174
Chương IV
CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
KHÔNG KHÍ – CÁC CHẤT KHÍ

IV.1.THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ
Không khí là một hỗn hợp khí nhưng chiếm phần lớn là khí Nitơ (N) và Oxy (O)
và các thành phần khí khác có hàm lượng nhỏ hơn. Do các quá trình hoạt động của
một số chất khí nhân tạo tồn tại trong khí quyển, Hình 4.1 mô tả thành phần khác
nhau trong không khí thống kê được trong những năm gần đây.
Trong chương 1 chúng ta đã được lưu ý về vấn đề mưa axit vì không khí chứa
một lượng lớn sunphua và oxit nitơ. Các hợp chất này bò oxy hóa thành axit
sunphuaric và axit nitơric bằng sự tương tác với các thành phần khác trong không
khí (như ozôn và các hạt bụi). Sự nóng lên toàn cầu do sự tăng lượng khí dioxit
cacbon. Vấn đề nảy sinh là tăng sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại bởi dioxit cacbon.
Đưa các hợp chất cộng hóa trò khác vào trong khí quyển, đặc biệt nếu như chúng
hấp thụ bức xạ ở bước sóng mà không khí không hấp thụ (vùng cửa sổ). Điều này
có thể xảy ra với các hợp chất chứa các liên kết C – H, C – Cl hoặc C – Br.
Mối quan tâm đặc biệt là các hợp chất như metan (khí nhà kính khác) và khí
ozon (chất oxi hóa gây khó thở), nồng độ của chúng đang tăng lên thậm chí ở
những vùng không có nền công nghiệp. Các vấn đề đòa phương hóa trong vùng đô
thò hoặc các vùng công nghiệp có thể còn phức tạp hơn nhiều không chỉ vì đưa một
số lớn chất ô nhiễm mà còn các phản ứng khí quyển tạo ra những chất mới. Ở
những thành phố lớn vào các ngày nắng nóng có thể thấy được hiện tượng này,
Dưới điều kiện khí tượng đặc biệt (sự nghòch nhiệt khi các lớp không khí nhẹ nóng
tìm thấy ở trên không khí lạnh đậm đặc tạo ra điều kiện khí quyển bền), chất ô
nhiễm tập hợp lại trong không khí mà không bò phát tán. Các chất khí thoát ra từ
các phương tiện giao thông (CO, NO, NO
2,
hydrocabon không cháy hết …) tương tác


N
2
78.1
O
2
20.9
Ar 0.934

CO
2
0.033
CO
2
320
Ne 20
He 5
CH
4
2
Kr 1
H
2
0,5
H
2
500

N
2

Thời
g
ian
Buổi trưa
Sán
g
Chiều
Nồn
g
d
ộ
,
pp
m v/V

176
Một trong những lý do chính quan tâm đến môi trường hiện nay là ảnh hưởng
tiềm tàng của chất ô nhiễm (bao gồm chất ô nhiễm sol khí) hoặc là trực tiếp hoặc
gián tiếp đến sức khỏe của con người. Phần lớn dân số của thế giới công nghiệp sử
dụng ngày làm việc trong các toà nhà hoặc ở nhà. Quan trắc không khí trong các
toà nhà (không khí bên trong) cũng là một vấn đề quan trọng. Khí quyển bên trong
khu vực kín ngăn cản sự phát tán các chất ô nhiễm. Nhiều chất khí ô nhiễm đã tìm
thấy trong các toà nhà.
Không khí trong nhà cũng có sự phân bố rất rộng các chất ô nhiễm. Số lớn chất
này có thể là các chất hóa học độc hại được tạo ra hoặc sử dụng bên trong toà nhà:
- Các chất khí từ đốt nhiên liệu
- Dung môi của các loại sơn
- Các chất khí từ chất lỏng làm sạch
Có nhiều nguồn không mong đợi. Thậm chí vật liệu sử dụng để cách âm tường
cũng có thể phát ra khí độc.

không khí :
(650. 10
-3
)/ 46 = 14.1. 10
-3
mol
Thể tích bò chiếm bởi 1 mol khí ở 20
0
C và 1 atm = 24.0 l = 0.0240 m
3
. Do vậy,
thể tích của dioxit nitơ trong 1m
3
không khí :
14.1.10
-3
× 0.0240 = 338 × 10
-6
m
3

Do vậy nồng độ của oxit nitơ = 338 ppm thể tích / thể tích

177
Công thức tổng quát cho chuyển đổi có thể viết:

Nồng độ ppm =

IV.1.2. Xác đònh nồng độ chất ô nhiễm trong không khí
Đây là phương pháp có thể bắt gặp ngay lần đầu tiên để quan trắc các thành

