《环境微生物学》和《大气污染控制工程》实验教案

三、《环境微生物学》和《大气污染控制工程》部分

实验一 水中细菌总数的测定

一、目的要求

l．学习水样的采取方法和水样细菌总数测定的方法。 2．了解水源水的平板菌落计数的原则。 二、基本原理

本实验应用平板菌落计数技术测定水中细菌总数。由于水中细菌种类繁多，它们对营养和其他生长条件的要求差别很大，不可能找到一种培养基在一种条件下，使水中所有的细菌均能生长繁殖，因此，以一定的培养基平板上生长出来的菌落，计算出来的水中细菌总数仅是一种近似值。目前一般是采用普通肉膏蛋白胨琼脂培养基。 三、器材

l．培养基：肉膏蛋白胨琼脂培养基，无菌水。

2.仪器或其他用具：灭菌三角烧瓶，灭菌的带玻璃塞瓶，灭菌培养皿，灭菌吸管，灭菌试管等。

3.玻璃器皿的洗涤和灭菌 3.1玻璃器皿的洗涤

①新购置的玻璃器皿，因含游离碱，应先在此2%盐酸中浸泡数小时，用自来水冲洗干净，再用蒸馏水冲洗1-2次并沥干。

②培养细菌的玻璃器皿，应先经高压蒸汽灭菌，趁热倒出培养基，用热肥皂水或洗涤剂洗刷残渍，再用清水冲洗干净，最后用蒸馏水冲洗1-2次，沥干。

③洗涤剂吸管量，可先置3%来苏液内浸30min或高压政策蒸汽灭菌，再用洗涤剂洗涤，用清水及蒸馏水冲洗干净。

④洗涤染色瓶时，可在5%漂白粉中浸泡24h后，再用常规方法洗涤干净。 ⑤含油脂的玻璃器皿，应单独高压灭菌洗涤，趁热倒出污物，置100℃干燥箱内烘0.5h，再放入5%碳酸氢钠水中煮沸，先去脂再行常规洗涤。

3.2玻璃器皿的灭菌 （1）高压蒸汽灭菌

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这是应用研究最广泛的灭菌方法，灭菌是用高压蒸汽灭菌锅进行。手提式高压蒸汽灭菌器，使用方便，其操作方法主注意事项如下：

①打开锅盖或从加入口处向锅内加入适量的水。

②加水后，将待灭菌器皿放入锅内，不要塞得过紧，以使锅内温度均匀，再将锅盖盖好，拧紧螺旋，使其密封。

③打开放气阀，打开热源加热至水沸腾，让锅内冷空气充分逸出。否则锅内温度达不到压力表所指示的对应温度，灭菌不彻底。当冷空气由排气孔排尽后，再关紧放气活塞。等锅内蒸汽压上升至所需压力时，控制热源，维持所需时间，一般为0.10343MPa(121℃)表压，保持20min。

④灭菌完毕，关闭热源，必须待压力自然降至“0”时，方可启盖取出灭菌物品，否则易发生危险。

（2）干热灭菌

实验室中常用的还有热空气灭菌的方法，即将洗干净的待灭菌器皿均匀放入恒温干燥箱内，便不得与内层底板直接接触。关闭箱门，开户电源开关，用恒温调节器，使温度上升至160-170℃，维持2h，即可达到灭菌目的。灭菌完毕后，需关闭电源开关，待温度降至50℃以下时，方可开门取物，否则玻璃器皿可因骤冷而爆裂。

4.培养基的制备

配制一般培养基的主要程序可分为：调配、溶化、调节Ph、澄清过滤、分装、灭菌、鉴定等步骤。

①调配：按培养基配方准确称取各成分，用少量水溶解。对于肉膏之类粘、胶状物，可盛在小烧杯或表面皿中称量，然后加水移入培养基中。此外，也可放在称量纸上称量后直接放入水中，这时如稍微加热，肉膏便会与称量纸分离，然后立即取出纸片。蛋白胨等极易吸潮物质，在称取时动作要迅速。此外，维生素、氨基酸、无机盐等微量成分，可预先配制高深度的贮备液，在配制培养基过程中再按配方比例取一定量加入培养液中即可。

②融化：将各成分混匀于水中，最好以流通蒸汽融化0.5h，如在电炉上融化应随时搅拌，如有琼脂成分时，应注意防止外溢。融化后，应注意补充失去的水分，补足至原体积。

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制备大量培养基时，除玻璃器皿外，还可用搪瓷桶、铝锅等容器加热融化，但不可用锅或铁锅，以免金属离子进入培养基中影响细菌生长。

③调节pH值：一般细菌用的培养pH调整在6.8-7.2之间，但也有需要酸性或碱性的培养基。培养基高压灭菌后，pH值约降低0.1-0.2，故调节时应比实际需要的pH值高0.1-0.2。但有时也可降低0.4，因所使用的灭菌器不同而不同。调节pH值，用盐酸和氢氧化钠，因为在相同pH值下，有机酸比无机更易抑制微生物生长，因此，除非特殊情况，最好不要用乙酸等有机酸来调节pH值。一般用精密pH试纸调节（精确到0.1pH单位），必要时也可酸度计。调节时需注意逐步滴加，勿使过酸或过碱而破坏培养基中某些组分。

④过滤澄清：培养基配成后，一般都有沉渣或混浊，需过滤，使其清晰透明方可使用。液态培养基常用滤纸过滤；固态培养基如琼脂培养基，加热后需趁热用脱脂棉或多层纱布过滤。

⑤分装：将调节pH值后的培养基按需要趁热分装于三角瓶或试管内，以免琼脂冷凝。分装量不宜超过容器的2/3，以免灭菌时外溢。分装时应注意勿使培养基粘附于管口与瓶口部位，以免沾染棉塞而滋生杂菌。

基础培养基一般常分装于三角瓶内，分装的量应根据使用目的和要求决定，但必须定量分装，以便灭菌后使用。

琼脂斜面分装量为试管容量的1/5，灭菌后须趁热放置成斜面，斜面长度约为试管长度的2/3。

半固体培养基分装量约占试管长度的 1/3，灭菌后趁热直立，待冷却凝固。 高层琼脂分装量约为试管长度的1/3，灭菌后直立凝固待用。

琼脂平板是将灭菌后的培养基，冷却至50℃左右，在无菌条件下倾入灭菌平皿内。内径9cm的平皿倾注培养基约15ml左右，使培养基平铺于皿底部，凝固后即成。倾注培养基时，切勿将皿盖全部启开，以免空气中尘埃及细菌落入。 新制成的培养平板，表面水分较多，不利于细菌的分离，通常应将平皿倒扣置于37℃培养箱内约30min，待平板干燥后使用。

⑥灭菌：加热配制培养基后，在2h内进行了灭菌处理。不要把未灭菌的培养基冷藏或存放。绝大多数培养基都应放在高压灭菌器内于121℃灭菌，并应在达到这一温度后持续15min。糖类液态培养基或含有其他特殊成分的培养基，

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高压蒸汽灭菌会使其分解，一用滤膜过滤灭菌。或者将不耐热物质用其他方法灭菌（如流通蒸汽灭菌）后，再加入已灭菌的培养基中。

⑦保存：配制好的培养基，不宜保存过久，以少量勤配制为宜。每批应注明制作日期。已灭菌的培养基可在4-10℃存放1个月。存放时应避免阳光直射，并且要避免杂菌浸入和液体蒸发。

当发酵管中的液体培养基存放在冰箱或者适中的低温时，可能有空气溶解进去，以致在37℃培养时，会在管内形成空气泡。因此，凡存放在低温的发酵管，使用前应先予以培养过夜，弃去有气泡的管子。

