室內(nèi)空氣中氨的標(biāo)準(zhǔn)測定方法的比較研究

劉海偉

[摘要] 對國家標(biāo)準(zhǔn)檢測室內(nèi)空氣中氨含量的3 種方法,即靛酚藍(lán)分光光度法、納氏試劑分光光度法以及離子選擇性電極法進(jìn)行了較為全面的研究。

[關(guān)鍵詞] 室內(nèi)空氣質(zhì)量;氨的測定;方法比較

中圖分類號(hào)：TU834.6+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的日益提高,辦公和居住場所的裝修水準(zhǔn)越來越高,建筑材料和裝飾材料所產(chǎn)生的室內(nèi)環(huán)境污染也越來越受到人們的重視。《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18883-2002) 19 項(xiàng)指標(biāo)和《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(GB 50325-2001) 5 項(xiàng)指標(biāo)都規(guī)定氨為其中指標(biāo)之一。

室內(nèi)空氣中氨的污染是現(xiàn)代室內(nèi)空氣污染中的重要組成部分,室內(nèi)空氣中的氨主要來源于建筑物在冬天施工時(shí)為了防止凍結(jié),加入了尿素作為防凍劑。當(dāng)室內(nèi)溫度升高,氨就釋放出來,污染室內(nèi)空氣。人體和寵物的排泄物如糞便、尿、人呼出的氣和汗液,理發(fā)店所用的燙發(fā)藥水,也都揮發(fā)氨污染空氣。根據(jù)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB/T 18883-2002) 規(guī)定,室內(nèi)空氣中氨的含量應(yīng)小于0.2 mg/m3 。靛酚藍(lán)分光光度法、納氏試劑分光光度法和離子選擇性電極法是測定室內(nèi)空氣中氨的3 種國家標(biāo)準(zhǔn)方法,本文對3 種方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究、并結(jié)合實(shí)際檢測進(jìn)行對比,得到滿意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 儀器與試劑

3種方法共用的儀器與試劑:

1) 硫酸吸收液[ CH2SO4= 0.005 mol/L ] ;

2) 氨標(biāo)準(zhǔn)貯備液:稱取0.3142 g 經(jīng)105 ℃干燥1 h 的氯化銨(NH4Cl) ,用少量水溶解,移入100 mL容量瓶中,用硫酸吸收液稀釋至刻度,此溶液1mL 含1 mg 氨;

3) 氨標(biāo)準(zhǔn)工作液(1.00μg/mL) 臨用時(shí),將氨標(biāo)準(zhǔn)貯備液用硫酸吸收液稀釋;

4) 大型氣泡吸收管;

5) 空氣采樣器(TH-110B 型) ;

6) 分光光度計(jì)UV - 2102 紫外—可見分光光度計(jì)。

1.1.1 靛酚藍(lán)分光光度法(GB/T 18204.25-2000)

1) 亞硝基鐵氰化鈉溶液(10 g/L) ;

2) 次氯酸鈉溶液(0.05 mol/L) :由標(biāo)定過的次氯酸鈉原液配制。

1.1.2 納氏試劑分光光度法(GB/T 18204.25-2000)

1) 酒石酸鉀鈉溶液(500 g/L) ;

2) 納氏試劑。

1.1.3 離子選擇性電極法(GB/T14669-93)

1) 電極內(nèi)充液( CNH4Cl = 0.1 molPL) :精確稱量0.534 g NH4Cl 和5.844g NaCl ,用去離子水溶解并定溶至1 000 mL容量瓶中;

2) 堿性緩沖液:含有CNaOH = 5 mol/L 氫氧化鈉和CEDTA —2Na = 015 mol/L 乙二胺四乙酸二鈉鹽的混合溶液,貯于聚乙烯瓶中;

