空氣中NO的日變化曲線

空氣中NOx的日變化曲線實驗第四小組實驗時間：9月4號

實驗地點：南實驗樓本次實驗通過一天不同時間段NO?和NO）（的測量，繪制NO.NO2>NO）（的日變化曲線,

比較不同曲線峰值出現(xiàn)的時間點和差異性，分析曲線形成的原因以及NO、NO?、O3等

光化學(xué)煙霧的轉(zhuǎn)化規(guī)律，更好地理解實驗數(shù)據(jù)，最后對實驗的誤差分析，總結(jié)實驗過程。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 概述 2\o"CurrentDocument"（-）氮氧化物的來源 2\o"CurrentDocument"（二） 光化學(xué)煙霧 2\o"CurrentDocument"（三） 氮氧化物的危害 2\o"CurrentDocument"（四） NO?的測定方法 2\o"CurrentDocument"二、 實驗?zāi)康?3\o"CurrentDocument"三、 實驗原理 3\o"CurrentDocument"四、 儀器和試劑 4\o"CurrentDocument"五、 實驗步驟 4\o"CurrentDocument"六、 計算和分析 5\o"CurrentDocument"（一） 、標準曲線的繪制 5\o"CurrentDocument"（二） 、繪制和分析NOx、NO2sNO的口變化曲線 72、所需參數(shù)的計算： 72、 二氧化氮濃度的計算及NO?口變化曲線的繪制 73、 氮氧化合物濃度的計算及NO*口變化曲線的繪制 84、 一氧化氮濃度的計算及NO口變化曲線的繪制 10\o"CurrentDocument"（三） NO、NOx、NO2即其他光化學(xué)煙霧的口轉(zhuǎn)化過程（常態(tài)模擬） 11\o"CurrentDocument"（四） 分析NO、NOx、N02曲線的成因 12\o"CurrentDocument"六誤差分析 23\o"CurrentDocument"八實驗總結(jié) 14\o"CurrentDocument"九參考文獻 14一、概述（一） 氮氧化物的來源大氣中氮氧化物（NOx）包括多種化合物，如一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮，除二氧化氮以外，其他氮氧化物極不穩(wěn)定，遇光、濕或熱變成二氧化氮或一氧化氮，一氧化氮不穩(wěn)定乂變成二氧化氮。因此大氣污染化學(xué)中的氮氧化物主要指的是一氧化氮和二氧化氮。其主要來自天然過程,如生物源、閃電均可產(chǎn)生NOx。NOx的人為源絕大部分來自化石燃料的燃燒過程，其中城市里的大量NO來自于汽油和柴油發(fā)動機燃燒產(chǎn)物。（二） 光化學(xué)煙霧NO在大氣中逐漸氧化成NO2,NO?可通過大氣化學(xué)反應(yīng)生成氣溶膠狀的硝酸和硝酸鹽顆粒，同時，NO與NO?還可以通過一系列光化學(xué)反應(yīng)生成諸如03和PAN等強氧化性物質(zhì)而產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。因此，N0與NO?是光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的必要條件之一。（三） 氮氧化物的危害NO*對呼吸道和呼吸器官有刺激作用，是導(dǎo)致支氣管哮喘等呼吸道疾病不斷增加的原因之一。二氧化氮、二氧化硫、懸浮顆粒物共存時，對人體健康的危害不僅比單獨NO*嚴重得多，而且大于各污染物的影響之和，即產(chǎn)生協(xié)同作用。大氣中的NCX能與有機物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。NO*能轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，通過降水對水和土壤環(huán)境等造成危害。（四） NO?的測定方法NO?的測定方法有比色法及自動監(jiān)測法。比色法一般是基于NO?一與芳香族胺反應(yīng)生成偶氮染料。其中廣泛采用格里斯一薩爾茨曼（Griess-Saltzman）法，是用鹽

酸蔡乙二胺和對氨基苯磺酸溶液作吸收顯色劑，NO?-與其反應(yīng)生成玫瑰紅色偶氮化合物，采用比色法進行定量。此方法靈敏、準確、操作簡便、呈色穩(wěn)定，固為國內(nèi)外普遍采用。國內(nèi)現(xiàn)用的方法主要為GB12372《居住區(qū)大氣中二氧化氮檢驗標準方法改進的Saltzman法》二、 實驗?zāi)康募由顚Νh(huán)境中NOx的日變化趨勢的理解及光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生過程，掌握NO*的分析方法和技術(shù)。三、 實驗原理最后用比色法進行測定，NO最后用比色法進行測定，NO定量通過有氧化管與不通過氧化管的兩次測定差值獲得主要反應(yīng)方程式為：2NO2十H2O—HNO3+HNQHO3S—<Q^NH2+HNQ+CH3COOH—*N十2H2O

