① 污染型項目工程分析的方法
污染型項目工程分析的方法具體內容是什麼,下面中達咨詢為大家解答。
污染型項目工程分析的方法之類比法
建設項目的工程分析都應根據項目規劃、可行性研究和設計方案等技術資料進行工作。由於國家建設項目審批體制改革,環境影響評價成為項目核准備案的前置條件,有些建設項目,如大型資源開發、水利工程建設以及國外引進項目,在可行性研究階段所能提供的工程技術資料不能滿足工程分析的需要時,可以根據具體情況選用其他適用的方法進行工程分析。目前可供選用的方法有類比法、物料衡演算法和資料復用法。
類比法是用於擬建項目類型相首首同的現有項目的設計資料或實測數據進行工程分析的一種常用方法。採用此法時,為提高類比數據的准確性,應充分注意分析對象與類比對象之間的相似性和可比性。如:
(1)工程一般特徵的相似性。所謂岩逗一般特徵包括建設項目的性質、建設規模、車間組成、產品結構、工藝路線、生產方法、原料、燃料成分與消耗量、用水量和設備類型等。
(2)污染物排放特徵的相似性。包括者棗數污染物排放類型、濃度、強度與數量,排放方式與去向以及污染方式與途徑等。
(3)環境特徵的相似性。包括氣象條件、地貌狀況、生態特點、環境功能以及區域污染情況等方面的相似性。因為在生產建設中常會遇到這種情況,即某污染物在甲地是主要污染因素,在乙地則可能是次要因素,甚至是可被忽略的因素。
類比法也常用單位產品的經驗排污系數去計算污染物排放量。但是採用此法必須注意,一定要根據生產規模等工程特徵和生產管理以及外部因素等實際情況進行必要的修正。
經驗排污系數法公式:
A=ADXM
AD=BD(aD+bD+cD+dD)
式中:
A某污染物的排放總量;
AD單位產品某污染物的排放定額;
M產品總產量;
BD單位產品投入或生成的某污染物量;
aD單位產品中某污染物的量;
bD單位產品所生成的副產物、回收品中某污染物的量;
cD單位產品分解轉化掉的污染物量;
dD單位產品被凈化處理掉的污染物量。
釆用經驗排污系數法計算污染物排放量時,必須對生產工藝、化學反應、副反應和管理等情況進行全面了解,掌握原料、輔助材料、燃料的成分和消耗定額。一些項目計算結果可能與實際存在一定的誤差,在實際工作中應注意結果的一致性。
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氣相層析法(GC)、紫外線及可見光吸收光譜法()、火焰原子光譜(AA)、HPLC
③ 環境化學常用研究方法
環境科學中的重要分支學科之一。造成環境污染的因素可分為物理的、化學的及生物學的三方面,而其中化學物質引起的污染約佔80%-90%。環境化學即是從化學的角度出發,探討由於人類活動而引起的環境質量的變化規律及其保護和治理環境的方法原理。就其主要內容而言,環境化學除了研究環境污染物的檢測方法和原理(屬於環境分析化學的范圍)及探討環境污染和治理技術中的化學、化工原理和化學過程等問題外,需進一步在原子及分子水平上,用物理化學等方法研究環境中化學污染物的發生起源、遷移分布、相互反應、轉化機制、狀態結構的變化、污染效應和最終歸宿。隨著環境化學研究的深化,為環境科學的發展奠定了堅實的基礎,為治理環境污染提供了重要的科學依據。
環境科學的分支學科。主要應用化學的基本原理和方法,研究大氣、水、土壤等環境介質中化學物質的特性、存在狀態、化學轉化過程及其變化規律、化學行為與化學效應的科學。研究的內容主要有:(1)運用現代科學技術對化學物質在環境中的發生、分布、理化性質、存在狀態(或形態)及其滯留與遷移過程中的變化等進行化學表徵,闡明化學物質的化學拓性與環境效應的關系;(2)運用化學動態學(chemical dynamics)、化學動力學(chemical kinetics)和化學熱力學(chemical thermodynamics)等原理研究化學物質在環境中(包括界面上)的化學反應、轉化過程以及消除的途徑,闡明化學物質的反應機制及源與匯的關系;(3)研究用化學的原理與技術控制污染源,減少污染排放,進行污染預防;「三廢」綜合利用,合理使用資源,實現清潔生產;促進經濟建設與環境保護持續地協調發展。從環境介質的不同,可劃分為大氣、水和土壤的環境化學等,現分別稱之為大氣環境化學、水環境化學和土壤環境化學。從研究內容可分為環境分析化學、環境污染化學和污染控制化學等。
主要研究領域和內容
1.研究污染物(主要是化學污染物)在環境(包括大氣圈、水圈、土壤岩石圈和生物圈)中的遷移、轉化的基本規律,形成環境污染化學這一介於環境科學與化學之間的一門新興的邊緣分支學科。
2.研究環境中污染物的種類和成分及其定量分析方法,形成環境分析化學(常簡稱環境分析)。它是環境化學的分支學科。
3.研究環境中天然的和人為釋放的化學性質的遷移、轉化規律及其與環境質量和人類健康的關系,形成環境地球化學。它是介於環境與地球化學之間的一門新興的邊緣分支學科。
④ 研究空氣污染用什麼研究方法
