環(huán)境空氣氮氧化物檢測(cè)方法中氧化物的氧化效率對(duì)比

李峰

摘? 要：氮氧化物主要來自土壤、海洋中有機(jī)物分解以及化石燃料燃燒，該物質(zhì)是酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧消耗等環(huán)境問題的主要因素之一，對(duì)環(huán)境損害作用極大。因此，該文針對(duì)環(huán)境空氣以及固定污染源廢氣中氮氧化物檢測(cè)方案有效性展開對(duì)比分析，以期可以為相似項(xiàng)目提供良好參照。

關(guān)鍵詞：氮氧化物檢測(cè);氧化效率;效率對(duì)比

中圖分類號(hào)： TQ126? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

氮氧化物是由氮、氧2種元素組成的一系列的化合物。通常來說， 一氧化氮、一氧化二氮、二氧化氮、五氧化二氮等氮氧化物較為常見。其中，五氧化二氮較為特殊，常態(tài)下，該化合物呈現(xiàn)為固體;而常態(tài)下，其他氮氧化物基本都呈現(xiàn)為氣態(tài)。

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)內(nèi)容，環(huán)境空氣污染物涉及一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物等。其中，氮氧化物空氣污染物通常為一氧化氮和二氧化氮[1]。

氮氧化物的來源可以分為天然排放與人類活動(dòng)2種。前者主要來自有機(jī)物分解所成，后者則主要來自化石燃料的燃燒，例如飛機(jī)、鍋爐等燃料燃燒，硝酸應(yīng)用過程等。在高溫燃燒條件下，氮氧化物主要以一氧化氮的形式存在，最初排放的氮氧化物中一氧化氮約占95%。 但是，一氧化氮在大氣中極易與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化氮，所以大氣中氮氧化物普遍以二氧化氮的形式存在[2]。

在溫度較大或有云霧存在時(shí)，二氧化氮容易與水分子作用形成酸雨。如遇上合適的氣象條件，二氧化氮轉(zhuǎn)變成硝酸的速度更加快。氮氧化物與平流層內(nèi)的臭氧反應(yīng)生成一氧化氮與氧氣，一氧化氮與臭氧反應(yīng)生成二氧化氮和氧氣，從而打破臭氧平衡，使臭氧濃度降低，形成臭氧層空洞。從環(huán)境保護(hù)角度來看，氮氧化物是造成環(huán)境損害的重要因素之一，該化合物不僅是酸雨、大氣光化學(xué)煙霧的重要組成部分，也會(huì)大量消耗臭氧，是臭氧層空洞的主要原因之一[3]。

該實(shí)驗(yàn)擬研究廢氣和環(huán)境空氣中一氧化氮被2種不同方法中的氧化物氧化的效率的高低，以尋求檢測(cè)方法最優(yōu)的氧化物質(zhì)、最高的氧化效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

串聯(lián)的第一支吸收瓶中的吸收液，可以吸收廢氣、空氣中的二氧化氮，通過系列反應(yīng)，生成偶氮染料（粉紅色）。然而，一氧化氮?jiǎng)t不與吸收液相反應(yīng)，而是與酸性高錳酸鉀或重鉻酸鉀進(jìn)行氧化反應(yīng)（在一氧化氮通過氧化瓶或氧化管時(shí)），最后在串聯(lián)的第二支吸收瓶中的吸收液吸收，從而生成偶氮染料（粉紅色）。

經(jīng)過上述步驟生成的偶氮染料，其二氧化氮的含量與波長(zhǎng)540 nm處的吸光度呈現(xiàn)為正比關(guān)系。通過第二支吸收瓶中的吸光度測(cè)定，經(jīng)過系列計(jì)算，可以得到兩支吸收瓶?jī)?nèi)二氧化氮和一氧化氮的質(zhì)量濃度。通過將二者的質(zhì)量濃度相加，計(jì)算結(jié)果即為總的氮氧化物的質(zhì)量濃度。

2 采樣實(shí)驗(yàn)

制作氧化管：用12%鹽酸浸泡河沙一夜，后用水沖洗烘干至中性。將三氧化鉻及河沙按1∶20混合，加水調(diào)勻，烘干。烘干后置于氧化管中，兩端塞好脫脂棉。

制作氧化瓶：稱取 25克高錳酸鉀，放于燒杯（1 000? mL）中，隨后加入 500 mL 水、1 mol/L 硫酸溶液500 mL，攪拌均勻后，貯于棕色試劑瓶中。