3) 氨敏感膜電極、pH/毫伏計(jì)、磁力攪拌器。

方法所用的試劑均為分析純級(jí),溶劑水為無氨蒸餾水。

1.2 方法原理

1.2.1 靛酚藍(lán)分光光度法

空氣中的氨氣被硫酸吸收液吸收后,在亞硝基鐵氰化鈉的存在下,銨離子與水楊酸、次氯酸鈉反應(yīng)生成藍(lán)綠色化合物,可進(jìn)行定量比色分析。

1.2.2 納氏試劑分光光度法

用稀硫酸溶液吸收氨,以銨離子形式與納氏試劑反應(yīng)生成棕黃色絡(luò)合物,該絡(luò)合物的色度與氨的含量成正比,可在425 nm 波長處進(jìn)行分光光度測定。

1.2.3 離子選擇性電極法

氨電極是一種復(fù)合氣敏電極,以pH 玻璃電極為指示電極,銀- 氯化銀電極為參比電極。由0.05 mol/L硫酸吸收液吸收大氣中的氨后,加入強(qiáng)堿,使銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣,由氨氣的擴(kuò)散作用通過透氣膜(水和其他離子均不能通過此透氣膜) ,引起內(nèi)充液中氫離子濃度改變,由pH 玻璃電極測得其變化。測得的電極電位與氨濃度的對數(shù)呈線性關(guān)系。由測得的電位值確定樣品中氨的含量。

1.3 3 種方法標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

1.3.1 靛酚藍(lán)分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

取10 mL 具塞比色管7 支,分別加入0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0μg 氨的標(biāo)準(zhǔn)溶液,用硫酸吸收液稀釋至刻度。依次加入水楊酸溶液0.50 mL 、亞硝基鐵氰化鈉溶液0.10 mL 和次氯酸鈉溶液0.10 mL ?；靹蚝?室溫下放置1 h ,用1cm 比色皿于波長697.5 nm 處以蒸餾水作參比,測定溶液的吸光。多次測定得到氨的靛酚藍(lán)分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1 所示, 其線性方程式為y = 0.088 x +0.019 , 相關(guān)系數(shù)R2= 0.999。

圖1 靛酚藍(lán)分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線

( 多次測定平均值)

1.3.2納氏試劑分光光度法的標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

取10 mL具塞比色管7 支,分別加入0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0μg 氨的標(biāo)準(zhǔn)溶液,用硫酸吸收液稀釋至刻度。加入酒石酸鉀鈉溶液(50 %)0.10 mL ,納氏試劑(0.5 mL) ,混勻,放置10 min ,用1 cm比色皿于波長425 nm 處以蒸餾水作參比,測定溶液的吸光度。得到納氏試劑法標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。

1.3.3 離子選擇性電極法標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

吸取10.0 mL 濃度分別為0.1、1.0、10.0、100.0、1000.0 mg/L的氨標(biāo)準(zhǔn)使用液于25 mL 的小燒杯中,浸入電極后加入1.0 mL 堿性緩沖液( CNaOH= 5 mol/L 和CEDTA = 0.5 mol/L) ,攪拌,讀取穩(wěn)定的電位值E(在1 min 內(nèi)變化不超過1 mV 時(shí),即可讀數(shù)) ,離子選擇性電極法的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖3 所示,線性方程式為y = 58.9 x + 70.7 , R 2= 0.999。

圖3 離子選擇性電極法的標(biāo)準(zhǔn)曲線

離子選擇性電極法測定氨的精密度。用離子選擇性電極多次測定氨濃度為3.3 mg/L 的樣品,結(jié)果見表1。由表1可看出,離子選擇性電極法測定平行樣品的電位值的精密度和重現(xiàn)性較好,數(shù)據(jù)波動(dòng)不大。由此可知離子選擇性電極法是一種快速、準(zhǔn)確、測定范圍寬、便于現(xiàn)場分析室內(nèi)空氣中氨含量的有效方法。