在黑色的夜幕中,一束激光如同一根閃亮的金針直插天空。「這就是我鉛灶們的『大氣探針』,可以實時監測從地面到10公里高空范圍內的霧霾分布並分析其成分。」中科院安徽光學精密機械研究所環境光學研究中心專家張天舒說,這是中國科學家在空氣污染探測中的「新式武器」——激光雷達。
一根根「激光針」從平原、山脈、海上向天空發射,還可以車、船載的形式移動,這些「激光針」組成了一個三維立體的大網,改變了傳統的探測方式,實現了對近地面空氣污染的無盲區垂直立體探測,並為治理空氣污染繪制出一幅污染物傳播的三維立體「路線圖」。
「激光雷達發出的激光束就像一根根『探針』,可以直接獲取近地面PM2.5等大氣污染物的觀測數據,特別是組網觀測後,每一個『探針』所獲得的數據還可以進入大氣物理、氣象模型分析,從而動態、實時地了解霧霾的時間和空間分布、傳輸通道和總量等關鍵信息,建立純清起三維立體的污染物模擬場。」張天舒說。
這種新型激光雷達目前已在京津冀、長三角、川渝等多個人口密集區域加快普及和應用並組網觀測,全國裝備的總台數約500台,其中京津冀地區約200台,已經實現了觀測全覆蓋。
針對大氣重污染「發生-演變-消散」全過程的核心科學問題,激光雷達為科學家們建立起了大氣污染傳輸通道立體觀測網。除了固定位置的「激光針」之外,還有與之配合的重污染時段和重污染過程的車載走航、機載觀測地基遙感和衛星遙感觀測。
「未來幾年,造成霧霾和主要二次污染物的近地面臭氧治理將成為新的關注點,成為協同治霾的突破口,這也是目前國際普遍關注的槐褲扮重要環境參數。激光雷達將在對近地面臭氧實時立體監測方面做出更多貢獻,從而為協同治霾提供技術支撐。」張天舒說。
據了解,未來激光雷達還將在川渝地區、汾渭平原等區域繼續加大投放密度,實現觀測全覆蓋。同時,探測技術還將向車載、機載、星載等多平台繼續發展,實現環保、氣象、科研數據的共享,全球科學家就可以合作起來,共同研究治理地球大氣污染。
⑤ 生物污染監測的方法有哪些它們主要用於哪些污染物的監測
生物污染監測常用的分析方法有光譜分析法、色譜分析法、電化學分析法、放射性分析、多機聯用分析。
(1)光譜分析法 可見一紫外分光光度法可用於測定多種農葯(如有機氯、有機磷和有機硫農葯),含汞、砷、銅和酚類殺蟲劑,芳香烴、共軛雙鍵等不飽和烴,以及某些重金屬(鉻、鎘、鉛)和非金屬(氟、氰)化合物等;紅外分光光度法可鑒別有機污染物的結構,並對其進行定量測定;原子吸收分光光度法適用於鎘、汞、鉛、銅、鋅、鎳、鉻等有害金屬元素的定量測定;發射光譜法適用於對多種金屬元素進行定性和定量分析,特別是等離子體發射光譜法,可對樣品中多種微量元素進行同時分析;X射線塌謹中熒光光譜分析適用於生物樣品中多元素的分析,特別是對硫、磷等輕元素很容易測定。
(2)色譜分析法 包括薄層層析法、氣相色譜法、高壓液相色譜法等。薄層層析法可對多種農葯進行定性和半定量分析。如果與薄層掃描儀聯用或洗脫後進一步分析,則可進行定團山量測定。氣相色譜法廣泛用於糧食等生物樣品中烴類、酚類、苯和硝基苯、胺類、多氯聯苯及有機氯、有機磷農葯等有機污染物的測定。如果氣相色譜儀晌碰中的填充柱換成分離能力更強的毛細管柱,就可以進行毛細管色譜分析。該法特別適用於環境樣品中多種有機污染物的測定,如食品、蔬菜中多種有機磷農葯的測定。高壓液相色譜法特別適用於相對分子質量大於300、熱穩定性差和離子型化合物的分析,應用於糧食、蔬菜等中的多環芳烴、酚類、異睛酸酯類和取代酯類、苯氧乙酸類等農葯的測定。
(3)電化學分析法 示波極譜法、陽極溶出伏安法等近代極譜技術可用於測定生物樣品中的農葯殘留量和某些重金屬元素。離子選擇電極法可用於測定某些金屬和非金屬污染物。
(4)放射分析法 放射分析法在環境污染研究和污染物分析中具有獨特的作用。例如,欲了解污染物在生物體內的代謝途徑和降解過程,不能應用上述分析方法,只能用放射性同位素進行示蹤模擬實驗。用中子活化法測定含汞、鋅、銅、砷、鉛、溴等某些有害金屬污染物及農葯殘留量,具有靈敏、特效、不破壞試樣等優點。
⑥ 常見污染物的分析方法有哪些
具有普遍性的大氣污染物有顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化含物及光化學氧化劑等。
⑦ 關於惡臭污染研究方法
1.將邊界點記錄的溫度,氣壓,風速,濕度等與臭氣濃度進行spare曼等級相關分析,發現風速氣壓和臭氣濃度之間存在較弱的負相關溫度和臭氣濃度之間存在中等強度的正相關。
採用三點式袖帶法秀便臭氣濃度,惡臭種物質濃度,tc和理論周期強度toc,篩選出填埋優先控制的污染物。
2.基地采樣點總物質濃度監測TCC
等於各個污染物濃度的嘉禾,通過柱狀圖來查看各個污染物質在總的物質濃度中的佔比。總物質濃度只是化學濃度的疊加,對不同的車主芬奇秀閾值不同,影響後續臭氣濃度的一個重要因素。
3.理論臭氣濃度TOC