液态培养基在室温下存放超过一周，可能有水分蒸发，如果管内液体损失10%，应弃去不用。

5.各种培养基的成分与制备

为减少配制中的误差，尽量选用市售已配好的综合培养基。 （1）营养琼脂培养基

蛋白胨 10ｇ 牛肉浸膏 3ｇ 氯化钠 5ｇ 琼脂 15-20ｇ 蒸馏水 1000ml

将上述成分混匀后，调节pH为7.4-7.6，过滤去除沉淀，分装于玻璃容器中，经121℃高压蒸汽灭菌15min，贮存于暗处备用。 （2）乳糖蛋白胨培养液

蛋白胨 10ｇ 牛肉浸膏 3ｇ 氯化钠 5ｇ 乳糖 5ｇ 1.6％溴甲酚紫乙醇溶液 1ml 蒸馏水 1000ml

将蛋白胨、牛肉浸膏、乳糖、氧化钠加热溶解于1000 ml蒸馏水中，调节pH为7.2-7.4，再加入1.6％溴甲酚紫乙醇溶液1ml，充分混匀，分装于含有倒置的小玻璃管的试管中，于高压蒸汽灭菌器中，在115℃高压蒸汽灭菌20min，贮于暗处备用。

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此培养基适用于检验大肠菌群时作发酵试验用。根据实际需要，也可按上述配方比例（除蒸馏水外）配成二倍、三倍或五倍浓缩的乳糖蛋白胨培养液，制法同上。

（3）品红亚硫酸钠培养基（多管发酵用） 蛋白胨 10ｇ 乳糖 10ｇ 琼脂 20-30ｇ 磷酸氢二钾 3.5ｇ 无水亚硫酸钠 5ml 蒸馏水 1000ml 5％碱性品红乙醇溶液 20 ml

①贮备培养基：先将琼脂加至900 ml蒸馏水中，加热溶解，然后加入磷酸氢二钾及蛋白胨，渴匀使其溶解，再以蒸馏水补足至1000 ml，调节pH为7.2-7.4。趁热用脱脂棉或多层纱布过滤，再加入乳糖，混匀后定量分装于烧瓶内，置高压蒸汽器中，在115℃高压蒸汽灭菌20min。贮于暗处备用。 ②平板培养基：将上述贮备培养基加热融化。以无菌操作，根据瓶内培养基的容量，用灭菌吸管按1：50的比例吸取一定量的5％碱性品红乙醇溶液置于灭菌空试管中；再按1：200的比例称取所需的无水亚硫酸钠置于另一灭菌空试管内，加灭菌水少许使其溶解，再置于沸水浴中煮沸10min灭菌。用灭菌吸管吸取已灭菌的亚硫酸钠溶液，滴加于碱性品红乙醇溶液内至深红色褪成淡红色为止（不宜多加）。将此混合液全部加入已融化的贮备培养基内，并充分混匀（防止产生气泡）。立即将此种培养基适量（约15 ml）倾入已灭菌的空平皿内，待其冷却凝固后，倒置冰箱内备用。此种已制成的培养基于冰箱内保存不宜超过两周，如培养基已由淡红色变成深红色，则不能再用。 （4）伊红美蓝培养基（ERB培养基）

蛋白胨 10ｇ 乳糖 10ｇ 琼脂 20ｇ 磷酸氢二钾 2.0ｇ

蒸馏水 1000ml 2％伊红（曙红）水溶液 20ml 0.5％美蓝（亚甲基蓝）水溶液 13 ml

①贮备培养基：先将琼脂加至900 ml蒸馏水中，加热溶解，然后加入磷酸氢二钾及蛋白胨，渴匀使其溶解，再以蒸馏水补足至1000 ml，调节pH为

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7.2-7.4。趁热用脱脂棉或多层纱布过滤，再加入乳糖，混匀后定量分装于烧瓶内，置高压蒸汽器中，在115℃高压蒸汽灭菌20min。贮于暗处备用。 ②平板培养基：将上述贮备培养基加热融化。以无菌操作，根据瓶内培养基的容量，用灭菌吸管按比例吸取一定量的2％伊红水溶液及0.5％美蓝水溶液加入已融化的培养基内，并充分混匀（防止产生气泡）。当混合好的培养基冷却至45℃，便立即将此种培养基适量（约15 ml）倾入已灭菌的空平皿内，待其冷却凝固后，倒置冰箱内备用。 四、操作步骤

l．水样的采取

(1)自来水：先将自来水龙头用火焰烧灼3min灭菌，再开放水龙头使水流5min后，以灭菌三角烧瓶接取水样，以待分析。

(2)池水、河水或湖水：应取距水面l0～15cm的深层水样，先将灭菌的带玻璃塞瓶，瓶口向下浸入水中，然后翻转过来，除去玻璃塞，水即流入瓶中，盛满后，将瓶塞盖好，再从水中取出，最好立即检查，否则需放入冰箱中保存

2．细菌总数测定 (1)自来水

①用灭菌吸管吸取lml水样，注入灭菌培养皿中。共做两个平皿。 ②分别倾注约15mL己溶化并冷却到45℃左右的肉膏蛋白胨琼脂培养基，并立即在桌上作平面旋摇，使水样与培养基充分混匀。

③另取一空的灭菌培养皿，倾注肉膏蛋白胨琼脂培养基15mL作空自对照。④培养基凝固后，倒置于37℃ 温箱中，培养24h，进行菌落计数。 ⑤两个平板的平均菌落数即为lml水样的细菌总数。 (2)池水、河水或湖水等

①稀释水样：取3个灭菌空试管，分别加入9ml灭菌水。取lml水样注入第一管9ml灭菌水内、摇匀，再自第一管取1ml至下一管灭菌水内，如此稀释到第三管，稀释度分别为10-1、10-2与10-3。稀释倍数看水样污浊程度而定，以培养后平板的菌落数在30～300个之间的稀释度最为合适，若三个稀释度的菌数均多到无法计数或少到无法计数，则需继续稀释或减小稀释倍数。

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一般中等污秽水样，取10-1、10-2、10-3三个连续稀释度，污秽严重的取10-2、10-3、10-4三个连续稀释度。

②自最后三个稀释度的试管中各取lmL稀释水加入空的灭菌培养皿中，每一稀释度做两个培养皿。

③各倾注15ml已溶化并冷却至45℃左右的肉膏蛋白胨琼脂培养基，立即放在桌上摇匀。

④凝固后倒置于37℃培养箱中培养24h。 3．菌落计数方法

(1)先计算相同稀释度的平均菌落数。若其中一个平板有较大片状菌苔生长时，则不应采用，而应以无片状菌苔生长的平板作为该稀释度的平均菌落数。若片状菌苔的大小不到平板的一半，而其余的一半菌落分布又很均匀时，则可将此一半的菌落数乘2以代表全平板的菌落数，然后再计算该稀释度的平均菌落数。

(2)首先选择平均菌落数在30~300之间的，当只有一个稀释度的平均菌落数符合此范围时，则以该平均菌落数乘其稀释倍数即为该水样的细菌总数。

(3)若有两个稀释度的平均菌落数均在30～300之间，则按两者菌落总数之比值来决定。若其比值小于2，应采取两者的平均数；若大于2，则取其中较小的菌落总数。

(4)若所有稀释度的平均菌落数均大于300，则应按稀释度最高的平均菌落数乘以稀释倍数。

(5)若所有稀释度的平均菌落数均小于30，则应按稀释度最低的平均菌落数乘以稀释倍数。

(6)若所有稀释度的平均菌落数均不在30～300之间，则以最近300或30的平均菌落数乘以稀释倍数。

五、实验报告 1．结果 （1）自来水

（2）池水、河水或湖水等 2．思考题

（1）从自来水的细菌总数结果来看，是否合乎饮用水的标准？

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（2）你所测的水源水的污秽程度如何？

（3）国家对自来水的细菌总数有一标准，那么各地能否自行设计其测定条件（诸如培养温度，培养时间等）来测定水样总数呢？为什么？

实验二、实验室环境和人体表面微生物的检查

一、目的要求

1.证明实验室环境与体表存在微生物。

2．比较来自不同场所与不同条件下细菌的数量和类型。 3．观察不同类群微生物的菌落形态特征。 4．体会无菌操作的重要性。 二、基本原理

平板培养基含有细菌生长所需要的营养成分，当取自不同来源的样品接种于培养基上，在适宜温度下培养1～2d内每一菌体即能通过很多次细胞分裂而进行繁殖，形成一个可见的细胞群体集落，称为菌落。每一种细菌所形成的菌落都有它自己的特点，例如菌落的大小，表面干燥或湿润、隆起或扁平、粗糙或光滑，边缘整齐或不整齐，菌落透明或半透明或不透明，颜色以及质地疏松或紧密等。因此，可通过平板培养来检查环境中细菌的数量和类型。 三、器材

