壹、傳統檢測方法
傳統檢測空氣汙染的系統大多是點式檢測系統,即針對特定的汙染物用特定的檢測方法去檢測。現代檢測系統最核心的傳統檢測方法有:
1)CO和CO2的檢測方法:常用的方法為不分光紅外法。儀器的工作原理是基於檢測CO和CO2對紅外線的選擇性吸收,分別在不同的吸收波長測定其吸光度,光吸收的大小與氣體的濃度呈線性關系,從而通過測量出透過檢測系統的光強度大小便可測定氣體的含量。
2)揮發發性有機物(VOC)的檢測方法(苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、四氯乙烯、三氯乙烯、丙酮等):氣相色譜法。即用氣體作為流動相的色譜法。這是國家規定的標準檢測方法,得出結果較慢,但是測量的數據具有可信性和仲裁權威。
3)甲醛的檢測方法:現場檢測壹般采用恒電位電解法,被測氣體在特定的電位下分解,通過檢出其生成電流的方法檢測被檢氣體的含量。而實驗室檢測采用的方法壹般是化學試劑檢測法或者氣相色譜和液相色譜法。
4)氨的檢測方法:化學試劑檢測法或者電解法。如靛酚藍分光光度法、鈉氏試劑分光光度法、次氯酸鈉壹水楊酸分光光度法和離子選擇電極法。
5)臭氧的檢測方法:第壹是紫外光度法?。本方法采用紫外吸收式臭氧分析儀測量環境空氣中臭氧的濃度。該儀器的工作原理是基於臭氧吸收254 nm波長紫外光,由檢測器檢測光能強度,再通過模擬轉換為臭氧濃度。第二是靛藍二磺酸鈉分光光度法。該方法的原理是空氣中的臭氧在磷酸鹽緩沖劑存在下,與吸收液中藍色的靛藍二磺酸鈉等摩爾反應,褪色生成靛紅二磺酸鈉,在610 nm處測量吸光度。第三是化學發光法。該方法的原理是樣品泵以恒定的流速抽入
樣品氣,進入化學發光分析儀的反應室,與過量流速的乙烯混合即可發生化學反應,並最大可產生400 nm的可見光。發射光強度與樣品中臭氧的濃度成正比,並通過光電倍增管放大檢測。
6)氮氧化物和SO2的檢測方法:生物傳感器檢測法。氮氧化物生物傳感器由多孔氣體滲透膜、固定化硝化細菌和氧電極組合而成,該傳感器中硝化細菌以亞硝酸鹽作為唯壹能源,其呼吸活性隨亞硝酸鹽的存在而增加,呼吸過程導致的溶解氧濃度降低量可由氧電極檢測,從而間接反映出亞硝酸鹽的含量,反應氮氧化物的含量。二氧化硫生物傳感器由含亞硫酸鹽氧化酶的肝微粒體和氧電極制成,該傳感器測定雨水中亞硫酸鹽的濃度來反應大氣中二氧化硫的含量。
二、隨著光學儀器和光學檢測系統的進壹步發展,空氣汙染的現代光學檢測技術也在不斷地拓新。
20世紀70年代後期,美國、德國、日本、英國、俄國、加拿大和瑞典等用光散射理論、米氏散射、拉曼散射和差分吸收等光譜技術,以及差分吸收激光雷達監測汙染。米氏散射多用於顆粒物(如漂塵)的濃度探測,拉曼散射多用於近距離的高濃度汙染源的探測,而差分吸收技術具有更大的優點,如它的監測靈敏度可達lO-9
,探測距離可以從幾十米到幾十公裏,並可用於測量多種汙染物質。
光散射理論已經普及應用於分析顆粒的粒度和濃度,在實時監測的情況下,應用光散射方法具有更大的優越性。煙氣粉塵排放量在線監測是控制汙染源的必備手段,測量粉塵排放量時,需要同時測定粉塵的濃度和流量,這類光電式的儀器設備在我國已開始應用。華南師範大學物理系研究人員通過詳細分析目前這項技術在濃度測量方面存在的問題,更進壹步提出了前向散射光濃度信息接收方案和在線濃度、粒度測量系統,這種測量方法不僅在理論上更完善,而且可使煙氣粉塵排放量在線的監測精度和工作可靠性提高。
對於米氏方法測量的研究,我國早在20世紀60-70年代,中國科學院大氣物理所在周秀驥院士、趙艷曾研究員、呂達仁院士等主持下,建立了我國第壹臺米散射激光雷達,並進行大氣氣溶膠與雲的探測研究。《環境技術》期刊中提出了壹種基於米氏散射理論的激光開放腔內顆粒測量原理,把激光器的內腔作為顆粒註入區,利用激光器的內腔功率譜密度遠大於腔外功率密度的特點,結合先進的激光散射理論,對空氣中的顆粒進行檢測。並通過實踐證明了該方法對較小粒徑的顆粒檢測非常有效。此外,中國礦業大學楊書申教授等在《大氣顆粒物濃度技術及其發展》壹文中也介紹了基於米氏散射理論的光散射式測量儀,可以實時在線檢測空氣中顆粒物濃度適於公***場所衛生及生產現場等場合和大氣質量監測中使用。