數據表明惡臭濃度和強度關系符合web,公示單純的高濃度不意味著對臭臭的貢獻較大總物質濃度,tc並不能准確反映實際感官的惡臭特徵。因此用理論理論臭氣濃度tc或抑鬱預稀釋倍數來表示某種VOC s對惡臭的貢獻。
理論臭氣濃度toc是惡臭氣體中的某惡臭物質的濃度比上該成分的嗅閾值濃度。針對某一特定的填埋場應該由專家確定期處分的修持。
研究表明雖然暗器是二中貢獻率較高的組份,但平均理論臭氣濃度貢獻率在卻不高,主要是由於檢測點被檢出的氨的濃度水平高,但效率值相對較大。相反硫化氫則檢出濃度不高,但血脂小因子理論臭氣濃度就會偏高。
4.綜合評分法識別。
生活垃圾釋放的惡臭物質,除了要考慮其組分濃度的變化,嗅閾值等特點之外,還應該綜合考慮污染物的毒性檢出率,暴露狀況等因素。因此採用綜合評分法來評價惡臭污染即進行惡臭污染物優先控制的篩選。
有研究者選用6個典型的單向因子,比如濃度值,嗅閾值,檢出率,毒性效應,飽和蒸氣壓受關注程度,作為混合生活垃圾臭氣。特徵污染物的評價指標。
進行綜合打分,排名靠前的則作為主要控制的。惡臭污染物。
5.面向集運過程的固廢處置及惡臭污染控製成效評估方法。
包括:微生物菌劑、化學除臭劑一般適合於惡臭氣體統一收集,統一處理的場所。以噴淋塔、吸附塔等形式發揮作用,比如化工廠,噴漆廠等。而目前用於垃圾填埋場惡臭控制最普遍的除臭劑是植物除臭劑,用於垃圾傾倒作業面、填埋場場界等場所,採用噴霧水槍,風炮、幕牆等方式進行噴灑。
實驗採用了微生物除臭劑,是由4組具有降解多種污染物的強耐受性菌株,作為除臭菌群中的主要組成。分別為惡臭假單胞菌、凝結芽孢桿菌。惡臭假單胞菌可以降解硝基苯酚,烷烴,硝基苯等。凝結芽孢桿菌對於硫化氫等有降解作用。
噴灑實驗選擇葯劑的用量為每噸垃圾噴灑0.8公斤微生物葯劑,葯劑稀釋比例為1:10,使用高壓水槍對垃圾噴灑微生物除臭劑。
操作過程:在卸料大廳垃圾傾倒時,使用高壓水槍對准下落的垃圾噴灑除臭劑;垃圾傾倒進入料槽時形成堆體,使用高壓水槍對堆體噴灑除臭劑;在預壓縮口上方布置一台高壓水槍持續噴灑除臭劑。
數據檢測樣點的上海市區生活垃圾經過轉運站,散裝或壓縮後經過河道水運至老港固廢處置基地。因此檢測樣點包括集裝箱、填埋場作業面表層、填埋場界。
采樣時設置對照組和實驗組,以集裝箱為例,垃圾進入集裝箱半小時之內,第1次采樣並記錄編號;裝船運往老港,噴灑除臭劑24小時以後,進行第2次采樣;然後停放一天,48小時後再次對這批集裝箱進行第3次采樣。
對作業面的采樣再也設置對照組和實驗組,實驗開始之前,及埋場作業面已覆蓋三天以上垃圾以後。運用集體照分別進行連續兩天的采樣分析,每天分析4才要4次,間隔兩小時采樣一次。
嗯,填埋場場界上。粉象取一個點下風向,按扇形分布取三個點。史冊臭氣濃度。
測試項目不僅採用惡臭污染控制排放標准規定的臭氣濃度指標表徵,惡臭強度也通過對VOC s物質組分和濃度進行電量的說明。
在分析噴灑除臭劑之後的差異性採用spss22.0對資料進行正態性檢驗。採用獨立樣本t檢驗,梁福建的非常態資料,比較採用非參數檢驗,正太資料相關分析使用派爾森檢驗非。正態資料相關性分析採用spider man等級相關
主要結論:
轉運站或轉運碼頭優勢組分為烴類化合物。在最初0.5小時時段烴類的佔比為60~90百分比,隨著時間的增加緩慢降低至23:00~五時。,含硫化合物和苯系物的濃度則逐漸增加
。國優勢污染物分析受控污染物分析:通過選取惡臭污染物排放標准中受控的7種惡臭污染物質進行分析,這些物質的理論臭氣濃度toc。得出含硫污染化合物是導致氣體惡臭的主要化合物,因此在將其納入又是污染物分析當中。另外的VOC s物質均含有2~3種優勢化合物。研究主要遭受通過這些物質濃度跟氣體的臭氣強度之間的關系。在集裝箱的測試中,第48小時採集的樣品及第3批布對照組內,甲硫醇的理論濃度與測試組相比相差非常大,說明噴灑生物菌劑對於集裝箱內氣體臭氣濃度降低有很大的效果。而在集裝箱內7類VOC s物質中含硫化合物對氣體惡臭的貢獻率是最大的。因此說明在惡臭控制效果分析中可以把含硫化合物尤其是甲硫醇甲硫醚的濃度作為主要的監控指標。
不同時段又是化合物去除的差異性分析,第2次采樣也就是24小時的時段,嗯,在集裝箱碼頭兩個對照組中,嗯。又是化合物甲硫醇,甲6米2,甲2,硫氨基甲苯等都,嗯,濃度差異都表現出統計學的意義。
對於生物除臭劑除臭效果的研究發現除臭劑隨著時間的延長,除臭效果逐漸上升48小時後,對臭氣濃度的去除率維持在20~30%。
而在填埋場作業面表層惡臭的膿臭氣濃度的變化規律看出實驗期間最面表層氣體臭氣濃度平均來看比本底值稍微降低。幾乎無法反映除臭液噴灑以後臭氣濃度的削減效果。注意的是在轉運站對生活垃圾噴灑了微生物除臭劑以後再是填埋環節,並未明顯看出除臭效果。這主要的原因是未噴灑除臭劑的散裝垃圾,同時摻混第二就是生物除臭劑,除臭的時間是比較長。
但是從廠借的。惡臭污染變化來看,確實對於臭氣濃度的降低非常明顯。
⑧ 環境污染化學的研究方法