l．培养基：肉膏蛋白胨琼脂平板。

2．仪器或其他用具：无菌水，灭菌棉签(装在试管内)，接种环，试管架，酒精灯或煤气灯，记号笔，废物缸。 四、操作步骤

每组在“实验室”和“人体”两大部分中各选择一个内容做实验，或由教师指定分配，最后结果供全班讨论。

l．写标签

任何一个实验，在动手操作前均需首先将器皿用记号笔做上记号，写上班级、姓名、日期，本次实验还要写上样品来源(如实验室空气或无菌室空气或头发等)，字尽量小些，写在皿底的一边，不要写在当中，以免影响观察结果。

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培养皿的记号一般写在皿底上。如果写在皿盖上，同时观察两个以上培养皿的结果，打开皿盖时，容易混淆。

2．实验室细菌检查

(1)空气：将一个肉膏蛋白胨琼脂平板放在当时做实验的实验室，移去皿盖，使琼脂培养基表面暴露在空气中；将另一肉膏蛋白胨琼脂平板放在无菌室或无人走动的其他实验室，移去皿盖。lh后盖上两个皿盖。

(2)实验台和门的旋钮

①用记号笔在皿底外面中央画一直线，再在此线中间处画一垂直线。 ②取棉签：左手拿装有棉签的试管，在火焰旁用右手的手掌边缘和小指、无名指夹持棉塞(或试管帽)，将其取出，将管口很快地通过煤气灯(或酒精灯)的火焰，烧灼管口；轻轻地倾斜试管，用右手的拇指和食指将棉签小心地取出。塞回棉塞(或试管帽)，并将空试管放在试管梁上。

③弄湿棉签：左手取灭菌水试管，如上法拨出棉塞(或试管帽)并烧灼管口，将棉签插入水中，再提出水面，在管壁上挤压一下以除去过多的水分，小心将棉签取出，烧灼管口，塞回棉塞(或试管帽)，并将灭菌水试管放在试管梁上。

④取样：将湿棉签在实验台面或门旋钮上擦拭约2cm2的范围。

⑤接种：在火焰旁用左手拇指和食指或中指使平皿开启成一缝，再将棉签伸人，在琼脂表面顶端接种，即滚动一下，立即闭合皿盖。并按图27-2E和F，将原放棉签的空试管拨出棉塞(或试管帽)，烧灼管口，插入用过的棉签，将试管放回试管架。

⑥划线：另取接种环在火焰上灭菌，按图3—3方法进行划线，整个划线操作均要求无菌操作，即靠近火焰，而且动作要快。

3．人体细菌的检查

（1）手指(洗手前与洗手后)

①分别在两个琼脂平板上标明洗手前与洗手后(班级、姓名．日期)。 ②移去皿盖，将未洗过的手指在琼脂平板的表面，轻轻地来回划线，盖上皿盖。

③用肥皂和刷子，用力刷手，在流水中冲洗干净，干燥后，在另一琼脂平板表面来回移动，盖上皿盖。

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(2)头发：在揭开皿盖的琼脂平板的上方，用手将头发用力摇动数次，使细菌降落到玻脂平板表面，然后盖上皿盖。

A.接种时，用左手将平皿开启一缝； B.棉签伸入平板接种；

C.用己灭菌并冷却了的接种环划线； D.第二部分划线； E.最后部分划线

(3)咳嗽：将去皿盖的琼脂平板放在离口约6～8cm处，对着琼脂表面用力咳嗽，然后盖上皿盖。

(4)鼻腔

①按照实验台检查法的步骤②和③，取出棉签，并将其弄湿。 ②用湿棉签在鼻腔内滚动数次。

③按实验台检查法的步骤⑤和⑥，接种与划线，然后盖上皿盖。 4．将所有的琼脂平板翻转，使皿底朝上，放37℃培养箱，培养1～2d。 五、结果记录方法

(1)菌落计数 在划线的平板上，如果菌落很多而重叠，则数平板最后1/4面积内的菌落数。不是划线的平板，也一分为四，数l/4面积的菌落数。

(2)根据菌落大小、形状、高度、干湿等特征观察不同的菌落类型。但要注意，如果细菌数量太多，会使很多菌落生长在一起，或者限制了菌落生长而变得很小，因而外观不典型，故观察菌落的特点时，要选择分离得很开的单个菌落。

菌落特征描写方法如下：

①大小：大、中、小、针尖状。可先将整个平板上的菌落粗略观察一下，再决定大、中、小的标准，或由教师指出一个大小范围。

②颜色：黄色、金黄色、灰色、乳白色、红色、粉红色等。 ③干湿情况：干燥、湿润、粘稠。 ④形态：圆形、不规则等。 ⑤高度：扁平、隆起、凹下。 ⑥透明程度：透明、半透明、不透明。 ⑦边缘：整齐、不整齐。

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六、菌落总数计算方法

空气中细菌总数（cfu/m3）=N?50000A?T

式中：N——平皿菌落数；

2A——平皿面积（cm)；

T—平皿暴露时间(分钟)

七、实验报告

1．结果

（1）将你自已的平板结果记录于下表中。 （2）与其他同学所做的结果进行比较 2．思考题

(1)比较各种来源的样品，哪一种样品的平板菌落数与菌落类型最多？ (2)人多的实验室与无菌室(或无人走动的实验室)相比，平板上的菌落数与菌落类型有什么区别？你能解释一下造成这种区别的原因吗？

(3)洗手前后的手指平板，菌落数有无区别？

(4)通过本次实验，在防止培养物的污染与防止细菌的扩散方面，你学到些什么？有什么体会。

实验三 大气环境中TSP的测定

一、目的要求

大气环境中TSP是一种常规的污染物，它们对人体健康、植被生态和能见度等都有着非常重要的直接和间接影响。因此，对TSP污染物的浓度监测是环境监测中一项重要的工作。

本实验在校园中及附近的工业区、公路傍进行采样分析。通过本实验，应达到以下目的：

（１）掌握重量量测定大气环境中TSP浓度的方法； （２）了解TSP污染物对人体健康的危害； （３）学习环境监测中质量控制和保证的概念。

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二、基本原理

通过具有一定切割特性的采样器，以恒速抽取一定体积的空气，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、后滤膜质量之差及采样体积，计算总悬浮颗粒物的浓度。滤膜经处理后，可再进行组分分析。

本方法适用于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器（简称采样器）进行空气中总悬浮颗粒物的测定。方法的检测限为0.001mg/m3。总悬浮颗粒物含量过高或雾天采样使滤膜阻力大于10kPa时，本方法不适用。 三、实验仪器和材料

（1）大流量或中流量采样器：1台，应按ＨＹＱ1.1-89《总悬浮颗粒物采样器技术要求（暂行）》的规定。

（2）大流量孔口流量计：1个，量程0.7-1.4m3/min，流量分辨率0.01 m3/min，精度优于±2％。

（3）中流量孔口流量计：1个，量程70-160L/min，流量分辨率1 L /min，精度优于±2％。

（4）U型管压差计：1个，最小刻度0.1hPa。 （5）X光看片机：1台，用于检查滤膜有无缺损。 （6）打号机：1台，用于在滤膜及滤袋上打号。 （7）镊子：1个，用于夹取滤膜。

（8）超细玻璃纤维滤膜：10片，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，1 cm2滤膜失重不大于0.012 mg。