H(+OCOCH3NHCH2CH2NHH(+OCOCH3NHCH2CH2NH2-2HC1―>NHCH2CH2NH2?2HC1?CH3COOH玫瑰紅色四、儀器和試劑儀器：多孔玻板吸收管、空氣釆樣器、具塞比色管、氧化管、分光光度計試劑：去離子水、吸收液、顯色液、氧化劑、亞硝酸鈉溶液標準溶液（由實驗室準備）標準使用液的配制：取上述標準溶液lmL至lOOmL容量瓶，并用水定容到刻度，即得2.50mg/L標準使用液。五、實驗步驟（一） 釆樣：NOX：用一個內(nèi)裝5mL吸收液的普通型多孔玻板吸收管，進氣口接上一個氧化管，并使管略微向下斜傾，以免潮濕空氣將氧化劑弄濕，污染吸收管。以0.4L/min流量，避光采氣30minoNO2：不接氧化管，同上述NO*的釆樣步驟進行釆樣。采樣時間為8點到17點，逢整點采樣，我們組的實驗地點是在南實驗樓。（二） 標準曲線的繪制取6個25mL容量瓶，按下表制備標準系列。表1NO］的標準系列瓶號123456標準工作液，mL00.71.03.05.07.0NO??含量，ng/mL00.00.7各瓶中，加入12.5mL顯色液，再加水到刻度，混勻，放置15mino用10mm比色皿，在波長540nm處，以水作參比，測定各瓶溶液的吸光度，以NO?-含量（pg/mL）為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，并計算回歸直線的斜率。以斜率的倒數(shù)作為樣品測定時的計算因子Bs[Mg/（mL-吸光度）]。（三）樣品測定采樣后，用水補充到釆樣前的吸收液體積，放置15min,o用10mm比色皿，在波長540nm處，以水作參比，測定各樣品溶液的吸光度，裝有氧化管的樣品記為A1,不裝氧化管的記為A2。在每批樣品測定的同時，用未釆過樣的吸收液按相同操作步驟作試劑空白的測定，記為A0。若樣品溶液吸光度超過測定范圍，應(yīng)用吸收液稀釋后再測定，計算濃度時,要乘以樣品溶液的稀釋倍數(shù)。六、計算和分析（一）、標準曲線的繪制實驗測得NO?一的標準序列數(shù)據(jù)如下:標準曲線濃度（ug/mL）NO2吸光度（ABS）00.0080.070.072

0.10.102030.2760.50.4690.70.643分析：數(shù)據(jù)在測吸光度的時候都加入了空白組的差值進行計算，數(shù)據(jù)真實可靠。由專業(yè)作圖軟件Origin得到N02—的標準曲線如下:DescriptionPerformLinearFittingUserNamelinOperationTime2014/9/1121:25:44Equationy=ab*xReportStatusNewAnalysisReportWeightNoWeightingInterceptSlopeStatisticsValueErrorValueErrorAdj.R-SquareAbsorbance0.008540.00260.909420.006930.99971TheStandardCurveofN02■AbsorbanceTheStandardCurveofN02 LinearFitofAbsorbance20UBEOSq<0.30.C20UBEOSq<0.30.CUTCD072 U73 076 07 8NO2-（ug/mL）從數(shù)據(jù)欄可以看出:Intercept!常數(shù)從數(shù)據(jù)欄可以看出:Intercept!常數(shù)）=0.00854,Slope（斜率）=0.90942,而且數(shù)據(jù)的擬合度RJ0?99971,擬合程度非常好，方程的表達式為:y=0.00854+0.90942x所以Bs=l/Slope=1.0996[ug/（ml*吸光度）]