主要有直接測定、理論推算、模擬實驗三種,每一種方法都不能充分反映環境體系的真實狀況,因而總是互相補充,綜合運用。污染化學的發展趨勢,在深入分析方面可歸納為微量、微觀、微粒,在綜合推斷方面可歸納為模型、模式和模擬。
環境污染研究初期,主要關心的是含量較多的污染物。隨著對污染效應的認識不斷深入,注意力逐漸轉向微量和痕量污染物,如化學致癌物、重金屬、農葯、富營養化物質等。
對污染物的微觀研究,是在原子、分子水平上進行鑒定、分析、觀察,探索其形態結構、反應機理、轉化過程和中間產物等。對污染效應的研究,是在分子生物學水平上,從分子結構方面以量子化學方法定量判斷污染物的毒性或致癌規律。在微觀研究中,廣泛採用了紅外光譜、x射線衍射、氣相色譜—質譜聯用、電子顯微鏡、電子能譜、激光探測等手段。
研究表明,微量、痕量污染物大都是同環境中微細顆粒物(微粒)相結合,以微粒為載體而遷移,在微粒表面上轉化。環境微粒物質在大氣中的如飄塵、金屬粉末,在水體中的如粘土礦物、金屬水合氧化物、腐殖質、水藻、細菌等,構成各種分散體系。對這些微粒與微量污染物的相互作用進行界面膠體化學研究,成為污染化學的重要方面。
對環境污染現象的宏觀綜合研究,首先是建立某種模型,把內在作用的化學機理以物理圖象或方框圖簡明地表述出來。模型反映出的是定性關系,可據以判斷環境污染現象的方向趨勢,如果進一步用數學定量關系表達出來,就成為模式。
污染化學模式除了用污染物濃度和環境條件等一般參數外,還常用分配系數、平衡常數、電化學位能、生成自由能、動力學常數等實驗求定值。大氣化學模式和水質化學模式的研究都已取得很大進展,成為污染化學研究的重要方向。
為了確證提出的模型和模式,除直接觀測外,還大量採用了模擬研究方法,主要有實驗室模擬和電子計算機模擬,有時也進行現場模擬實驗。目前,為模擬實驗已研製出各種設備儀器系統、感知元件,並利用同位素示蹤、熒光顯示、激光測試等技術。
此外,光化學煙霧室、環境風洞、水體水質模擬系統,以及綜合的微宇宙生態系模擬實驗場等成套設施均已問世。計算機模擬也提出了以漸近法綜合求解多種物理化學反應的固定模擬程序。環境污染體系的模擬研究已成為十分活躍的領域
⑨ 環境分析方法的方法
主要方法有化學分析法,儀器分析法,生物分析法和分子生物學檢驗法。其中化學分析法分為質量分析法、 滴定分析法。儀器分析法分為光學分析法、電化學分析法、 色譜分析法、質譜分析法等。 重量分析法,定量分析中的一種經典方法。18世紀中葉,羅蒙諾索夫首先使用天平稱量法,對物質在化學變化中量的改變進行了測定,並證明了質量守恆定律,實際上為定量分析中的重量分析法奠定了基礎。重量分析法要求有精密的分析天平,19世紀分析天平稱量准確度達0.1毫克;20世紀出現了微量分析天平和超微量分析天平,稱重的准確度分別達到 0.001和0.0001毫克,擴大了重量分析的應用范圍。
重量分析法是准確地稱量出一定量試樣,然後利用適當的化學反應把其中欲測成分變成純化合物或單體析出,採用過濾等方法與其他成分分離,經乾燥或灼燒後稱量,直至恆重,求出欲測成分在試樣中所佔比例。除了這種直接測定法外,還可採用間接測定法,即將試樣中欲測成分揮發掉,求出揮發前後試樣重量差,從而求得欲測成分的含量。重量分析法根據所用分析操作的方法分為沉澱法、均相沉澱法、電解法、氣體發生(吸收)法和萃取法等。在環境污染物分析中,重量法常用於測定硫酸鹽、二氧化硅、殘渣、懸浮物、油脂、飄塵和降塵等。重量分析法廣泛應用於化學分析。隨著稱量工具的改進,重量分析法也不斷發展,如近年來用壓電晶體的微量測重法測定大氣飄塵和空氣中的汞蒸汽等。 容量分析法,又稱滴定法,是一種經典的方法。19世紀初期,L.蓋呂薩克提出了氣體定律,奠定了氣體容量分析方法的理論基礎。後來,他把測量氣體和液體體積的分析方法應用於實際。容量分析法是利用一種已知濃度的試劑溶液(稱為標准溶液)與欲測組分的試液發生化學反應,反應迅速而定量地完成(即達到反應終點)後,根據所用標准溶液的濃度和體積(從滴定管上讀取)及其當量關系,算出試液中欲測組分的含量。終點的鑒定除利用指示劑的變色目視鑒定外,還可應用各種儀器的方法來鑒定,如電位滴定法、光度滴定法、高頻滴定法、電流滴定法、電導率滴定法、溫度滴定法等。近年來在容量分析中已採用各種型式的自動滴定儀。
容量分析的優點是操作簡便,迅速、准確,費用低,適用於常規分析。根據所利用的反應種類,容量分析法可分為中和滴定法、氧化還原滴定法、沉澱滴定法、絡合滴定法等。在環境污染分析中,容量分析法應用於生化需氧量、溶解氧、化學需氧量等水污染常規分析指標分析,以及揮發酚類、甲醛、氰化物、氟化物、硫化物、六價鉻、銅離子、鋅離子等污染物的分析。 根據試液顏色深淺的程度,把試液與顏色深淺程度不同的已知標准溶液相比較,來確定物質含量的方法。