（9）滤膜袋：10个，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。

（10）滤膜保存盒：1个，用于保存、运送滤膜，保证滤膜在采样前处于平展不受折状态。

（11）恒温恒湿箱：1台，箱内空气温度要求在15-30℃范围内可调，控温精度±1℃；箱内空气相对湿度控制在（50±5）％，恒温恒湿箱可连续工作。

（12）总悬浮颗粒物大盘天平：1台，用于大流量采样器滤膜称量，称量范围≥10g，感量1 mg，标准差≤2 mg。

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（13）分析天平：1台，用于中流量采样滤膜称量，称量范围≥10g，感量0.1 mg，标准差≤0.2 mg。 四、实验方法和步骤

1.采样器的流量校准

新购置或维修后的采样器在启用前，须进行流量校准。其校准方法按仪器使用说明书进行。

2.总悬浮颗粒物含量测试

（1）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，平衡温度取15-30℃中任一点，记录下平衡温度与湿度。③在上述平衡长期保持下称量滤膜，大流量采样器滤膜称量精确到1 mg，中流量采样器滤膜称量精确到0.1 mg。记录下滤膜质量m0(g)。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。

（2）安放滤膜及采样：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上的灰尘。②将已编号并称量过的滤膜绒面向上，放在滤膜支持网上，放上滤膜夹，对正，拧紧，使不漏气。安装好采样头顶盖，按照采样器使用使用说明，设置采样时间，即可启动采样。③样品采完后，打开采样头，用镊子轻轻取下滤膜，采样面向上，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（说明漏气），则本次采样作废，需重新采样（记录表格见附录C）。

（3）尘膜的平衡及称量：尘膜在恒温恒湿箱中，与二次滤膜平衡条件相同的温度、湿度下，平衡24h。在上述平衡条件下称量滤膜，大流量采样器滤膜称量精确到1 mg，中流量采样器滤膜称量精确到0.1 mg。记录下滤膜质量m1(g)（记录表格见附录D）。滤膜增重，大流量滤膜不小于100 mg，中流量滤膜不小于10 mg。

（4）计算：

K??m1?m0? 总悬浮颗粒物含量（ug/m）?QN?t3式中：t――累积采样时间，min；

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QN――采样器平均抽气流量，即式（1-3）或式（1-4）QHN或QMN的计算值； K――常数，大流量采样器K=1x 106, 中流量采样器K=1x 109。 （5）测试方法的再现性：当两台总悬浮颗粒物采样器安放位置相距不大于4m，不少于2m时，同时采样测定总悬浮颗粒物含量，相对偏差不大于15％。 五、数据记录与处理

按下表进行。

六、问题分析与讨论

1.大气环境中的TSP的主要污染来源有哪些？ 2.大气环境中的TSP有哪些危害？

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3.如何预防TSP的污染？

实验四 空气中甲醛污染的测定监测

一、目的要求

室内空气污染对人体健康的影响最为显著，与大气环境相比有其特殊性。室内空气污染监测是评价居住环境的一项重要工作。

本实验选择刚装修完和装修已久的不同房间，或者在一个刚装修完房间的不同通风条件下，进行采样分析。通过本实验达到以下目的：

（1）掌握酚试剂分光光度法测定空气中甲醛浓度的方法； （2）初步了解影响室内空气质量的因素。 二、基本原理

甲醛与酚试剂反应生成嗪，在高铁分子存在下，嗪与酚试剂的氧化产物反应生成蓝绿色化合物，在波长630nm处，用分光光度法测定。

采样体积为5mL时，村法检出限为0.02μg/m3，当采样体积为10L时，最低检出浓度为0.01mg/m3。 三、实验仪器和试剂

1．仪器

（1）大型气泡吸收管：10只，10mL。 （2）空气采样器：1台，流量范围0-2L/min。 （3）具塞比色管：10只，10mL。 （4）分光光度计：1台。 2．试剂

（1）吸收液：称取0.10g酚试剂（3-甲基-苯并噻唑胺，C6H4SN(CH3)C：NNH2.HCl，简称MBTH），溶于水中，稀释至100mL，即为吸收原液，贮存于棕色瓶中，在冰箱内可以稳定3天。采样时取5.0mL原液加入95mL，即为吸收液。

（2）硫酸铁铵溶液（10g/L）：称取1.0g硫酸铁铵，用0.10mol/L盐酸溶液

15

溶解，并稀释至100mL。

（3）硫代硫酸钠标准溶液（0.10mol/L）：称取26g硫代硫酸钠（Na2S2O3.5H2O）和0.2无水碳酸钠溶于1000mL水中，加入10mL异戊醇，充分混合，贮存于棕色瓶中。

（4）甲醛标准溶液：量取10mL浓度为36％-38％的甲醛，用水稀释至500mL，用碘量法标定甲醛溶液浓度。使用时，先用水稀释至每毫升含10.0μg甲醛的溶液，然后立即吸收10.00mL此稀释液于100容量瓶中，加5.0吸收原液，用水稀释至标线。此溶液每毫升含1.0μg甲醛。放置30min后，用此溶液配制标准色列，此标准溶液可稳定24h。

标定方法：吸取5.00mL甲醛溶液于250mL碘量瓶中，加入40.00mL0.10mol/L碘溶液，立即逐滴加入浓度为30%的氢氧化钠溶液，至颜色褪至淡黄色为止。放置10min，用5.0mL盐酸溶液（1:5）酸化（空白滴定时需多加2mL）。置暗处放10min，加入100-150mL水，用0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加1.0mL新配制的5%淀粉指标剂，继续滴定至蓝色刚刚褪去。

加取5mL水，同上述方法进行空白滴定。 按下式计算甲醛溶液浓度：

?f??V0?V??cNaSO5.00223?15.0

式中：?f――被标定的溶液的浓度，g/L；

V0、V――分别为滴定空白溶液、甲醛溶液所消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；

； cNa2S2O3――硫代硫酸钠标准溶液浓度，

15.0――与1L 1mol/L的硫代硫酸钠标准溶液等当量的甲醛质量，g。 四、采样与测定

1.采样

用内装5.00mL吸收液的气泡吸收管，以0.5l/min流量，采气10L 2.测定

（1）标准曲线的绘制：取8支10mL比色管，按表2-1配制标准系列。然后向各管中加入1%硫酸铁铵溶液0.40mL，摇匀。在室温下（8-35℃）显色20min。

16

在波长630nm处，用1cm比色皿，以水作为参比溶液，测定吸光度。以吸光度对甲醛含量（μg），绘制标准曲线。

（2）样品的测定：采样后，将样品溶液移入比色皿中，用少量吸收液洗涤吸收管、洗涤液并入比色儿，使总体积为5.0mL。室温下（8-35℃）放置80min后，以下操作同标准曲线绘制。

表2-1 甲醛标准系列

管 号 甲醛标准溶液/mL 吸收液/mL 甲醛含量/μg

五、实验结果计算

0 0

1

2

3

4

5

6

7

0.10 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.50

5.00 4.90 4.80 4.60 4.40 4.20 4.00 3.50 0

0.10 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.50

?f?m VN式中：?f――空气中甲醛的含量，mg/m3；

m――样品中甲醛含量，μg； VN――标准状态下采样体积，L。 六、实验注意事项

（1）绘制标准曲线时与样品测定时温差不超过2℃。

（2）标定甲醛时，在摇动下逐滴加入30％氢氧化钠溶液，至颜色明显减退，再摇片刻，待褪成淡黄色，放置后应褪至无色。若碱加入量过多，则5mL盐酸溶液（1：5）不足以使溶液酸化。

（3）当与二氧化硫共存时，会使结果偏低。可以在采样时，使气样先通过装有硫酸锰滤纸的过滤器，排除干扰。

实验五 大气环境中氮氧化物的测定

――盐酸萘乙二胺分光光度法

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一、目的要求

空气中氮氧化物的种类很多，如亚硝酸、硝酸、N2O、NO、NO2、N2O4、N2O5等。其中NO2和NO是大气中的主要污染物质。通常所指的氮氧化物即为中NO2和NO。