表1 離子選擇性電極法的精密度

平行測定編號(hào) 1 2 3 4 5 6

電位值Ei/mV 103 101 101 101 100 101

平均電位值E/mV 101

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD/% 110

2 室內(nèi)空氣中測定氨的標(biāo)準(zhǔn)方法的比較

2.1 靛酚藍(lán)分光光度法與納氏試劑分光光度法的比較研究

如果采樣體積為5L 時(shí),靛酚藍(lán)分光光度法測定室內(nèi)空氣中氨的濃度范圍為0.10～2.00 mg/m3 ,而納氏試劑分光光度法測定室內(nèi)空氣中氨的含量范圍卻為0.4～4.0 mg/m3 。我們對于室內(nèi)空氣中氨的含量在1.0～3.0 mg/m3 的范圍內(nèi)的試劑樣品進(jìn)行了靛酚藍(lán)分光光度法與納氏試劑分光光度法比較研究。用同一個(gè)內(nèi)裝10 mL 吸收液的大型氣泡吸收管采集兩個(gè)平行樣品,以0.5 L/min 流量,采樣10 min ,采樣體積為5 L 。按上述步驟,對兩個(gè)樣品溶液分別使用靛酚藍(lán)分光光度法和納氏試劑分光光度法測定其吸光度值,其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2 所示。從表2 中可以看出靛酚藍(lán)分光光度法與納氏試劑分光光度法測定結(jié)果一致。

表2 靛酚藍(lán)分光光度法與納氏試劑分光光度法的比較

樣品 靛酚藍(lán)分光光度法

氨mg/m3 納氏試劑分光光度法

氨mg/m3 兩方法測定差值

氨mg/m3 相對誤差P%

1 3.57 3.36 0.213 6.1

2 3.33 3.27 0.060 1.8

3 1.59 1.60 0.005 0.3

4 1.58 1.68 0.100 6.1

5 1.45 1.33 0.129 4.6

通過兩種方法的比較研究,我們可以得到這樣的結(jié)論:靛酚藍(lán)分光光度法適用于測定室內(nèi)空氣中氨含量較低的環(huán)境,而納氏試劑分光光度法則適用于室內(nèi)空氣中氨含量較高的室內(nèi)環(huán)境測定。

2.2 離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法的比較研究

我們確定了室內(nèi)空氣中氨的含量在3.0 ～5.0 mg/m3的范圍內(nèi)為離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法比較研究的室內(nèi)環(huán)境。測定結(jié)果如表3所示。由表3看出離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法在較高濃度范圍時(shí),采樣測定結(jié)果較為平行、準(zhǔn)確、可靠。

表3 離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法的比較

樣品編號(hào) 離子選擇電極法

氨mg/m3 納氏試劑光度法

氨mg/m3 兩方法測定法差值

氨mg/m3 相對誤差P%

1 3.50 3.36 0.15 4.14

2 4.71 4.72 0.01 0.2

3 4.71 4.73 0.02 0.4

3.結(jié)論

1) 我們對室內(nèi)空氣中測定氨的3 種國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法,即靛酚藍(lán)分光光度法、納氏試劑分光光度法和離子選擇性電極法進(jìn)行了一系列較為深入的測量比對研究。

a. 靛酚藍(lán)分光光度法適用于測定室內(nèi)空氣中氨的含量范圍在0.01～2.00 mg/m3 的環(huán)境,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5 %。

b. 納氏試劑分光光度法適用于0.4～4.0 mg/m3 的環(huán)境,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2 %。

c. 離子選擇性電極法適用于測定室內(nèi)空氣中氨的含量范圍在0.2～200.0 mg/m3 的環(huán)境,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0 %。

2) 通過3 種測氨方法的比較,得出以下結(jié)論:

a. 靛酚藍(lán)分光光度法靈敏度高,穩(wěn)定性好,適用于測定含氨量較低即濃度范圍的室內(nèi)環(huán)境,但其操作不便,在低溫時(shí)發(fā)色時(shí)間要求在40 min 以上。

b. 納氏試劑分光光度法,其操作簡單、快捷,一般運(yùn)用于高濃度氨的環(huán)境測定。但由于方法中使用了有毒試劑HgCl2 ,引入了污染,對環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

c. 離子選擇性電極法較前兩種方法具有較寬的測定范圍,對室內(nèi)空氣中氨濃度的測定較為準(zhǔn)確、可靠,方法簡單易操作、快速,適用于現(xiàn)場采樣分析,實(shí)驗(yàn)中無有毒有害物質(zhì)、無污染等特點(diǎn),因此本方法應(yīng)得到更為廣泛的應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

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