CN108008070A - 一种对大气有机污染物发生光化学反应的分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种对大气有机污染物发生光化学反应的分析方法，涉及一种大气污染分析方法，所述方法包括以下过程：首先将模拟大气中发生光化学反应的实验装置密闭后，连接并打开真空泵运行5‑10分钟，抽出装置内的气体；关闭抽气口阀门；开启反应装置内的紫外灯，高纯氮气吹扫过程对反应箱体再次净化；打开反应气体入口阀门，通入一定浓度和种类的有机污染物；关闭反应气体入口阀门；接通电源，开启反应箱体内的紫外灯，开始光化学反应；通过定性和定量分析反应气体中特定有机污染物的变化情况以及生成产物，确定有机污染物光化学反应可能的机理与形成光化学烟雾的路径。从而可以按路径有针对性地对污染进行光化学反应处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种对大气污染物的分析方法，特别是涉及一种对大气有机污染物发生光化学反应的分析方法。
背景技术
近年来，大气污染旳跨区域性、污染的复杂性、对人体健康造成的严重威胁等特点使得大气污染（尤其是PM2.5污染）问题在各种环境问题中尤为突出。
我国城市化进程与工业规模不断扩大，机动车保有量增长较快，机动车尾气污染问题也越来越突出，部分城市的大气污染也从煤烟型向光化学烟雾型转化。光化学烟雾的主要形成机理是大气中的氮氧化合物（NOx：NO、NO2）和挥发性有机化合物（VOCs）等一次污染物，在太阳光紫外线照射下经过一系列光化学反应和臭氧化化反应，生成臭氧、过氧乙酸硝酸酯、醛酮类等二次污染物。早在上世纪40年代，美国洛杉叽、日本东京以及澳大利亚等都发生过光化学烟雾。
大气光化学反应是O3污染以及二次气溶胶（SOA）的主要来源，SOA相比于一次气溶胶毒性更强，无论是对生态***还是人类健康都具有更大的危害性。VOCs作为光化学反应的主要参与者，具有活跃的化学反应活性，相当于大气氧化过程的燃料，是大气氧化性增强的关键因素，不仅能参与光化学反应生成O3和过氧乙酰硝酸酯（PAN）等氧化性很强的污染物，还可能引发光化学烟雾，造成更严重的危害。相关研究结果表明，释放到大气中的挥发性有机化合物(VOCs)，包括各种烷烃、烯烃、芳香烃及其衍生物，与环境中的氮氧化物(NOx)，在紫外线的照射下发生反应，形成光化学烟雾的机率不断增大。光化学烟雾污染在各地出现的频率越来越高，全年臭氧超标天数呈上升趋势。已有报道表明，我国东北、华北等部分地区在秋冬交替之际，在PM2.5为主要污染物的严重雾霾天气中，常伴随有光化学烟雾污染现象的发生。
因此，开展大气有机污染物的光化学反应等相关模拟研究，研究挥发性有机化合物(VOCs)与大气中的氮氧化物的反应，探讨光化学烟雾形成机理，具有重要的理论和实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种对大气有机污染物发生光化学反应的分析方法，该方法实现了可控条件下模拟大气中的特定有机污染物与大气氮氧化物的反应，从而为找到处理污染的方法找到路径。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种对大气有机污染物发生光化学反应的分析方法，包括如下步骤：
1.首先将模拟大气中发生光化学反应的实验装置密闭后，连接并打开真空泵运行5-10分钟，抽出装置内的气体；关闭抽气口阀门，然后通入高纯氮气进行吹扫5-10分钟，待装置内的压力高于外部气压后关闭气体入口阀门，如此反复循环2~3次，待最后一次真空泵运行完毕，关闭抽气口阀门；
2.开启反应装置内的紫外灯20~30分钟，将箱体内的有机污染物彻底氧化后，再次通过抽气 - 高纯氮气吹扫过程对反应箱体再次净化；
3.打开反应气体入口阀门，通入一定浓度和种类的有机污染物；通入新生成的NO2气体，待装置内气体压力略高于外部大气压后，关闭反应气体入口阀门；
4.接通电源，开启反应箱体内的紫外灯，开始光化学反应（5~10小时），每隔一小时开始采集样品，利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪等仪器设备对样品中有机污染物进行分析测试，利用臭氧分析仪测定样品中的臭氧含量；
5.通过定性和定量分析反应气体中特定有机污染物的变化情况以及生成产物，确定有机污染物光化学反应可能的机理与形成光化学烟雾的路径；
从而可以按路径有针对性地对污染进行光化学反应处理。
本发明的优点与效果是：
本发明能够在可控条件下模拟大气中的特定有机污染物所发生的光化学反应，方法实施简单，可操作性强。实现了大气有机污染物的光化学反应等相关模拟方法，分析了挥发性有机化合物(VOCs)与大气中的氮氧化物的反应，即光化学烟雾形成机理，找到处理污染的路径，具有重要的理论和实际意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例：1