1729年P.包蓋爾提出了包蓋爾定律,即組成相同的呈色溶液,如液層厚度相等時,則色的強度相同。1760年J.H.朗伯特提出與包蓋爾定律近似的朗伯特定律,即濃度相同的呈色溶液,色的強度與液層的厚度成比例。1852年A.比爾提出了比爾定律,即液層厚度相等時,色的強度與呈色溶液的濃度成比例。這些定律奠定了比色分析法的理論基礎。1854年J.迪博塞克和J.奈斯勒等將這些理論應用於定量分析化學領域。1873年C.維洛特首先應用分光光度法以進行光度分析。光度法不像比色法那樣比較呈色溶液顏色的強度,而是測定呈色溶液的透光度或吸光度。1874年Н。Г。葉戈羅夫首先將光電效應用於比色分析,他所設計的光電光度計就是現代光電比色計的雛型。1894年出現了浦夫立許光度計;1911年出現了貝爾格光電比色計;1941年出現了貝克曼DU型分光光度計。後來又出現自動記錄的分光光度計、示波器分光光度計、雙波長分光光度計和數字顯示分光光度計等。光度法的靈敏度和准確度不斷提高,應用范圍也不斷擴大。
比色分析法如以肉眼觀察比色管來比較溶液顏色的深淺以確定物質含量的,稱為目視比色法。利用光電池和電流計來測量通過有色溶液的透射光強度,從而求得被測物質含量的方法叫作光電比色法;所用的儀器稱為光電比色計。 比色法和分光光度法以朗伯特-比爾定律(亦稱光的吸收定律)為基礎,即溶液的吸光度與溶液中有色物質的濃度及液層厚度的乘積成正比例。其數字關系式為lg(Io/I)=K·C·L。式中Io為入射光的強度;I為透射光的強度;L為光線通過有色溶液的液層厚度;C為溶液中有色物質的濃度;K為常數(對於某種有色物質在一定波長的入射光時,K為一定值),稱為消光系數(也稱吸光系數)。K值的大小隨L和C的單位而改變,如果L以厘米表示,C以摩爾/升為單位,則此常數稱為摩爾吸光系數(或摩爾消光系數),常以ε表示。
比色分析法的主要優點是准確、靈敏、快速、簡便而費用又低。測定物質的最低濃度一般可達每升10-10克,如經化學法富集,靈敏度還可提高2~3個數量級。測定的相對誤差通常為1~5%。
比色分析法和分光光度法在環境污染分析中已被普遍採用,但污染物必須先與顯色試劑作用轉化成有色化合物後才能進行測定。目前已研製出各種效果良好和非常靈敏的有機顯色劑。金屬離子、非金屬離子和有機污染物均可用這種方法測定。 利用化學物質在紫外光區的吸收與紫外光波長間的函數關系而建立起來的分析方法。紫外光譜的波長范圍可分為近紫外區(200~400纖米)和遠紫外區(10~200纖米),前者常用於化學分析,後者因空氣吸收波長在 200纖米以下的紫外線,測量須在真空中進行,所以在分析上較少應用。
分子吸收紫外輻射常是其外層電子或價電子被激發的結果。電子愈易激發,則吸收峰的波長就愈長。
紫外分光光度計一般用氫燈做輻射源,用石英棱鏡或光柵做單色器,用光電倍增管做檢測器。吸收池的材料一般為石英或硅石,長度為 1~10厘米。若用氘代替氫,其發射強度在紫外區短波長處可增加三倍。
簡單的無機離子和它的絡合物以及有機分子,可在紫外光譜區進行檢定和測量。有效的溶劑有水、飽和碳氫化合物、脂族醇和醚。能吸收紫外輻射的有機化合物至少要含有一個不飽和鍵,如C=C,C=O,N=N以及S=O,以起發色團的作用。吸收峰的波長隨著發色團的不飽和程度的增大而增長。一些化合物及其最大吸收波長如右表所示。
紫外分光光度法在環境污染分析方面的應用主要有以下幾方面:①在大氣污染分析中真空紫外線氣體分析儀已應用於分析汽車廢氣;紫外氣體分析儀可應用於分析臭氧、二氧化氮、氯氣。氣態氨在190~230纖米波長上有幾條強烈的吸收帶,可用於直接測定氨氣的濃度。②某些多環芳烴和苯並(a)芘在紫外區有強吸收峰,常用此法測定。③某些含有共軛體系的油品在紫外光區具有特徵吸收峰,故可用此法測定油類污染。④此法還可用於測定食物、飲料、香煙、水質、生物、土壤等試樣中可能含有的致癌物質,以及殘留農葯、硝酸鹽和酚等。⑤此法也可與色譜分析聯用,待測試樣先經色譜柱,然後讓色譜柱洗脫液流經紫外分光光度計的吸收槽以檢測試樣所含的痕量污染物。近年來迅速發展起來的高速液相色譜儀均配備有紫外檢測器。 也叫紅外光譜分析法,是一種儀器分析方法。物質在紅外光照射下,只能吸收與其分子振動、轉動頻率相一致的紅外光線,因此不同物質只能吸收一定波長的入射光而形成各自特徵的紅外光譜,而對一定波長紅外線吸收的強弱則與物質的濃度有關。根據這一原理可進行物質定性、定量分析及復雜分子的結構研究。
在環境分析化學中,紅外分光光度法主要用於 450~1000厘米-1紅外區有吸收的氣體、 液體和固體污染物。在測定大氣污染時,採用多次反射長光程吸收池和傅里葉變換紅外光譜儀,可測ppm至ppb級濃度的易揮發性氣體(乙炔、胺、乙烯、甲醛、氯化氫、硫化氫、甲烷、丙烯、苯、光氣等)。在大氣中發現的一種新化合物過氧乙醯硝酸酯,就是經過紅外光譜法和質譜法的鑒別後確定的。用紅外光譜法還發現了美國洛杉磯空氣中有臭氧存在。用傅里葉變換紅外光譜可測定水中濃度在1ppb以下的有機污染物和農葯。與質譜法相比,紅外光譜法可以很容易地區分污染物的各種異構體。紅外光譜法是鑒別水中石油污染的主要方法之一。紅外光譜法可用於大氣污染化學反應的測定。氣相色譜-紅外光譜聯用技術可以測定低沸點、易揮發的有機污染物。由於利用了氣相色譜的分辨能力,突破了紅外光譜法原來只適用於純化合物的限制,因此氣相色譜-紅外光譜聯用也能應用於混合物的測定。 利用元素的原子蒸汽(火焰或石墨爐產生)吸收銳線光源(空心陰極燈或無極放電燈)的光進行定量分析的方法。主要優點:①選擇性好,干擾少,在分析復雜環境樣品時容易得到可靠的分析數據。②儀器操作簡便,費用較低。③靈敏度高,可用於微量樣品分析。用火焰原子吸收法可測定樣品含量至毫克每升級,用石墨爐法可測至微克每升級,靈敏度高於高頻耦合等離子體法。④測定含量范圍廣,既能進行痕量元素分析,又能測定基體元素的含量。穩定的原子吸收分光光度計,其准確度能達到0.1~0.3%,可與經典容量法相比擬。
