空气中氮氧化物的日变化曲线.doc

实验一 空气中氮氧化物的日变化曲线
大气中氮氧化物（NOx）主要包括一氧化氮和二氧化氮，主要来自天然过程，如生物源、闪电均可产生NOx。NOx的人为源绝大部分来自化石燃料的燃烧过程，包括汽车及一切内燃机所排放的尾气，也有一部分来自生产和使用硝酸的化工厂、钢铁厂、金属冶炼厂等排放的废气，其中以工业窑炉、氮肥生产和汽车排放的NOx量最多。城市大气中2/3的NOx来自汽车尾气等的排放，交通干线空气中NOx的浓度与汽车流量密切相关，而汽车流量往往随时间而变化，因此，交通干线空气中NOx的浓度也随时间而变化。
NOx对呼吸道和呼吸器官有刺激作用，是导致支气管哮喘等呼吸道疾病不 断增加的原因之一。二氧化氮、二氧化硫、悬浮颗粒物共存时，对人体健康的危 害不仅比单独NOx严重得多，而且大于各污染物的影响之和，即产生协同作用。 大气中的NOx能与有机物发生光化学反应，产生光化学烟雾。NOx能转化成硝酸和硝酸盐，通过降水对水和土壤环境等造成危害。
一、 实验目的
1．掌握氮氧化物测定的基本原理和方法；
2．绘制城市交通干线空气中氮氧化物的日变化曲线。
NO等低价
氮氧化物
二、 实验原理
HNO2
H2O
NO2
三氧化铬

红色偶氮染料
盐酸萘乙二胺
对氨基苯磺酸

最后用比色法测定。
主要反应方程式为：

三、 预备实验所需仪器与试剂
1．仪器
(1) 大气采样器：流量范围0. 0--1. 0 L/min。
(2) 分光光度计。
(3) 棕色多孔玻板吸收管。
(4) 双球玻璃管（装氧化剂）。
(5) 干燥管。
(6) 比色管：10 mL。
(7) 移液管：1 mL。
2．试剂
(1) 吸收液：称取5.0 g对氨基苯磺酸于烧杯中，将50 mL冰醋酸与900 mL水的混合液，分数次加人烧杯中，搅拌，溶解，并迅速转人1000 mL容量瓶中，待对氨基苯磺酸完全溶解后，加人0.050 g盐酸蔡乙二胺，溶解后，用水定容至刻度。此为吸收原液，贮于棕色瓶中，低温避光保存。采样液用吸收由4份吸收原液和1份水混合配制
(2) 三氧化铬—石英砂氧化管：取约20 g 20-40目的石英砂，用(1:2)盐酸溶液浸泡一夜，用水洗至中性，烘干。把三氧化铬及石英砂按重量比1:40混合，加少量水调匀，放在红外灯或烘箱里于105℃烘干，烘干过程中应搅拌几次。制好的三氧化铬—石英砂应是松散的；若粘在一起，可适当增加一些石英砂重新制备。将此砂装入双球氧化管中，两端用少量脱脂棉塞好，放在干燥器中保存。使用时氧化管与吸收管之间用一小段乳胶管连接。
(3) 亚硝酸钠标准溶液：准确称取0.1500 g亚硝酸钠（预先在干燥器内放置24 h)溶于水，移入1000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，即配得100μg/mL亚硝酸根溶液，将其贮于棕色瓶，在冰箱中保存可稳定3个月。使用时，吸取上述溶液25.00 mL于500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，即配得5μg/mL亚硝酸根工作液。
所有试剂均需用不含亚硝酸盐的重蒸水或电导水配制。
四、 实验步骤
1. 氮氧化物的采集
用一个内装5mL采样液用吸收的多孔玻板吸收管，接上氧化管，并使管口微
向下倾斜，朝上风向，避免潮湿空气将氧化管弄湿，而污染吸收液，如图1-1所示。以每分钟0.3L的流量抽取空气30～40min。采样高度为1.5m，如需采集交通干线空气中的氮氧化物，应将采样点设在人行道上，距马路1.5m。同时统计汽车流量。若氮氧化物含量很低，可增加采样量，采样至吸收液呈浅玫瑰红色为止。记录采样时间和地点，根据采样时间和流量，算出采样体积。把一天分成几个时间段进行采样（6～9次），如7:00～7:30、8:00～8:30、9:00～9:30、10:30～11:00、12:00～12:30、13:30～14:00、15:00～15:30、16:30～17:00、17:30～18:00。

图1-1 氮氧化物采样装置的连接图示
2. 氮氧化物的测定
(1) 标准曲线的绘制：取7支10 mL比色管，按表1-1配制标准系列。
将各管摇匀，避免阳光直射，放置15 min，以蒸馏水为参比，用1cm比色皿，在540nm波长处测定吸光度。根据吸光度与浓度的对应关系，用最小二乘法计算标准曲线的回归方程式：
y = bx + a
式中：y——（A-A0），标准溶液吸光度（A）与试剂空白吸光度（A0）之差；
x——NO2-含量，μg；
a、b——回归方程式的截距和斜率。
ρNOx =
式中：ρNOx——氮氧化物浓度，mg/m3；
A——样品溶液吸光度；
A0、a、b表示的意义同上；
V——标准状态下（25℃，760mmHg）的采样体积，L；
0.76——NO2（气）转换成NO2-（液）的转换系数。
表1-1 标准溶液系列
编 号 0 1 2 3 4 5 6
NO2-标准溶液（5μg/mL）/mL 0.00 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
NO2-含量/μg 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
(2) 样品的测定：采样后放置15min，将吸收液直接倒入1cm比色皿中，在540nm处测定吸光度。
五、 数据处理
根据标准曲线回归方程和样品吸光度值，计算出不同时间空气样品中氮氧化物的浓度，绘制氮氧化物浓度随时间变化的曲线，并说明汽车流量对交通干线空气中氮氧化物浓度变化的影响。
六、 思考题
1．氮氧化物与光化学烟雾有什么关系？产生光化学烟雾需要哪些条件？
2．通过实验测定结果，你认为交通干线空气中氮氧化物的污染状况如何？
3．空气中氮氧化物日变化曲线说明什么？