2.1 環(huán)境空氣

取出一支內(nèi)裝 10 mL 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶以及兩支內(nèi)裝 10 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶，使用短硅橡膠管，在二者間串聯(lián)一個(gè)氧化瓶，以 0.4 L/min流量采氣 24 L，并采用同步監(jiān)測(cè)手段，使用4臺(tái)采樣機(jī)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

另取2支內(nèi)裝 10 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶和一支氧化管，用短硅橡膠管將氧化瓶串聯(lián)在二支吸收瓶之間，以 0.4 L/min 流量采氣 24 L。 同時(shí)用四臺(tái)采樣機(jī)器同時(shí)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。

2.2 有組織廢氣

取出一支內(nèi)裝 30 mL 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶以及兩支內(nèi)裝 75 mL 吸收液的吸收瓶，按順序串聯(lián)一個(gè)空的多孔玻板吸收瓶，一支氧化瓶、2個(gè)內(nèi)裝 75 mL吸收液的多孔玻板吸收瓶，以 0.2 L/min 流量采氣，采至第二個(gè)吸收瓶呈微紅色停止。 同時(shí)用六臺(tái)采樣機(jī)器同時(shí)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。

另取2支內(nèi)裝 75 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶和一支內(nèi)裝三氧化鉻的氧化管，按順序串聯(lián)一個(gè)空的多孔玻板吸收瓶，一支氧化瓶、1個(gè)內(nèi)裝 75 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶，以 0.2 L/min 流量采氣，采至第二個(gè)吸收瓶呈微紅色停止。 同時(shí)用6臺(tái)采樣機(jī)器同時(shí)與氧化瓶試驗(yàn)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。

采樣后放置 20 min后立即測(cè)定。

采樣前檢查采樣系統(tǒng)的氣密性，用皂膜流量計(jì)進(jìn)行流量校準(zhǔn)。采樣期間，樣品運(yùn)輸和存放過程中應(yīng)避免陽(yáng)光照射。運(yùn)輸和存放樣品應(yīng)采取降溫措施。每次采樣，需要做 2 個(gè)以上現(xiàn)場(chǎng)空白測(cè)試。采樣現(xiàn)場(chǎng)需準(zhǔn)備吸收瓶（含有吸收液），且吸收瓶需與樣品在同等的條件下運(yùn)輸、保存，運(yùn)輸過程中需要防止污染，直到抵達(dá)實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)部分：使用6 支 1 mL具塞比色管，為制備亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液系列做好準(zhǔn)備。每支管中分別移取一定體積的亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)工作液，加水至 2.00 mL，加入顯色液8.00 mL。將各管液體混勻，在暗處放置，本案取 20 min，使用10 mm 比色皿，在波長(zhǎng) 540 nm 處，以水為參比測(cè)量吸光度，用最小二乘法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)曲線見表1。

3 檢測(cè)結(jié)果

從上述試驗(yàn)中得出結(jié)論：環(huán)境空氣氮氧化物測(cè)定中氧化瓶氧化效果比氧化管氧化效果好。

固定污染源廢氣中氮氧化物測(cè)定中氧化管氧化效果比氧化瓶氧化效果好。

4 結(jié)論

環(huán)境空氣中包括2點(diǎn)。1）氧化瓶與空氣中一氧化氮接觸比表面積大，氧化效率高。2）氧化瓶持續(xù)氧化效果比氧化管好。3）氧化瓶能克服空氣或者吸收瓶中水汽影響，而氧化管需要保持干燥才能發(fā)揮氧化效果。否則容易導(dǎo)致氧化效果失效。

固定污染源廢氣中包括2點(diǎn)。1）固定污染源廢氣中溫度較高，采樣時(shí)間短，氧化管能克服水汽影響。2）固定污染源廢氣中氮氧化物濃度較高，氧化管短時(shí)間氧化效率比氧化瓶高。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.HJ 479-2009，環(huán)境空氣 氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的測(cè)定[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社—2009：10-13.

[2]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.HJ/T 43-1999，固定污染源排氣中氮氧化物的測(cè)定鹽酸萘乙二胺分光光度法[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1999：5-9.