首先将模拟大气中发生光化学反应的实验装置全部进行密闭后，连接并打开真空泵运行10分钟，抽出装置内的气体；关闭抽气口阀门，然后通入高纯氮气进行吹扫10分钟，待装置内的压力高于外部气压后关闭气体入口阀门。以上过程反复循环3次，待最后一次真空泵运行完毕，关闭抽气口阀门。开启反应装置内的紫外灯30分钟，将箱体内的残留的微量有机污染物彻底氧化，再次通过抽气－高纯氮气吹扫过程对反应箱体再次净化。打开反应气体入口阀门，注甲苯、二甲苯，通入新生成的NO2气体，待装置内的气体压力略高于外部大气压后，关闭反应气体入口阀门。接通电源，开启反应箱体内的紫外灯，开始光化学反应，反应时间为10小时，每隔一小时开始采集样品，利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪对样品中有机物进行测试，利用臭氧分析仪测定样品中的臭氧含量。通过分析反应气体中甲苯、二甲苯的变化情况以及生成产物，推断甲苯、二甲苯光化学反应可能的机理与形成光化学烟雾的可能。
实施例：2
首先将模拟大气中发生光化学反应的实验装置全部进行密闭后，连接并打开真空泵运行10分钟，抽出装置内的气体；关闭抽气口阀门，然后通入高纯氮气进行吹扫8分钟，待装置内的压力高于外部气压后关闭气体入口阀门。以上过程反复循环3次，待最后一次真空泵运行完毕，关闭抽气口阀门。开启反应装置内的紫外灯20分钟，将箱体内的残留的微量有机污染物彻底氧化，再次通过抽气－高纯氮气吹扫过程对反应箱体再次净化。打开反应气体入口阀门，注丙烷，通入新生成的NO2气体，待装置内的气体压力略高于外部大气压后，关闭反应气体入口阀门。接通电源，开启反应箱体内的紫外灯，开始光化学反应，反应时间为10小时，每隔一小时开始采集样品，利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪对样品中有机污染物进行测试，利用臭氧分析仪测定样品中的臭氧含量。通过分析反应气体中丙烷的变化情况以及生成的二次气溶胶产物，揭示丙烷光化学反应可能的机理与形成光化学烟雾的可能。
实施例：3
首先将模拟大气中发生光化学反应的实验装置全部进行密闭后，连接并打开真空泵运行8分钟，抽出装置内的气体；关闭抽气口阀门，然后通入高纯氮气进行吹扫8分钟，待装置内的压力高于外部气压后关闭气体入口阀门。以上过程反复循环3次，待最后一次真空泵运行完毕，关闭抽气口阀门。开启反应装置内的紫外灯30分钟，将箱体内的残留的微量有机污染物彻底氧化，再次通过抽气－高纯氮气吹扫过程对反应箱体再次净化。打开反应气体入口阀门，注入丙烯和新生成的NO2气体，待装置内的气体压力略高于外部大气压后，关闭反应气体入口阀门。接通电源，开启反应箱体内的紫外灯，开始光化学反应，反应时间为8小时，每隔一小时开始采集样品，利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪对样品中有机污染物进行测试，利用臭氧分析仪测定样品中的臭氧含量。通过分析反应气体中丙烯的变化情况以及生成产物，推断丙烯光化学反应生成二次气溶胶可能的产物与形成光化学烟雾的可能。
Claims (1)
1.一种对大气有机污染物发生光化学反应的分析方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：
1） 首先将模拟大气中发生光化学反应的实验装置密闭后，连接并打开真空泵运行5-10分钟，抽出装置内的气体；关闭抽气口阀门，然后通入高纯氮气进行吹扫5-10分钟，待装置内的压力高于外部气压后关闭气体入口阀门，如此反复循环2~3次，待最后一次真空泵运行完毕，关闭抽气口阀门；
2） 开启反应装置内的紫外灯20~30分钟，将箱体内的有机污染物彻底氧化后，再次通过抽气 - 高纯氮气吹扫过程对反应箱体再次净化；
3） 打开反应气体入口阀门，通入一定浓度和种类的有机污染物；通入新生成的NO2气体，待装置内气体压力略高于外部大气压后，关闭反应气体入口阀门；
4） 接通电源，开启反应箱体内的紫外灯，开始光化学反应5~10小时，每隔一小时开始采集样品，利用气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪等仪器设备对样品中有机污染物进行分析测试，利用臭氧分析仪测定样品中的臭氧含量；
5） 通过定性和定量分析反应气体中特定有机污染物的变化情况以及生成产物，确定有机污染物光化学反应可能的机理与形成光化学烟雾的路径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180508 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |