對大氣環(huán)境監(jiān)測中二氧化硫監(jiān)測技術(shù)的幾點(diǎn)探討

程漢庭

摘要：在大氣環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測中，SO2是必測項(xiàng)目之一。本文從采樣環(huán)節(jié)和分析實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)這兩個(gè)方面對SO2的監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了分析，并對監(jiān)測中誤差的消除措施進(jìn)行了探討，希望對業(yè)內(nèi)同仁可以起到一定的參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境；SO2；監(jiān)測分析

1引言

在大氣環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測中，SO2是必測項(xiàng)目之一。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，SO2的監(jiān)測分析技術(shù)也取得了不斷發(fā)展，過去的間斷監(jiān)測方法已經(jīng)逐漸被連續(xù)監(jiān)測技術(shù)所取代，這一方面使監(jiān)測機(jī)構(gòu)可以實(shí)時(shí)地掌握監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大氣環(huán)境質(zhì)量，另一方面還避免了間斷監(jiān)測法中使用的汞吸收液對人體健康的危害，在使監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備更加合理的同時(shí)，也使得大氣環(huán)境監(jiān)測的效果得到了進(jìn)一步優(yōu)化。

誠然，SO2監(jiān)測技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步，但在具體應(yīng)用過程中還存在一些問題，比采樣質(zhì)量會受到一些因素影響，分析實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可能會引入誤差等等，這些都說明我們還有必要進(jìn)一步提升SO2指標(biāo)的監(jiān)測質(zhì)量。本文正是基于這一出發(fā)點(diǎn)，從采樣環(huán)節(jié)和分析實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)這兩個(gè)方面對SO2監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了分析，并對監(jiān)測中誤差的消除措施進(jìn)行了探討，希望對業(yè)內(nèi)同仁可以起到一定的參考和借鑒作用。

2采樣環(huán)節(jié)

在進(jìn)行SO2監(jiān)測時(shí)，第一個(gè)環(huán)節(jié)就是要進(jìn)行樣品采集，采樣質(zhì)量將對最終的監(jiān)測質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。在對SO2采樣過程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，樣品的引入方式會對采樣質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，我們在進(jìn)行采樣時(shí)，除了需要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之外，還必須注意以下幾個(gè)方面的問題：

1.氣體引入方式對采樣質(zhì)效的影響

在進(jìn)行SO2監(jiān)測采樣時(shí)，通過在同一地點(diǎn)采樣三種引入方式（①將采樣儀器置于室外進(jìn)行直接采樣；②用聚四氟乙烯管將樣品一次引入到吸收瓶中；③通過引起管將氣體引入室內(nèi)，再由聚四氟乙烯管引入到吸收瓶中）進(jìn)行的對比實(shí)驗(yàn)可知，氣體的引入方式將會對采樣質(zhì)量和效率產(chǎn)生直接影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，第一種方式雖然最易實(shí)現(xiàn)，但采樣過程中會受到外界環(huán)境條件的直接影響，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不高；第二種方式對采樣頭所處的條件要求較高，而且往往會造成引氣管的長度較大，氣體滯留時(shí)間延長，進(jìn)而對采樣效果造成不利影響；第三種方式先使用了帶有抽氣動(dòng)力的引起管將樣品引入室內(nèi)，降低了樣品的損失，所以是當(dāng)前主要推薦采用的方式。

2.空氣濕度及塵對采樣質(zhì)量的影響

在監(jiān)測采樣時(shí)，如果采樣儀器的進(jìn)氣管不夠干燥，那么就可能導(dǎo)致一部分SO2溶入水中，那么必然會影響到采樣效果。同時(shí)，在采樣端如果沒有采取防塵措施，導(dǎo)致一部分沙塵進(jìn)入到采樣儀器甚至是吸收液中，那么采樣質(zhì)量也得不到有效保障。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要是對氣體狀態(tài)下的SO2監(jiān)測進(jìn)行規(guī)范，不是氣溶膠狀態(tài)，如果所采集樣品中的SO2與水、塵等結(jié)合生成氣溶膠，那么必然會對后續(xù)的監(jiān)測分析工作造成干擾，影響其準(zhǔn)確性。因此，采樣環(huán)節(jié)一般還需要串聯(lián)凈化裝置，進(jìn)而確保氣溶膠狀態(tài)下的SO2可以被還原為氣體分子狀態(tài)。