测定环境中的氮氧化物常用的化学分析法为盐酸萘乙二胺分光光度法，其采样与显色同时进行，操作简便、方法灵敏，目前被国内外普遍采用。

盐酸萘乙二胺分光光度法有两种采样方法：方法一吸收液用量少，适用于短时间采样，测定空气中氮氧化物的短时浓度；方法二吸收液用量大，适用于24小时连续采样，测定空气中氮氧化物的日平均浓度。 二、实验原理

二氧化氮被吸收液吸收后，生成亚硝酸和硝酸。其中亚硝酸与对氨基苯磺酸起重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，呈玫瑰红色，根据颜色深浅，于波长540处用分光光度法测定。反应方程式如下：

空气中的氮氧化物包括NO及NO2等。在测定氮氧化物时，应先用三氧化铬将NO氧化成NO2，然后测定NO2的浓度。

短时间采样（方法一）检出限为0.01 μg/mL（按与吸光度0.01相对应的亚硝酸根含量计），当采样体积为6L时，氮氧化物（以二氧化氮计）的最低检出浓度为0.01 mg/m3。24采样（方法二）检出限为0.01 mg/L（按与吸光度0.01相对应的亚硝酸根含量计），当用50 mL吸收液，24 h采气样288 L时，氮氧化物（发二氧化氮计）的最低检出浓度为0.002mg/m3。 三、实验仪器和试剂

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1．仪器

（1）多孔玻板吸收管：10只，用于短时间采样，10 mL。 （2）多孔板吸收瓶：10个，用于24 h采样，75mL。 （3）双球玻璃管：10只。

（4）恒温自动连续空气采样器：1台，流量范围0-1 L/min。 （5）分光光度计：1台。

（6）具塞比色管：10只。用于短时间采样，10 mL。 （7）具塞比色管：10只。用于24 h采样，25 mL。 （8）容量瓶：10只。用于24 h采样，50 mL。 （9）移液管：若干，各种。 2．试剂

所用试剂 均用不含亚硝酸根的重蒸馏水配制，即所配吸收液的吸光度不超过0.005。

（1）吸收原液：称取5.0 g对氨基苯磺酸，通过玻璃小漏斗直接加入1000 mL容量瓶中，加入50 mL冰乙酸和900 mL水的混合溶液，盖塞振摇使其溶解，待对氨基苯磺酸完全溶解后，加入0.050 g盐酸萘乙二胺溶解后，用水稀释至标线。此为吸收原液，贮于棕色瓶中，在冰箱中可保存两个月。保存时岢用聚四氟乙烯生料带密封瓶口，以防止》仰不愧天民吸收液接触。

（2）采样用吸收液：按4份吸收原液和1份水的比例混合。

（3）三氧化儿－海砂（河砂）氧化管：筛取20-40目海砂（河砂），用盐酸溶液（1：2）浸泡一夜，再用水冲洗至中性，烘干。把三氧化铬及海砂（河砂）按质量比1：20混合，加少量水调匀，放在红外灯下或烘箱里于105℃烘干，烘干过程中应搅拌几次。制备好的三氧化铬－海砂是松散的，若黏在一起，说明三氧化铬比例太大，可适当增加一些砂子，重新制备。

称取约三氧化铬－海砂装入双球玻璃管中，两端用少量脱指棉塞好，并用乳胶管或塑料管制的小帽将密封。使用时氧化管与吸收管之间用一小段乳胶管连接，采集的气体尽可能少和乳胶管接触，以防止氮氧化物被吸附。

（4）亚硝酸钠标准贮备液：称取0.1500 g粒状亚硝酸钠（NaNO2，预先在干燥器内放置24 h以上），溶解于水，移入1000 mL容量瓶中，用水稀释至标线。

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此溶液每毫升100.0μg含亚硝酸根（NO2-），贮存于棕色瓶并保存冰箱中，可稳定3个月。

（5）亚硝酸钠标准溶液：临用前，吸取5.00 mL贮备液于100 mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含5.0μg亚硝酸根（NO2-）。 四、采样与测定

1．采样

短时间采样：将一支内装5.00 mL吸收液的多孔玻板吸收管进气口与氧化管连接，并使氧化管稍微向下倾斜，以免当湿空气将氧化剂（Cr2O3）弄湿时，污染后面的吸收液。以0.2-0.3 L/min流量，避光采样至吸收液呈微红色为止，记下采样时间，密封好采样管，带回实验室，当日测定。采样时，若吸收液不变色，采样量应不少于6L。

长时间采样 ：将一个内装50 mL吸收液的多孔玻板吸收瓶进气口与氧化管连接，并使氧化管稍微向下倾斜，以免当湿空气将氧化剂（Cr2O3）弄湿时，污染后面的吸收液。用恒温、自动连续空气采样器以0.2 L/min流量采样24h，采气体积约为288 L。采样后，将样品带回实验室，如当天不测定，样品溶液保存在冰箱中，于3天内测定。

2．测定

（1）标准曲线绘制：分别取7支10 mL或25 mL具塞比色管，按表1-1和表1-2分别配制短时间和24 h采样的标系列。

表1-1 亚硝酸钠标准系列（短时间采样）

管号 亚硝酸钠标准溶液/mL 吸收原液/mL 水/mL 亚硝酸根含量/μg 0 0 4.00 1.00 0 1 0.10 4.00 0.90 0.5 2 0.20 4.00 0.80 1.0 3 0.30 4.00 0.70 1.5 4 0.40 4.00 0.60 2.0 5 0.50 4.00 0.50 2.5 6 0.60 4.00 0.40 3.0

表1-2 亚硝酸钠标准系列（24 h采样）

管号 0 1 2 3 4 5 6 20

亚硝酸钠标准溶液/mL 吸收原液/mL 水/mL 亚硝酸根含量/μg 0 20.00 5.00 0 0.50 20.00 4.50 2.5 1.00 20.00 4.00 5.0 1.50 20.00 3.50 7.5 2.00 20.00 3.00 10.00 2.50 20.00 2.50 12.5 3.00 20.00 2.00 15.0

各管摇匀后，避开直射阳光，放置15 min，在波长处540 nm，用1 cm比色皿，以水为参比，测定吸光度。以吸光度对亚硝酸根含量（μg），绘制标准曲线或用最小二乘法计算回归方程式：

y?bx?a

式中：y――标准溶液吸光度（A）与试剂空白液吸光度（A0）之差； x――亚硝酸根含量，； b――回归方程式的斜率； a――回归方程式的截距。

（2）样品测定：

①对短时间采样，采样后，放置15 min，将样品溶液移入1 cm比色皿中，用绘制 标准曲线的方法测定试剂空白液和样品溶液的吸光度。若样品沉沦的吸光度超过标准曲线的测定上限，可用吸收液稀释后，再测定吸光度，计算结果应乘以稀释倍数。

②对24 h采样，采样后，将样品溶液移入50 mL具塞比色管中或容量瓶中，用少量吸收液洗涤吸收瓶，使样品溶液定容至50.0 mL，混匀，放置。将样品移入1 cm比色皿，用绘制曲线的方法测定样品溶液的吸光度。若样品溶液的吸光度超过曲线测定上限，可用吸收液稀释后再测定吸光度。 五、实验结果计算

?NO?2k??A?A0??BsVt?

