收液洗涤吸收管,倒入比色管中,并用吸收液稀释至10ml标线。加入0.60%氨磺酸钠溶液0.50ml,摇匀。放置10min以除去氮氧化物的干扰,加入1.50mol/L氢氧化钠溶液0.5ml,混匀。再逐管迅速将溶液全部倒入装有1.00ml盐酸副玫瑰苯胺使用溶液的B管中,立即具塞摇匀后放入恒温水浴中显色。在波长577nm处,用1cm比色皿,以水作参比,测定吸光度。
计算
式中:-样品中二氧化硫的浓度;
-样品溶液的吸光度;
-试剂空白溶液的吸光度;
b-回归方程的斜率;
-样品溶液总体积,ml;
-测定时所取样品溶液体积,ml;
-换算成标准状态下的采样体积,L.
二氧化硫浓度计算结果应精确到小数点后第三位。