（二入繪制和分析NOx、N02.NO的日變化曲線1.所需參數(shù)的計算:標準狀態(tài)下釆樣體積(V。)的計算：己知：V=0.5*30=15L,To=273K,Po=101.3kPa,t=30°C,P=101.25kPa所以有：To

t+27315*101.25 273101.3 30+27313.51(L)To

t+27315*101.25 273101.3 30+27313.51(L)即V0=13.51L2、二氧化氮濃度的計算及NO2日變化曲線的繪制二氧化氮濃度的計算：A2、Ao均由實驗測得，Vi=5ml,D=1,Vo=13.51L,Bs=1.0996[ug/（ml*吸光度）]，K=0.88,將數(shù)據(jù)代入一下公式即可求得N02的數(shù)據(jù)c(NO2)=(A2-Ao)XBSXVjXD/(VoXK)求解得NO?的數(shù)據(jù)如下：取樣時間不接氧化管（A2）吸收液空白測定（A。）C(NO2)(mg/m3)10:000.0410.0040.01711311:000.0520.0040.02220112:000.0340.0050.01341313:000.0460.0060.01850114:000.0340.0060.01295

15:000.0370.0060.01433816:000.0510.0060.02081317:000.0590.0080.023588分析：測得的數(shù)據(jù)均偏小NO?的日變化曲線如下:分析：可以看出在白天的時候，N02的變化曲線呈雙峰的變化曲線，兩個峰值時間點分別在11:00和13:00,兩個谷值分別在12:00和14:00出現(xiàn)。3、氮氧化合物濃度的計算及NOx日變化曲線的繪制A】、A。均由實驗測得，Vx=5ml,D=1,Vo=13.51L,Bs=1.0996[ug/(ml*吸光度)]，K=0.88,將數(shù)據(jù)代入一下公式即可求得N02的數(shù)據(jù)c(NOx)=(Aj-Aq)xBsXVjXD/(V0XK)求解得NOx的數(shù)據(jù)如F：

取樣時間接氧化管（A】）吸收液空白測定（A。）C(NOx)(mg/m3)10:000.0580.0040.02497611:000.0370.0040.01526312:000.0520.0050.02173813:000.0370.0060.01433814:000.0330.0060.01248815:000.0410.0060.01618816:000.0460.0060.01850117:000.0460.0080.017576分析：數(shù)值都偏小，而且某些時刻的NOx比NO?還小，可能是測量時候的操作不當引起的，但也可能是整體數(shù)據(jù)較小，系統(tǒng)誤差引起的這種數(shù)據(jù)波動，導(dǎo)致NOx比NO?小。NOx的日變化曲線如下：NOx(mg/m3)TheMutativeCurveofNOxNOx(mg/m3)(CEduJXON0.0260.024-0.022-(CEduJXON0.0260.024-0.022-0.020-0.018-0.016-0.014-0.012-09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00Time(2014.9.4)分析：可以看出在白天的時候，NOx的變化曲線呈雙峰的變化曲線，兩個峰值時間點分別在12:00和16:00,兩個谷值分別在11:00和14:00出現(xiàn)。

一氧化氮濃度的計算及NO日變化曲線的繪制由上面的計算可以得到NO?和NOx的數(shù)據(jù)，由此代入以下公式計算NO的濃度:c(NO)=0.652*[C(NOx-N02)]求解得NO的數(shù)據(jù)如卜?:取樣時間C(NOx)(mg/m3)C(NOx)(mg/m3)C(NOx)(mg/m3)10:000.0171130.0249760.00512711:000.0222010.015263-0.0045212:000.0134130.0217380.00542813:000.0185010.014338-0.0027114:000.012950.0124880000315:000.0143380.0161880.00120616:000.0208130.018501-0.0015117:000.0235880.017576-0.00392分析：數(shù)值都非常小，有些值是負值，有可能是因為測量或儀器誤差引起的。NO的日變化曲線如下：一■—一■—NO(mg/m3)(eE&E)ON分析：可以看出在白天的時候，NO的變化曲線呈雙峰的變化曲線，兩個峰值時間點分別在12:00和15：00,兩個谷值分別在11:00和13:00出現(xiàn)。（三）NO、NO%、NO?即其他光化學(xué)煙霧的日轉(zhuǎn)化過程（常態(tài)模擬）光化學(xué)煙霧形成示意圖光化學(xué)煙霧NO、NOx、NO2、03以及碳氫化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系：清晨大量的碳氫化合物和NO由汽車尾氣及其他源排入大氣。由于晚間NO氧化的結(jié)果，己有少量N02存在。當日出時，N02光解離提供原子氧，然后N02光解反應(yīng)及一系列次級反應(yīng)發(fā)生，?0H基開始氧化碳氫化合物，并生成一批自由基,它們有效地將NO轉(zhuǎn)化為N02,使N02濃度上升（這是積累03的關(guān)鍵），碳氫化合物及NO濃度下降；當N02達到一定值時，03開始積累，而自由基與N02的反應(yīng)乂使N02的增長受到限制；當NO向N02轉(zhuǎn)化速率等于自由基與N02的反應(yīng)速率時，N02濃度達到極大，此時03仍在積累之中；當N02下降到一定程度時，就影響03的生成量；當03的積累與消耗達成平衡時，03達到極大。通過各種污染物的轉(zhuǎn)化關(guān)系我們可以推測一天中NO、NOx、N02的變化規(guī)律（根據(jù)上述化學(xué)反應(yīng)自己的一些推導(dǎo)）：清晨隨著大量的碳氫化合物和NO由汽車尾氣排入大氣，NO的濃度是逐漸升高