0.76VNVs式中：?NO2――空气中NO2的含量，mg/m3； A ――样品溶液吸光度；

21

A0 ――试剂空白液吸光度； Bs ――校正因子（1/b）； 0.76 ――（气）换为（液）的系数； b ――回归方程式的斜率； Vt ――样品溶液总体积，

Vs ――测定时所取样品溶液体积， VN ――标准状态下的采样体积

k ――采样时溶液的体积与绘制标准曲线时溶液体积的比值，短时间采样为1，采样时为2。 六、实验注意事项

（1）吸收液应避光，并避免长时间暴露于空气中，以防止光照使吸收液显色或吸收空气中的氮氧化物而使试剂空白值偏高。

（2）氧化管适于在相对湿度为30％-70％时使用，当空气中相对湿度大于70％时，应勤换氧化管；相对湿度小于30％时，则在使用前用经过水面的潮湿空气通过氧化管，平衡1小时。使用过程中，应注意氧化管是否吸湿引起板结或变绿。若板结，会使采样系统阻力增大，影响流量；若普绿则表示氧化管已失效。

（3）亚硝酸钠固体应妥善保存。氧化成硝酸钠或呈粉末状的试剂都不适用直接配制标准溶液。若无颗粒状亚硝酸钠试剂，则可用高锰酸钾容量法标定出亚硝酸钠贮备液的准确浓度后，再稀释成每毫升含5.0μg亚硝酸根的标准溶液。

（4）在20℃时，以5 mL样品计，其标准曲线斜率b为(0.190±0.003)x106

吸光度/g，要求截距的绝对值a?0.008，若斜率达不到要求，应检查亚硝酸钠试剂的质量及标准溶液的配制，重新配制标准溶液；若截距达不到要求，应检查蒸馏水及试剂质量，重新配制吸收液。性能好的分光光度计的灵敏度高，斜率略高于0.193。

（5）吸收液若受三氧化铬污染，溶液呈黄棕色，该样品应报废。 （6）绘制标准曲线时，应以均匀、缓慢的速度向各管中加亚硝酸钠标准使用液，否则将影响曲线的特性。

（7）空气中二氧化硫浓度为氮氧化物浓度的10倍时，对氮氧化物的测定无干扰；30倍时，使颜色有少许减退。

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实验六 环境空气中SO2浓度的测定

――盐酸副玫瑰苯胺法

一、目的要求

空气中的硫氧化物有二氧化硫、硫化氢、二硫化碳、羰甚佳硫、硫酸、硫酸盐及微量有机硫等。在环境监测中，对二氧化硫的测定具有代表性，其污染源多来自煤和矿物油的燃烧等。

空气中二氧化硫的测定方法较多，主要有分光光度法、紫外荧光法、气相色谱法、电导法、库仑滴定法等。下面重点盐酸副玫瑰苯胺法介绍。 二、实验原理

盐酸副玫瑰苯胺法系国际上采用的标准方法。其灵敏度高，适用于瞬时采样，样品采集后稳定。缺点是使用四氯汞钾吸收液，毒性较大。

该法有两种操作方法：方法一所用的盐酸副玫瑰苯胺使用液含磷酸量少，最后溶液的pH为1.6±0.1，其灵敏度较高，但试剂空白值高；方法二所用的盐酸副玫瑰苯胺使用液含磷量多，最后溶液的pH为1.2±0.1，其灵敏度低，但试剂空白值低。方法一的溶液呈红紫色，最大吸收峰在548 nm处；方法二的溶液呈蓝紫色，最大吸收峰在575 nm处。目前我国多采用方法二。

二氧化硫被四氯汞钾溶液吸收形成稳定的络合物，再与甲醛及副玫瑰苯受作用，生成玫瑰紫色化合物。在波长548nm处（方法一）或575 nm处（方法二）测定，根据颜色深浅比色定量。反应式如下：

[HgCl4]2- + SO2 + H2O → [HgCl2SO3]2- + 2 Cl- + 2 H+ [HgCl2SO3]2- + HCHO + 2 H+ → HgCl2 + HOCH2SO3H 最低检出限：

方法一：当采样体积为30L时，最低检出浓度为0.025μg/m3。 方法二：当采样体积为10L时，最低检出浓度为0.04mg/m3。 三、实验仪器和试剂

1．仪器

（1）多孔玻板吸收管：10个，用于短时间采样，10mL。或多孔板吸收瓶：10个，用于24h采样，75-125mL。

23

（2）空气采样器：1台，流量0-1L/min。 （3）分光光度计：1台。

（4）具塞比色管：10 mL，10只。 （5）容量瓶：25 mL，10个。 （6）移液管：若干，各种。 2．试剂

（1）四氯甲汞（TCM）吸收液(0.04mol/L)：称取的10.9 g的HgCl2、6.0 g的KCl和0.070 g的Na2EDTA，溶解于水，稀释至1000 mL，在密闭容器中贮存，可6稳定个月，如发现有沉淀，不可再用。

（2）甲醛溶液（2.0 g/L）：每天新配。 （3）氨基磺酸胺溶液（6.0 g/L）：每天新配。

（4）盐酸副玫瑰苯胺（PRA，即对品红）贮备液（2 g/L）：称取经提纯的0.20g对品红，溶解于100 mL浓度为1.0 mol/L的盐酸溶液中。

（5）对品红使用液（0.016%）：吸取2 g/L对品红贮备液20.00 mL于250 mL容量瓶中，加3 mol/L磷酸溶液25 mL，用水稀释至标线，至少放置24h方可使用，存于暗处，可稳定9个月。 （6）碘贮备液（0.010 mol/L）。 （7）碘溶液（0.010 mol/L）。 （8）淀粉指示剂（3 g/L）。

（9）碘酸钾标准溶液（3.0 g/L）：用优级纯KIO3于110℃烘干2 h后配制。 （10）盐酸溶液（1.2 mol/L）。

（11）硫代硫酸钠溶液（0.1 mol/L）：用碘量法标定其浓度。 （12）硫代硫酸钠标准溶液（0.01mol/L）。

（13）亚硫酸钠标准溶液：称取0.20 g 的Na2SO3及Na2EDTA，溶解于200 mL新煮沸并已冷却的水中，轻轻摇匀，放置2-3h后标定，此溶液相当于每毫升含320-400μg的SO2。

（14）磷酸溶液（3mol/L）。 四、采样与测定

1．采样

24

短时间采样：20 min-1 h，采用多孔玻板吸收管，内装10 mL（方法一）或5 mL（方法二）四氯甲汞吸收液，流量为0.5 L/min，采样体积依大气中SO2浓度增减。本法可测25-1000μg/m3范围的SO2。如采用方法二，一般避光采样10-20L。

长时间采样：24 h，采用125 mL多孔玻板吸收瓶，内装50 mL甲氯汞钾吸收液，采样流量为0.2-0.3 L/min。

2．测定

（1）标准曲线绘制：配制0.10%亚硫酸钠水溶液，用碘量标定其浓度，用四氯汞钾溶液稀释，配成2.0μg/mL的SO2标准溶液，用于绘制标准曲线。方法一、方法二的标准曲线浓度范围分别为：以25 mL计为1-20μg，以7.5 mL计为1.2-5.4μg。斜率分别为0.030±0.002及0.077±0.005。试剂空白值，方法一不应大于吸光度0.170，方法二不应大于吸光度0.050。

（2）样品的测定：分别按下述步骤进行。

方法一： 采样后将样品放置20 min。取10.00 mL样品移入25 mL容量瓶，加入1.00 mL 0.6%氨基磺酸胺溶液，放置10min。再加2.00 mL 0.2%甲醛溶液及5.00 mL 0.016%对品红溶液，用水稀释至标线。于20℃显色30 min，生成紫红色化合物，用1 cm比色皿，在波长548 nm处，以水为参比，测定吸光度。

方法二： 采样后将样品放置20 min。取5 mL样品移入比色管，加入0.50mL 0.6%氨基磺酸胺溶液，放置10 min后，再加0.50 mL 0.2%甲醛溶液及1.50 mL 0.016%对品红使用液，摇匀。于20℃显色20 min，生成蓝紫色化合物，用1 cm比色皿，于575 nm波长处，以水作参比，测定吸光度。

