利用化学分析技术实现大气监测与污染控制

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韩世刚

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摘要

大气污染的形成主要受自然因素和人为因素两方面影响,而目前针对大气污染的检测与治理手段还不完善,化学分析技术在大气监测和治理中有重要作用。化学分析技术可通过检测颗粒物的成分和化学组成来获取相关信息,从而为大气污染防治提供依据。


关键词

化学分析技术;大气监测;大气污染

正文


引言:大气污染是当今社会的重要环境问题之一,其中以空气污染物的排放最为严重,严重威胁着人们的身体健康。近年来,随着社会经济的发展和工业化进程的加快,大气污染问题日益严峻,对大气环境和人类健康产生了较大影响。目前针对大气污染的检测与治理手段还不完善,而化学分析技术是一种重要的检测手段,通过化学分析技术可以掌握大气污染物的种类和含量,从而为大气污染防治提供参考依据。
一、 大气污染概述

1.1 大气污染的定义

大气污染是指空气中某些有害物质超过了正常浓度,并对人体健康或环境造成危害的现象。这种危害作用到人体的健康上,就是大气污染。大气污染的来源包括自然和人为两个方面。自然原因主要指来自自然界的污染源,如火山爆发、森林火灾、沙尘暴、火山爆发等,这些原因直接向大气排放各种物质,如二氧化硫、二氧化碳等;人为原因主要指人类活动排放到大气中的各种物质,如汽车尾气、工厂废气等。

1.2 大气污染对环境和人类健康的影响

大气污染对人体健康的危害主要表现为对呼吸系统疾病的影响。大气中含有大量的有害气体,如二氧化硫、氟化氢、氯化氢等,它们对人体的呼吸道有刺激作用。当大气中的有害物质浓度超过一定值时,就会引起呼吸困难、咳嗽、头痛等症状,并能诱发支气管哮喘或气管炎等呼吸系统疾病。大气污染对心血管疾病的影响主要表现为对心血管系统的危害。

1.3 大气污染的来源和成分

大气污染的来源:主要有两个方面:一是自然界的污染,如火山爆发、森林火灾、沙尘暴等,它们直接向大气排放各种物质,如二氧化硫、氟化氢、氯化氢等;二是人类活动的污染,如工业废气、汽车尾气、工厂烟囱冒出的烟等,它们直接向大气排放各种物质,如氮氧化物、氯化氢等。

二、 大气监测技术

2.1 大气监测的基本原则

大气监测是指对大气环境中的各种气体污染物(包括可吸入颗粒物)进行测定,并通过对污染物的测定得到有关污染物浓度和分布等信息。

目前常用的大气监测方法有:比色法、分光光度法、气相色谱法和气相色谱质谱联用技术等。其中,比色法是利用不同物质对特定波长的吸收和反射作用而测定物质浓度的一种方法,根据物质对特定波长光的吸收情况可以进行定性和定量分析。

2.2 大气监测的常用技术

2.2.1 传统大气监测技术

传统大气监测技术通常是利用光学原理对大气中的污染物进行测量,如光散射法和离子选择电极法等。这些方法虽然具有测量灵敏度高、测量范围广、现场检测等优点,但也存在一些缺陷,如:光学系统复杂,结构较大,仪器成本较高,维护不便。另外,这些方法只能在实验室条件下进行测试,无法实现在线实时监测。

2.2.2 化学分析技术在大气监测中的应用

包括色谱法和分光光度法。其中,色谱法又包括气相色谱法和液相色谱法。气相色谱法是目前大气监测中应用最广泛的一种方法,它通过测定待测物质与标准物质的浓度差值,实现对污染物的定性、定量检测。但是气相色谱法具有高成本、高维护费用和仪器结构复杂等缺点,将其与分光光度法相结合应用于大气监测中,是未来的发展方向之一。液相色谱法是以待测物质的溶出液为样品,在溶液中进行分析的一种方法。它具有分析速度快、灵敏度高、选择性好、样品用量少和无需样品预处理等优点,适用于多组分样品的同时测定。

. 化学分析技术在大气监测中的应用

3.1 大气污染物的化学特性及分析方法

3.1.1 大气污染物的种类和特性

大气污染物是指进入大气的有毒有害物质。常见的大气污染物有二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、二氧化碳等,其中二氧化硫是重要的大气污染物之一,在含硫燃烧过程中会产生大量的二氧化硫气体。二氧化氮主要是指空气中的一氧化氮,其具有非常强的氧化性,因此具有很强的毒性,与人类健康密切相关。臭氧在大气中存在时间比较长,能够通过光化学分解产生臭氧。

3.1.2 化学分析技术在大气污染物监测中的应用

大气污染物监测是大气污染治理的重要手段之一,目前我国大部分城市已经将大气污染物监测纳入了城市环境质量管理体系中,监测指标包括二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、颗粒物等。为了保证监测数据的准确性,需要借助化学分析技术。目前常见的大气污染物监测化学分析技术主要有气相色谱法、电感耦合等离子体质谱法等。

3.2 大气污染物的采样和前处理技术

3.2.1 大气污染物的采样方法

采样的方法有多种,包括质量流量法、容量法、气相色谱法和离子色谱法。质量流量法是最早使用的采样方法,其优点是能得到非常丰富的样品,但只能分析一种污染物;容量法和气相色谱法都是气相色谱的一种,均可用于多类污染物;离子色谱法和离子交换树脂法是近几年新发展起来的一种检测大气中某些成分的方法,可以用于多类污染物。质量流量法又分为绝对质量流量计和相对质量流量计两种,采用相对质量流量计进行采样时,必须同时配置绝对质量流量计,以保证获得足够高的分析灵敏度。

3.2.2 大气污染物的前处理方法

前处理是对样品进行净化和浓缩的过程,对大气污染物分析结果有很大影响。常用的前处理方法有萃取法、固相微萃取、固相提取和液液萃取等。其中,前处理法操作简单、经济实用,是目前大气污染物分析中常用的方法,尤其是在微量或痕量污染物的分析中得到广泛应用。常用的前处理方法包括:索氏提取法、有机溶剂提取法、微波萃取法、超声波萃取法、固体微胶囊技术等。
3.3 大气污染物浓度的测定
 大气污染物浓度的测定是指通过采样、稀释、萃取、分离、浓缩等过程,将大气中的各种污染物质分离出来,然后根据一定的质量比,利用一定的仪器设备来测定其中特定浓度的物质。目前常用的测定方法有重量法、分光光度法、荧光法和化学发光分析法等。

3.4大气污染物的来源分析

主要包括污染源调查分析、污染源清单及溯源等。在污染源调查分析中,根据调查对象的不同,可采用相应的技术方法,如气相色谱法、红外光谱法、光散射法和质谱法等。在污染源解析中,根据污染物来源的不同,可采用源解析技术方法,如气象学法、化学平衡分析法和分馏分离分析法等。在污染源清单及溯源中,可采用多元统计分析技术方法,如主成分分析方法、主成分因子分析方法以及主成分回归分析方法等。

3.5大气污染物的时空分布研究

大气污染的时空分布特征与地理环境、气象条件和人类活动等因素有关,也受自然因素的影响。大气污染的时空分布特征,是大气环境质量评价和制定有效的环境管理政策所必需的基础。
四、结语
 大气污染已成为世界性难题。中国政府高度重视大气环境保护工作,积极采取各项措施,不断强化环境空气质量管理。大气监测与污染控制技术是中国环境保护工作的重要组成部分。为了更好地促进我国环境空气质量管理,未来还需要继续完善和改进现有的大气监测与污染控制技术。

参考文献

[1] 徐伟红.化学分析技术在大气监测中的应用研究[J].皮革制作与环保科技.2022,3(5).

[2] 龚志林,李美虹,李海.环境大气监测中的光谱学和化学技术[J].大科技.2018,(20).

 


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