原子吸收光譜法加測汞和氫化物發生器等附件,測定靈敏度可比石墨爐更高,汞、砷、硒、碲、鉍、銻、鍺錫、鉛的測定范圍可提高1~2個數量級。原子吸收光譜法已廣泛用於測定水、飄塵、土壤、糧食以及各種生物樣品中的重金屬元素。用原子吸收光譜法測定的元素已達七十多種。原子吸收光譜法中以火焰法比較成熟,使用最多,但對於環境樣品,分析靈敏度還不夠高。石墨爐法雖不夠成熟,卻是一種靈敏度很高的分析手段。
原子吸收光譜法的缺點是:①測定每種元素都要更換專用的燈,不能同時作多元素分析。②各種干擾作用比高頻耦合等離子體法更大。③對共振線位於真空紫外區的元素測定有困難。④對固體樣品的測定比較困難。⑤對某些高溫元素如鈾、釷、鋯、鉿、鈮、鉭、鎢、鈹、硼等的測定靈敏度太低。 利用原子蒸汽在電或熱的激發下產生的光譜,通過光譜儀照相記錄或光量計直接讀數的定量分析方法。主要特點是能一次同時測定多種金屬元素,選擇性好,干擾少,能直接分析液體和固體樣品,適合於定性和多種元素定量分析。分析范圍液體為毫克/升到微克/升,固體分析靈敏度為1%至0.001%。採用化學分離富集後再行測定,可提高靈敏度 1~2個數量級。在環境保護中可用於分析水、飄塵、土壤、糧食以及各種生物樣品等。缺點是要用照相干板記錄,分析周期長;對於超痕量元素的定量分析,靈敏度不夠;直接分析固體樣品時,誤差較大。
傳統的發射光譜分析,是用溶液干渣法分析溶液,碳槽粉末法分析固體;以交流電弧或直接電弧作為激發光源;使用中型石英光譜儀或光柵光譜儀,照相干板記錄。基體影響將使分析誤差加大。最近,在溶液干渣法中引入鋰鹽為緩沖劑,使基體影響減少,分析准確度大大提高,因而發射光譜法在一定程度上成為一種通用的定量分析方法。碳槽粉末法由於工作曲線斜率低,誤差大,還未能成為通用的定量分析方法。
近年來,發展了直流和高頻耦合等離子體光源,結合使用光電記錄,提高了分析的精度、靈敏度和速度,減少了基體效應,有較好的再現性,較寬的線性動態范圍,並可同時測定多種元素,是一種新的分析手段。但高頻耦合等離子體為光源的儀器價格昂貴,氬氣消耗量大,分析成本高,對於環境樣品的分析靈敏度不夠。直流等離子體光源的靈敏度雖不及高頻耦合等離子體光源,但儀器價格低,氬氣消耗小,對人體健康影響小,所以近年來發展很快。 X射線熒光分析的基本原理是以高能X射線(一次X射線)轟擊樣品,將待測元素原子內殼層的電子逐出,使原子處於受激狀態,10-12~10-15秒後,原子內的原子重新配位,內層電子的空位由較外層的電子補充,同時放射出特徵X射線(二次X射線)。特徵X射線波長λ和原子序數Z有一定關系:λ ∝1/Z2。測定這些特徵譜線的波長或能量可作定性分析;測量譜線的強度,可求得該元素的含量。
X射線熒光分析法所用的激發源有X射線管、放射性同位素、電子、質子或α 粒子等。測定方法有波長色散法和能量色散法兩種。波長色散法是一種經典方法。能量色散法採用Si(或Li)半導體探測器和多道分析器,可同時測定鈉以上的全部元素,它的解析度比波長色散法低些,但能適用於多元素分析。
X射線熒光分析法具有快速、准確、 測定范圍寬、能同時測定多種元素、自動化程度較高和不破壞樣品等優點,故已廣泛地應用於環境污染監測。如測定大氣飄塵中痕量金屬化合物;藉助電子計算機,自動監測大氣飄塵以及大氣中二氧化硫和氣溶膠吸附的硫,也適用於測定各種水體懸浮粒子中的重金屬以及溶解於水中的痕量元素。 物質吸收了某一波段的光線(激發光)後,引起能級躍遷,發出波長比激發光的波長稍長些的光線,這種光線稱為熒光。測量熒光光譜特性及其強度以確定該物質及其含量的方法,稱為熒光分析法。如被測樣品的濃度很低,其熒光強度便與物質的濃度成正比,根據這種特性,可以進行物質的定量分析;不同物質具有不同的熒光激發光譜和發射光譜,根據光譜的特性可以進行物質的定性分析。特別是熒光分光光度計能得到兩種光譜(激發光譜和發射光譜),用這兩種光譜圖鑒定物質,比使用吸收光譜法更為可靠。
熒光分析所用的儀器有目測熒光計、光電熒光計和熒光分光光度計等。每種儀器均由光源、濾光片或單色器、液槽和探測器等部件組成。
熒光分析法的靈敏度很高,比一般的分光光度法高2~3個數量級,能檢測10-11~10-12克的痕量物質。熒光分析法還具有實驗方法簡便、取樣容易、試樣用量少等優點,因而是一種重要的分析技術。目前用熒光分析法測定的元素已達60多種,化合物數百種。在環境污染分析中,熒光分析法已被廣泛地應用於測定致癌物和其他毒物,如苯並(a)芘等多環芳烴、β-萘胺、黃麴黴毒素、農葯、礦物油、硫化物、硒、硼、鈹、鈾、釷等。 氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS)
由氣相色譜儀與質譜儀結合使用的一種新型完整的分析技術,可進行復雜混合化合物的定性定量分析。通常還配備電子計算機,以構成氣相色譜-質譜-計算機系統。氣相色譜儀與質譜儀的結合,中間大多要經過一界面裝置(分子分離器),解決色譜柱出口(通常為常壓)與質譜儀離子源(真空度為10-4~10-7)之間的壓降過渡的問題;分子分離器還能對進入質譜儀的色譜餾分起到濃縮作用。但毛細管柱色譜儀與質譜儀的結合也有採取不經分子分離器的直接耦合方式。一般採用的分子分離器有噴嘴、多孔玻璃、多孔銀、多孔不銹鋼、聚四氟乙稀毛細管、硅橡膠隔膜、導通率可變的狹縫、塗有硅酮的銀-鈀合金管、膜片-多孔銀等類型。試樣餾分隨載氣進入分子分離器時,由於餾分分子量與載氣分子量相差較大,空間擴散能力不同,從而在大抽速泵的抽力下大部分載氣與試樣餾分在分子分離器里得到分離。典型的雙噴嘴式分子分離器見圖3,氣相色譜-質譜聯用裝置示意圖見圖 4。
質譜儀是用以分析各種元素的同位素並測量其質量及含量百分比的儀器。它是由離子源、分析器和收集器三個部分組成。用於氣相色譜-質譜聯用技術的質譜儀有磁式質譜儀和四極矩質譜儀兩種類型。前者分辨本領高(R=1000~150000),靈敏度也高(10-9~10-13克),而且質量范圍較寬,並可增設峰匹配、亞穩技術等功能,但掃描速度不如後者。四極矩質譜儀靈巧輕便,掃描速度快,特別適合於毛細管柱色譜窄峰情況,但分辨本領一般只能達到R=1000~3000,而且質量范圍窄,存在質量歧視效應。氣相色譜-質譜聯用技術中經常用到的質譜技術有:①電子轟擊技術,用來了解樣品的結構信息和分子組成,是質譜中最為常用的技術。②化學電離技術,可獲得電子轟擊技術無法獲得的某些化合物的分子信息。③單離子檢測技術,對被測化合物的特徵離子質量進行單離子檢測可得到高信噪比質量色譜圖,靈敏度比掃描全部譜圖質量范圍高2~3個數量級,同時可對未得到分辨開的色譜峰進行甄別。此法對可疑色譜峰的鑒別尤其有用。與氣相色譜的保留值相結合可直接給出可靠的定性結果。④質量碎片技術,通過跳躍掃描技術同時掃描所選定的多個特徵離子。這項技術專一性強、靈敏度比總離子流高2~3個數量級(一般可達10-10~10-12克)。與計算機相結合可發展為強度匹配技術和計算機化的質量碎片技術。
用於氣相色譜-質譜聯用的氣相色譜技術與普通氣相色譜技術不同之處在於:對載氣流率和固定液的流失更為敏感。因受質譜儀真空度所限,載氣流率不易達到最佳化,同時,在載氣種類的選擇上,由於分子分離器原理的要求,只能選取那些擴散系數與樣品化合物相差甚遠的輕質量氣體。一般多採用氦或氫。用於氣相色譜-質譜聯用的色譜柱固定液分離效率要高,熱穩定性要好,固定液在柱中的含量要低,以保證高效低流失。常用的固定液有:SE-30,SE-52,SE-54,OV-1,F-60,QF-1,Dexsil 300,Dexsil 400,PPE-20,SF-96等類型。最近石英毛細管彈性柱也廣泛用於氣相色譜-質譜聯用技術中。
在氣相色譜-質譜聯用技術中的計算機系統能對採集的信息進行數據處理,並可將測定譜與儲存於計算機內的標准譜圖庫進行對照檢索,並自動給出最終測定結果。
氣相色譜-質譜聯用技術在環境分析中用於測定大氣、降水、土壤、水體及其沉積物或污泥、工業廢水及廢氣中的農葯殘留物、多環芳烴、鹵代烷以及其他有機污染物和致癌物。此外,還用於光化學煙霧和有機污染物的遷移轉化研究。
氣相色譜-質譜聯用技術在環境有機污染物的分析中佔有極為重要的地位,這是因為環境污染物試樣具有以下特點:①樣品體系非常復雜,普通色譜保留數據定性方法已不夠可靠,須有專門的定性工具,才能提供可靠的定性結果。②環境污染物在樣品中的含量極微,一般為ppm至ppb數量級,分析工具必須具有極高靈敏度。③環境樣品中的污染物組分不穩定,常受樣品的採集、儲存、轉移、分離以及分析方法等因素的影響。為提高分析的可靠性和重現性,要求分析步驟盡可能簡單、迅速,前處理過程盡可能少。氣相色譜-質譜聯用技術能滿足環境分析的這些要求。它憑借著色譜儀的高度分離本領和質譜儀的高度靈敏(10-11克)的測定能力,成為痕量有機物分析的有力工具。美國使用質譜儀發現了大氣中的過氧乙醯硝酸酯和二氧雜環丙烷的痕跡。 極譜分析法,是根據極譜學的原理建立起來的分析方法。這種分析法是將一面積極小的滴汞電極和一面積較大的去極化電極浸於待測溶液中,逐漸改變二極間的外加電壓,從而得到相應的電流-電壓曲線(極譜圖)。通過對電流-電壓曲線的分析和測量,即可求得試液中相應離子的濃度。
傳統的極譜分析法,靈敏度一般在10-4~10-5摩爾范圍內。近些年來提出了許多新的極譜分析方法。其中應用比較廣泛的有示波極譜法、方波極譜法、脈沖極譜法以及極譜催化法和反向溶出伏安法等。其中反向溶出伏安法在環境分析中使用較多。
反向溶出伏安法又稱為陽極溶出法。這種方法是使被測物質在適當的條件下電解富集在微電極上,然後改變電極的電勢,使富集的物質重新溶出。根據電解溶出過程所得到的極化曲線進行分析。這種方法的靈敏度很高,一般可以達到 10-7~10-10摩爾,可用來測定天然水、海水、生物樣品中的銅、鉛、鎘、銦、鉈、鉍、砷、硒、錫等元素。 根據溶液電導的變化進行測定的電分析方法。在水質監測中,水的電導率是評價水體質量的一個重要指標。它可以反映水中電解質污染的程度,是水質監測中的常測項目。
電導分析法也可以用來測定水中的溶解氧。由於一些非電導元素或化合物可以與溶解氧反應產生離子而改變溶液的電導性,因此可通過測量水體的電導變化來確定水中溶解氧的含量。例如金屬鉈與水中溶解氧反應產生Tl+離子和OH-離子,每增加0.035微西/厘米的電導率(西是西門子,電導單位),相應為1ppb的溶解氧。
大氣中的二氧化硫也常用電導法測定。其原理如下:二氧化硫與水反應生成亞硫酸,其中一部分離解生成氫離子和亞硫酸根離子,呈導電性:
SO2+H2O─→H2SO3
H2SO3匑2H++SO卲
因此使氣體樣品與具有一定電導的溶液以一定比例接觸,通過吸收二氧化硫後溶液電導的增加,就可以連續測定氣體樣品中二氧化硫的含量。此法測量范圍較大,但如果氣體樣品中含有溶於水並會產生電導性的其他氣體,則會影響測定結果的正確性。 包括電位滴定法和直接電位法。電位滴定法是一種儀器分析方法,是電容量分析法。這種方法是以某種能與被測物質反應的標准溶液滴入試液中,並在滴定過程中觀察指示電極電位的變化,根據反應達到等當點時待測物質濃度的突變所引起的電位突躍,來確定滴定終點,從而進行定量分析。此法可用於環境分析中工業廢水的酸鹼滴定、氧化還原滴定、沉澱滴定和絡合滴定等。直接電位法是通過直接測量對待測試液中離子濃度產生響應的指示電極的電位,來進行定量分析的。水質監測中pH值和氧化還原電位的測定都採用直接電位法。
近年來由於離子選擇性電極的產生和發展,使直接電位法在環境監測中得到了更廣泛的應用。例如,應用氟離子選擇性電極測定大氣、天然水和工業廢水中的氟離子,具有快速、准確、方便、靈敏等優點。氰離子選擇性電極、硝酸根電極、鹵族離子和硫離子等電極也都在環境監測中得到了應用。
固態膜鉛離子和鎘離子選擇性電極可以測定 10-7摩爾鉛離子和鎘離子。在實驗室內已開始應用於水、空氣、食品、生物樣品中鉛和鎘的測定。
用於直接電位法的離子選擇性電極種類頗多,中國研製和生產的電極有20多種,其中有些已應用於環境監測和污染控制。 在電解分析基礎上發展起來的一種電化學分析方法。它是通過測量電解反應所消耗的電量來計算結果的。庫侖分析法的基礎是法拉第電解定律。在電流作用下進行電極反應的物質的量與通過電解池的電量成正比。每通過 1法拉第電量,在電極表面即沉積或溶出1克當量的物質。若反應物質的分子量或原子量為M,電極反應時電子轉移數為n,通過電解池的電量為Q,則被測物質的重量W 即可由法拉第定律計算出來:(圖1)
在庫侖分析中,被測物質可以在控制電位下直接在電極上發生反應,也可以利用某種輔助物質在恆電流作用下在電極上發生反應,產生一種庫侖中間體,再與被測物質作用。前者稱為控制電位庫侖分析,後者一般叫做恆電流庫侖滴定。庫侖分析法在環境監測中應用較多。大氣中的二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、臭氧和總氧化劑,水中的生化需氧量、化學需氧量、鹵素、酚、氰、砷、錳、鉻等都可以用此法測定。
⑩ 污染物工程分析常用的方法有哪些
屬於。
環境工程:
專業學生主要學習普通化學、工程力學、測量學、工程制圖、微生物學、水力學、電工學、環境監測、環境工程學科的基本理論和基本知識,受到外語、計算機技術及繪圖、污染物監測和分析、工程設計、管理及規劃方面的基本訓練,具有環境科學技術和給水排水工程領域的科學研究、工程設計和管理規劃方面的基本能力。
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:
◆ 掌握普通化學、分析化學、物理化學、工程力學、測量學、工程制圖、微生物學、水力學、電工學、環境監測與評價、環境工程學科的基本理論、基本知識;
◆ 掌握水污染控制工程、空氣污染控制工程、雜訊污染控制工程、固體廢物處理處置與資源化工程的基本原理和設計方法;
◆ 具有污染物監測和分析、環境監測、環境質量評價、環境規劃與管理的初步能力;
◆ 了解環境科學與技術的理論前沿和發展動態;
◆ 掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有初步的科學研究和實際工作能力。