数据记录格式见附录E。在测定每批样品时，至少要加入一个已知浓度的SO2

控制样，同时测定，以保证计算因子（标准曲线斜率的倒数）的可靠性。 五、实验结果计算

气体中的浓度由下式计算：

???A?A0?B0

VN式中：?――SO2浓度，mg/m3； Ａ――样品显色液吸光度；

Ａ０――试剂空白液吸光度；

25

SO2吸收净化系统 四、实验原理

本实验采用碱性吸收液（5%NaOH吸收液）净化吸收SO2气体。内容包括两个方面：（1）、填料塔在不同喷淋液流量下的吸收效率，分析实验最佳液气比；（2）、测量在对应工况下填料塔的压力损失（压降）。

实验装置工作原理（见上图）：

吸收液从高位液槽通过转子流量计由填料塔上部经喷淋装置进入塔内，流经填料表面，由塔下部排出，进入受液槽。空气由空压机进入缓冲灌，SO2由SO2钢瓶进入缓冲灌，经缓冲灌混合后的含SO2空气从塔底进气口进入填料塔内，通过填料层与NaOH喷淋吸收液充分混合、接触、吸收，尾气由塔顶排出。

吸收过程发生的主要化学反应为： 2NaOH+SO2——Na2SO3+H2O Na2SO3+SO2+H2O——2NaHSO3

实验过程中通过测定填料净化塔进出口气体中的含量，即可近似计算出吸收塔的平均净化效率。改变喷淋液的流量，重复上述过程，计算吸收塔的净化效率η，进而了解吸收效果，确定最佳液气比α

??(1?C2 )?100% η：净化效率；C1：SO2入口浓度；C2：SO2出口浓度。

C1??Q1 Q1：喷淋液流量m3/s；Q2：气体流量m3/s Q2填料塔的压降通过U形压差计测出填料塔进出口气体的静压差即可（填料塔进出口管道直径相等）。

SO2进出口浓度由DDL—103型SO2自动测定仪测量。其工作原理如下图：

31

DDL—103 SO2自动测定仪

仪器采用经典电导原理，采集气体中SO2，经用硫酸酸化的过氧化氢溶液吸收发生下列反应。

SO2+H2O2——H2SO4

在一定范围内，溶液电导率变化大小与SO2浓度成正比。

首先供液泵将吸收液送入反应池中，然后抽气泵将被测气体经采样管、气水分离器、选择性过滤器，通过流量计送入反应池中，气液进行定比例吸收反应，当混合液中硫酸浓度发生变化时，由电极测出电导值，电测系统工作并显示出被测SO2的浓度值，电磁阀打开将废液全部排出，控制系统将使以上过程自动循环，并将测试结果储保留。 五、实验步骤

1、SO2浓度测定仪中吸收液的配制：

取分析纯硫酸27.8ml，慢慢滴入去离子水中稀释至1000ml。将过氧化氢3ml（H2O2分析纯30%）与硫酸溶液5ml混合，用去离子水（蒸馏水）稀释 至1000ml（1000ml吸收液可测量10次）。

2、称取NaOH试剂5kg溶于0.1m3水中，作为吸收系统的吸收液。 3、按图示正确连结实验装置（包括设置SO2自动测定仪参数，见说明书），并检查是否漏气，在高位水槽中注入配制好的NaOH碱溶液。

4、打开填料塔的进液阀，并调节液体流量，使液体均匀喷布，并沿填料塔缓慢流下，以充分润湿填料表面，记录此时流量。

5、开启空压机，并逐渐打开吸收塔的进气阀，调节空气流量，仔细观察气液接触状况。

6、待吸收塔能正常工作后，开启SO2气瓶，并调节其流量，使空气中的SO2

含量为0.1—0.5%（体积）。

7、经数分钟，待塔内操作完全稳定后，开始测量记录数据。

32

8、应测量记录的数据包括进气流量Q1、喷淋液流量Q2、进口SO2浓度C1、出口C2浓度、填料塔阻力Δh。

9、在进口SO2浓度和流量不变的情况下，改变喷淋液流量，重复上述操作，测量SO2出口浓度，共测取4—5组数据。

10、实验完毕后，先关掉SO2钢瓶，待1—2分钟后再停止供液，最后停止鼓入空气。

六、数据记录与计算

表1、SO2吸收净化实验数据记录

项目 工况 1 2 3 4 5 空气流量 m3/s SO2流量 m3/s 喷淋液流量 m3/s SO2入口浓度 % SO2出口浓度 ppm 填料塔阻力 mmH2O

七、实验分析与讨论（自行设计表格附加页）

1、分析、整理、计算实验数据。

2、计算5种工况下的液气比，对应液气比提出最佳工况。 3、比较填料塔阻力数据的变化，分析填料塔阻力的影响因素。

实验九 湿式文丘里除尘器性能测定

一、实验意义和目的

文丘里除尘器利用高速气流雾化产生的液滴捕集颗粒以达到净化氧化的目的，它是一种广泛使用的高效除尘器。影响文丘里除尘器性能的因素很多，为了使它在合理的操作条件下达到较高的除尘效率，需通过实验研究各因素影响除尘器性能的规律。

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通过本实验，进一步提高对文丘里除尘器结构形式和除尘机理的认识；掌握文丘里除尘器主要性能指标的测定方法；学习湿式除尘器动力消耗的测定方法；了解湿式除尘与干法除尘在除尘器性能测定中的不同实验方法。 二、实验原理

文丘里除尘器性能（处理气体流量、压力损失、除尘效率及喉口速度、液气比、动力消耗等）与其结构形式和运行条件密切相关。本实验是在除尘器结构形式和运行条件已定的前提下，完成除尘器性能的测定。

（一） 处理气体量和喉口速度的测定和计算 1. 处理气体量的测定和计算

测定文丘里除尘器处理气体流量，应同时测出除尘器进、出口的气体流量（QG1 、QG2），取其平均值作为除尘器的处理气体流量（QG）： QG?1(QG1?QG2) 2通常气体流量的测定可以采用动压法。 除尘器漏风率（?）可按下式计算：

??QG1?QG2?100%

QG1当实验系统漏风率小于5%时，也可采用静压法测定QG，即根据测得的系统喇叭形入口均流管处平均静压（ps），按下式计算：

QG??vA2ps/? 式中：?v——喇叭形入口均流管的流量系数； A ——测定断面的面积，m2；

3 ?——管道中气体密度，kg/m。

对于湿式文丘里除尘器来说，如果雾沫分离器的除雾效率不高，则除尘器出口管道中的残余液滴往往会干扰测定精度。且，本实验在测定其他项目时，一般需要同时测定记录除尘器处理气体流量（QG）。此时，采用静压法测定QG就比动压法更为合适。

2. 喉口速度的测定和计算

文丘里除尘器喉口断面积为AT，则其喉口平均气流速度（vT）为：

vT?QG/AT

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（二）压力损失的测定和计算

文丘里除尘器压力损失（?ps12）为除尘器进、出口平均全压差。本实验装置中除尘器进、出口连接管道的断面积相等，故其压力损失可用除尘器进、出口管道中气体的平均静压差表示，即：

?pG??ps12???p

i或 ?pG??ps12?(lRL??pm) 式中：?pG——文丘里除尘器压力损失，Pa；

?ps12——文丘里除尘器进、出口管道中气体的平均全压差，Pa；

??p——文丘里除尘器系统的管道压力损失之和，Pa；

i l —— 文丘里除尘系统的管道长度，m；

RL ——单位长度管道的摩擦阻力，即比摩阻，Pa/m ；

?pm——除尘器系统的管道局部阻力，Pa；

应该指出，除尘器压力损失随操作条件变化而改变，本实验的压力损失测定应在除尘器稳定运行的条件下进行，并同时测定记录气流速度vT、液气比L的数据。 （三）耗水量及液气比的测定和计算

