二氧化硫(SO₂)是一种主要的大气污染物,主要来源于化石燃料(尤其是煤炭)的燃烧、含硫矿石的冶炼以及化工生产等过程。它在空气中不仅会直接刺激人体呼吸系统,危害健康,更是形成酸雨和二次细颗粒物(PM2.5)的重要前体物,对生态环境和建筑材料造成严重破坏。因此,对空气和废气中的二氧化硫浓度进行准确、可靠的监测,是环境空气质量评价、污染源排放监管以及制定有效污染防治策略的基础。对固定污染源废气和无组织排放的监控,是控制二氧化硫排放总量、改善区域空气质量的关键环节。
检测项目
空气和废气二氧化硫检测的核心项目是二氧化硫的浓度。具体可分为:
1. 环境空气二氧化硫浓度:监测环境空气中二氧化硫的实时浓度或日均浓度、年均浓度,用于评价空气质量是否达标。
2. 固定污染源废气二氧化硫浓度:监测工业烟囱、锅炉等排放口废气中二氧化硫的排放浓度,通常同时测量烟气的温度、压力、流速、含湿量等参数,以计算二氧化硫的排放速率和总量。
3. 无组织排放监控点二氧化硫浓度:在厂界或特定区域设置监测点,监控由于设备、管道泄漏或物料储存等无组织排放到环境空气中的二氧化硫浓度。
检测仪器
根据应用场景和标准方法的不同,主要采用以下几类仪器:
1. 自动监测仪器:
* 紫外荧光法SO₂分析仪:广泛应用于环境空气自动监测站和污染源烟气连续排放监测系统(CEMS)。其原理是SO₂分子在特定波长紫外光照射下产生荧光,荧光强度与SO₂浓度成正比,具有灵敏度高、选择性好、响应快的优点。
* 非分散红外吸收法(NDIR)分析仪:也常用于CEMS。利用SO₂对特定波长红外光的吸收特性进行测量,适用于高浓度烟气监测。
* 定电位电解法传感器:常用于便携式烟气分析仪和部分简易自动监测设备。SO₂在工作电极上发生氧化反应产生电流,电流大小与浓度成正比。设备便携,但传感器需定期更换。
2. 实验室分析仪器:
* 离子色谱仪(IC):用于分析甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法采集的样品溶液中的硫酸根离子,是实验室标准方法的核心设备,准确度高。
* 分光光度计:用于甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法的最终比色测定,读取吸光度值计算浓度。
检测方法
主要分为自动连续监测和手工采样实验室分析两大类:
1. 自动连续监测:
* 紫外荧光法:环境空气和烟气CEMS的主流方法。
* 非分散红外吸收法:主要用于烟气CEMS。
* 定电位电解法:多用于便携式现场测量和比对监测。
2. 手工采样实验室分析:
* 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法:这是中国国家标准中环境空气和废气二氧化测定的经典基准方法(HJ 482-2009 及其更新版本)。空气中SO₂被甲醛缓冲溶液吸收后,生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物,在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解,释放出的SO₂与副玫瑰苯胺(PRA)和甲醛作用,生成紫红色络合物,用分光光度计在波长577nm处测量吸光度。该方法灵敏度高,选择性好,是仲裁方法。
* 溶液电导率法等也有应用。
检测标准
中国针对空气和废气中二氧化硫的检测已建立了完善的标准体系,主要标准包括:
1. 环境空气:
* HJ 482-2009 《环境空气 二氧化硫的测定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法》(及后续修订)。
* HJ 1131-2020 《固定污染源废气 二氧化硫的测定 便携式紫外吸收法》等。
* 自动监测需符合《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中规定的监测规范以及相关的自动监测技术规范。
2. 固定污染源废气:
* HJ 57-2017 《固定污染源废气 二氧化硫的测定 定电位电解法》。
* HJ 629-2011 《固定污染源废气 二氧化硫的测定 非分散红外吸收法》。
* HJ/T 56-2000 《固定污染源排气中二氧化硫的测定 碘量法》(适用于浓度较高的场合)。
* 污染源CEMS需符合《固定污染源烟气(SO₂、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范》(HJ 75-2017)和《固定污染源烟气(SO₂、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法》(HJ 76-2017)等一系列技术标准。
这些标准详细规定了从采样、分析到质量保证/质量控制(QA/QC)的全过程要求,确保了监测数据的准确性、可比性和法律效力。