的，在N02光解之前NO都是一直增加的，并會達到一個峰值，隨著陽光照射,NO?光解的0促使一批自由基的生成，它們有效地將NO轉(zhuǎn)化為N02,這時N02濃度應(yīng)該上升，NO濃度應(yīng)該下降，所以NO的濃度峰值應(yīng)該比NO?濃度峰值提早出現(xiàn)。而NOx的濃度剛開始應(yīng)該是隨著NO的增加而增加的，因為NO和N02之間的轉(zhuǎn)化并不會影響到NOx總量的變化（而且這時N02量較少與自由基的反應(yīng)可以忽略），所以NOx應(yīng)該是先隨著NO的增加而增加，當NO下降的時候（NO向NO?轉(zhuǎn)化的時間段），NOx應(yīng)該是變小的（因為自由基會與N02反應(yīng)，導(dǎo)致NOx變小），所以NOx的變化曲線會和NO較為相似。當自由基與N02的反應(yīng)等于NO轉(zhuǎn)化為N02的反應(yīng)（這個反應(yīng)會隨著NO的減少而逐漸減慢）時，N02便達到峰值，這時N02逐漸減少。這個規(guī)律推測是建立在汽車尾氣只在清晨大量NO排入大氣的前提下設(shè)想的，當一天不同的時間段有NO排入大氣，情況就會有所變化。（四）分析NO、NOx、N02曲線的成因NO.NOx.N02的日變化曲線如下:TheMutativeCurveofN02NOxNO€oluhlu)onxonzon0.026-j0.024-0.022-TheMutativeCurveofN02NOxNO€oluhlu)onxonzon0.026-j0.024-0.022-0.020-0.018-0.016-0.014-0.012-0.010-0.008-0.006-0.004-0.002：0.000--0.002--0.004--0.006-N02NOx(mg/m3)N0(mg/m3)-0.008-09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00Time(2014.9.4)由三條曲線最明顯的特征是NOx和NO的變化在上午的時候濃度的變化情況極為相似，這和上面的推導(dǎo)是一致的，有了上面的推導(dǎo)，我們可以來分析三條曲線變化的原因：可以猜想在10:00前，NO己經(jīng)達到了峰值，因為10點前是老師上班的高峰期,有很多NO排放到了大氣中，這時我們可以根據(jù)上面的推導(dǎo)得出NOx的變化情況是與NO—致的，即在10點前NOx也達到了峰值，但隨著NO轉(zhuǎn)化為NO2,以及NO2與自由基反應(yīng)，NO和NOx逐漸減少，而NO2濃度是一個上升的過程，在11:00的時候，自由基與NO2的反應(yīng)等于NO轉(zhuǎn)化為NO2的反應(yīng)時，NO2便達到峰值，隨后NO2逐漸減少。11:00—12：00是老師們的下班高峰期，NO繼續(xù)排入大氣，開始了下一個周期，所以整個圖像是一個雙峰的趨勢，但是12點后的情況較為復(fù)雜，分析的因素較多，不再贅述。六誤差分析通過實驗數(shù)據(jù)我們可以看出，我們測的實驗數(shù)據(jù)較小，儀器和操作的誤差都可能引起比較大的數(shù)據(jù)波動，