2
+ HgCl
4
2-
→ HgCl
2
SO
3
2-
+ 2H
+
+ 2Cl
- Dòng mẫu
Hình 4.3. Sơ đồ dây chuyền hấp thụ
Lấy mẫu khí
Lọc để lấy các hạt
Dung dòch hấp thụ
Lọc để bảo vệ bơm

thấp đối với thời gian lấy mẫu đã cho.
Khí quyển
be
â
n ngoa
ø
i
Phin lọc
Đồng hồ đo khí
Bơm
Phễu úp ngược để
tránh bụi lắng
đọng
Một hoặc nhiều
bình Drechset chứa
dung dòch hấp thụ
Tác nhân làm khô
hoặc chất bảo vệ cho
bơm. Bình Drechset
cúi cùng có thể để
không có tác dụng
không cho dung dòch
tràn vào bơm

179
cháy thấp)
Trong phương pháp phân tích các chất khí bằng sắc ký khí thường tính hàm
lượng chất khí theo hỗn hợp khí chuẩn hoặc bơm một lượng biết trước nồng độ của
chất khí tinh khiết vào chất hấp thụ và đo hiệu suất của nó.
1. Chuẩn bò hỗn hợp khí chuẩn
Có một số phương pháp đã được trình bày để chuẩn bò hỗn hợp chuẩn các chất
khí. Tuy nhiên mỗi phương pháp chuẩn bò phụ thuộc vào những yêu cầu đặc thù để
tạo ra hỗn hợp khí chuẩn:
- Các thể tích nhỏ (tới vài lit) của khí tham khảo có thể tạo ra bằng cách bơm
một thể tích đã biết hợp chất tinh khiết, như là chất lỏng, qua một vách ngăn
vào một thể tích kín của chất khí và cho phép chất lỏng bay hơi.
- Nếu như cần một dòng liên tục của khí tham khảo, các phương pháp động
học là cần thiết. Các ống thấm thường được sử dụng cho mục đích này. Các
ống này chứa hợp chất hữu cơ bay hơi bên trong ống PTFE nhỏ cho phép
thấm chậm hơi qua thành của nó đi vào dòng đã biết của chất khí. Tốc độ
khuếch tán được điều chỉnh bằng cách thay đổi nhiệt độ của ống trên toàn
bộ vùng nhiệt độ phòng tới 40
0
C. Nồng độ tạo ra trong dòng khí có thể tính
toán từ sự mất khối lượng của ống thấm trong toàn bộ thời kỳ – thời gian đã
cho và tốc độ dòng khí.
- Kỹ thuật động học thay thế cho chất khí hoặc chất lỏng bay hơi là bơm hợp
chất vào dòng khí ở một tốc độ không đổi bằng cách sử dụng cụ bơm -xy
lanh.
2 .Ống Khuếch Tán
Phần lớn sự nghiên cứu xác đònh nồng độ trọng tải trung bình – thời gian sử
dụng hai phương pháp đã trình bày ở trên. Tuy nhiên có một số áp dụng ống
khuếch tán trong các năm trước, đặc biệt khi số lớn các vò trí được quan trắc cùng
một lúc. Các nét chính kết hợp của phương pháp của các kỹ thuật đã được trình bày
nhưng có ưu điểm là đơn giản và dễ lắp đặt hoặc dễ dàng di chuyển.


NO
2
* → NO
2
+ h
ν

Ozon tạo ra bởi máy phát đi kèm, trộn với mẫu dưới áp suất giảm và ánh sáng
phát ra được quan sát bằng máy nhân quang (Hình 4.8). Tổng oxit nitơ có thể phân
tích bằng cách chuyển dioxit nitơ thành oxit nitơ trước khi phân tích.
Nắp đậy
Triethylamine hấp
thu trên lưới thép
không rỉ
ống acrylic
H
ình 4.7. Sơ đồ ống khuếch tán

182
Phản ứng của mẫu cũng có thể sử dụng để quan trắc ozôn không khí. Phương
pháp huỳnh quang hóa học cũng có thể được sử dụng dựa trên phản ứng của ozôn
với etylen và quan sát ánh sáng phát ra ở 430nm. Phương pháp này có ưu điểm là ít
bò ảnh hưởng khi có mặt NO. Giới hạn xác đònh xấp xiû bằng 1ppb (2
μg/m
-3
).
Dioxit sunphua có thể đo mà không cần xử lý hóa học, bằng phổ kế huỳnh
quang pha khí, cho giới hạn xác đònh 2ppb (5
μg/m

m kho
â
Chuyển
NO
x
NO
Máy nhân
quang
Nguồn IR
Đường đi của
a
ùnh
sa
ùn
g

Bộ ngắt
Bình so sánh
(không hấp thụ
khí)

Đ
ầu đo
Màng ngăn
Phần để
p
hân tích NO

183
Khi phân tử khí hấp thụ bức xạ hồng ngoại, hiệu ứng thực là làm nóng chất khí.