文丘除尘器的耗水量（QL）可通过设在除尘器进水管上的流量计直接读得。在同时测得除尘器处理气体流量（QG）后，即可由下式直接求出液气比（L）。

L?QL/QG

(四)除尘效率的测定和计算

文丘里除尘器除尘效率（?）的测定亦应在除尘器稳定运行的条件下进行，并同时记录

vT、L等操作指标。

文丘里除尘器的除尘效率常用质量浓度法测定，即在除尘器进、出口测定断面上，用等速采样法同时测出气流含尘浓度，并按下式计算：

??(1??2QG2)?100% ?1QG13式中：?1?2——分别为文丘里除尘器进、出口气流含尘浓度，g/m。

考虑到雾沫分离器不可能收集全部液滴，文丘里除尘器出口气体中水分含量一般偏高，

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故在进、出口测定断面同时采样时，宜使用湿式冲击瓶作为集尘装置。

（五）除尘器动力消耗的测定和计算

文丘里除尘器动力消耗（E）等于除尘器气体的动力消耗与加入液体的动力消耗之和，计算式如下：

E(kW.h/1000m3气体)?Q1(?pG??pLL) 3600QG式中：?pG——通过文丘里除尘器气体的压力损失，Pa（3600 Pa=1kW.h/1000m3气体）； ?pL——加入除尘器液体的压力损失，即供水压力，Pa； QL——文丘里除尘器耗水量，m/s； QG——文丘里除尘器处理气体流量，m/s。

上式中所列的?pG、?pL、QL、QG已在实验中测得。因此，只要在除尘器进水管上的压力表读得?pL，便可按上式计算除尘器动力消耗E。

应当注意的是，由于操作指标vT、L对动力消耗E影响很大，所以本实验所测得的动力消耗E是针对某一操作状况而言的。 三、实验装置和仪器

1.装置与流程

文丘里除尘器性能实验装置与流程如下图所示。其主要由文丘里除尘器、旋风雾沫分离器、粉尘宣供给装置 、粉尘分散装置、通风机、水泵和管道及其附件组成。

2.仪器

（1）干湿球温度计：1个；

（2）空盒式空气表：DYM-3型，1个； （3）钢卷尺：2个 （4）U型管压差计：1个

（5）倾斜式微压计：YYT-200型，3台 （6）毕托管：2支 （7）烟尘采样管：2支 （8）湿式冲击瓶：2个

（9）烟尘测试仪：SYC-1型，2台

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33（10）旋片式真空泵：2XZ-2型，2个 （11）秒表：2个

（12）分析天平：分度值1/10000g，1台 （13）托盘天平：分度值1g，1台 （14）鼓风干燥箱：DF-206型，1台 （15）干燥器：2个

（16）弹簧压力表：Y-60TQ型，1支 （17）转子流量计：LZB-50型，1支

湿式冲击瓶通常使用蒸馏水收集尘粒物质。其结构如右图所示。冲击瓶嘴直径为2.3mm，管嘴末端同瓶底间的空隙约为5mm。冲击瓶容积是300mL，通常放入75～125 mL蒸馏水。当含尘气流通过接近瓶底部的玻璃管时，可冲击到瓶底，形成许多小气泡，尘粒由于运动方向的改变及同液体的接触而被捕集下来。

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四、实验方法和步骤

文丘里除尘器性能测定的方法和步骤如下：

（1）测量记录室内空气的干球温度（即除尘系统中气体的温度）、湿球温度和相对湿度，计算空气中水蒸气何种分数（即除尘系统中气体的含湿量）；测量记录当地大气压力；测量记录文丘里除尘器进、出口测定断面直径和喉管直径；确定测定断面分环数和测点数，做好实验准备工作。

（2）将除尘器进、出口测定断面的静压测孔19、20与U形管压差计18连接；将除尘系统入口喇叭形均流管处静压测孔4与倾斜式微压计17连接，记录均流管流量系数（?v），做好各断面气体静压的测定准备。

（3）启动风机，调整风机入口阀门10，使之达到实验所需的气体流量，并固定阀门10。

（4）测量气体流量。在除尘器进、出口测定断面5和9同时测量记录各测点的气流动压、断面平均静压及入口均流管3处气流的静压（ps）。关闭风机。

（5）计算各测点气流速度、各断面平均气流速度、除尘器处理气体流量（QG）及其漏风率（?）和喉口速度（vT）。

（6）用托盘天平称好一定量尘样（S），做好发尘准备工作。

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（7）计算各测点所需采样流量和采样时间，做好采样准备，详见有关烟气含尘浓度的测定（实验四）。

（8）启动风机（此时应保证系统风量与预测流速时相同）。启动水泵，调整调节阀16至液气比（L）在0.7～1.0L/m3范围内。启动发尘装置，按公式L?QL/QG所示，调整发尘浓度至3～10 g/m3，并注意保持实验系统在此条件下稳定运行。

（9）测量记录下列参数：从U形管压差计18读取除尘器压力损失（?pG），从不压表14读取供水压力（?pL），从流量计13读取供水量（QL），从入口均流管静压测孔连接的倾斜式微压计17读取静压（ps）。

（10）按烟气含尘浓度的测定实验要求，在除尘器进、出口测定断面5和9同时进行采样，并记录有关采样数据。

（11）重复步骤（9）、（10）两次，即连续采样3次。 （12）停止发尘，关闭水泵和风机。

（13）将采集的尘样放在鼓风干燥箱里烘干，再用天平称重，就可得到采集的尘量。整理好实验用的仪表和设备。整理实验资料并填写实验报告。 五、实验数据记录与处理

表1 文丘里除尘器性能测定记录表

测定日期 测定人员

当地大气 压力 p/kPa 烟气干球 温度/ ℃ 烟气湿球 温度/ ℃ 烟气相对湿度 进口断面 面积/ m2 出口断面 面积/ m2 喉口面积 均流管流 量系数 ?/% AT/ m2 ?v

六、实验结果讨论

（1）为什么文丘里除尘器性能测定实验应该在操作指标vT、L固定的运行状态下进行？ （2）根据实验结果，试分析影响文丘里除尘器除尘效率的主要因素。 （3）根据实验结果，试说明降低文丘里除尘器动力消耗的主要途径。

实验十 室内空气中VOCS的测定

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一、实验意义和目的

当今，国际上一些环保专家已将“室内空气污染问题”列为继“煤烟型污染”、“光化学烟雾型”污染之后的第三代空气污染问题。随着社会经济的高速发展，人们的生活水平不断提高，在追求居住环境、办公环境的美观舒适的同时，各种各样的装修带来的一系列的室内空气污染问题，特别是挥发性有机化合物（VOCS），在室内通风条件不良时，这些气体污染物就会在室内积聚，浓度升高，有的浓度超过卫生标准数十倍造成室内空气严重污染，从而严重影响人们身体健康。据有关资料报道，人们有80%以上的时间在室内度过，老人儿童在室内的时间则大于90%。因此，在一定意义上来说，室内空气质量的优劣对人们的身体健康和生活、工作质量的影响远远超过室外环境。

引起室内空气污染的原因主要有：建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质的挥发、人们不健康的生活习惯。

通过对新装修的室内环境中挥发性有机化合物（VOCS）进行监测，了解室内VOC的来源及防治办法，熟炼使用手持式VOC气体检测仪。 二、实验原理

ppbRAE(PGM-7240)手持式VOC气体检测仪，由一个带微处理机和电子回路的PID组成。仪器使用了新开发的双腔光离子化检测器和被用作PID传感器的高能光源的无电极放电式紫外（UV）灯。检测器的双腔均被置于检测器的离子化室中。当有机气体通过灯时，被光离子化，释放出的电子被检测为电流。第一腔的电流主要来自离子化的气体。第二腔的电流检测离子化的气体和作为紫外光密度的函数的电子的光电束。因此，双腔电流可弥补由于灯污染或老化而造成的光密度的波动。

双腔结构使ppbRAE能在ppb水平准确的检测可离子化气体的浓度，而不需频繁的校正。这种PID传感器可检测广泛的有机气体。高能的灯（如11.7ev）可检测多种化合物，但低能的灯（如9.8ev）对易离子化的化合物（如芳香族化合物）的选择性更高。但是，如10.6ev的灯同时有着最好的分辨率和最长的寿命。仪器原理图如下。

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