3分析實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

現(xiàn)階段，針對SO2監(jiān)測的實(shí)驗(yàn)分析方法主要有甲醛法、紫外熒光法、紅外法、定電位電解法和碘量法等。以甲醛法為例，主要原理是用甲醛溶液吸收樣品中的SO2，待生成穩(wěn)定羥基甲磺酸加成化合物后，加入氫氧化鈉使其分解，然后再通過與鹽酸副玫瑰苯胺作用生產(chǎn)紫紅色化合物，最后利用分光光度計(jì)進(jìn)行測定，如圖1所示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是排除了一些主要干擾因素的影響，且靈敏度較高。缺點(diǎn)就是整個(gè)分析測定環(huán)節(jié)的操作比較繁瑣，對分析檢測人員的個(gè)人素質(zhì)要求較高，而且對于低濃度SO2的監(jiān)測結(jié)果往往會比實(shí)際水平偏低。

在使用該方法測定SO2時(shí)，如果分解反應(yīng)和顯色反應(yīng)的振蕩時(shí)間把控不好，那么得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)R就會偏大，使得曲線質(zhì)量受到影響，進(jìn)而也就會影響到SO2濃度測定的準(zhǔn)確性。通過對不同振蕩時(shí)間的實(shí)驗(yàn)對比分析可知，隨著振蕩時(shí)間的延長，低濃度SO2的吸光度會增大，而高濃度SO2的吸光度則會有所下降。這主要是因?yàn)樵诘蜐舛鹊那闆r下，分解反應(yīng)和顯色反應(yīng)都會比較充分，而高濃度下分解反應(yīng)會釋放一部分SO2，進(jìn)而造成待測成分損失，使得顯色反應(yīng)效果受到影響。現(xiàn)實(shí)中，我們應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)合理確定振蕩時(shí)間，進(jìn)而獲得最理想的相關(guān)系數(shù)。

4監(jiān)測誤差的消除措施探討

1.消除采樣系統(tǒng)誤差

監(jiān)測采樣需要通過儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)，所以為了確保采樣的準(zhǔn)確，首先就必須確保大氣環(huán)境采樣設(shè)備的質(zhì)量合格。首先，每年都應(yīng)委托具有專業(yè)資質(zhì)的計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)對儀器設(shè)備進(jìn)行檢定；其次，因?yàn)槭菍Υ髿猸h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測采樣，所以要確保采樣儀器設(shè)備的氣密性，需要在采樣前對設(shè)備的氣密性檢查；第三，要盡量選擇內(nèi)壁光滑、吸附性小的聚四氟乙烯進(jìn)氣管，而且要盡可能地縮短管長并避免彎曲打結(jié)；第四，進(jìn)氣管與吸收瓶間的連接要采樣導(dǎo)管內(nèi)插外套法，不得采用乳膠管直連的方式；第五，在按照規(guī)定進(jìn)行串聯(lián)采樣時(shí)，要確保第一吸收瓶的吸收率大于99%。

2.樣品的運(yùn)輸和貯存過程要嚴(yán)格遵守規(guī)范

待樣品采集完成后，就要將所采樣品運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)分析現(xiàn)場，而這一過程必須確保樣品的運(yùn)輸過程嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)范。樣品的運(yùn)輸和貯存要避光，可以采用不透光的采樣箱來貯存樣品。當(dāng)氣溫較高時(shí)，如果所采樣品無法進(jìn)行當(dāng)天測量，則需要對樣品溶液進(jìn)行低溫保存。

3.使用檢定合格的監(jiān)測用品

在進(jìn)行SO2的監(jiān)測分析時(shí)，要對整個(gè)過程中使用的玻璃器皿進(jìn)行定期檢定，使用質(zhì)量等級為優(yōu)的玻璃儀器。同時(shí)，每次在使用這些玻璃器皿時(shí)都應(yīng)進(jìn)行徹底洗滌，避免采用硫酸-鉻酸溶液作為洗滌劑。除了玻璃器皿外，分析天平也是也是一種非常重要的稱量儀器，必須對其進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)范進(jìn)行使用。最后，監(jiān)測分析中所使用的化學(xué)試劑都必須確保其質(zhì)量合格。

4.使用經(jīng)檢定合格的分光光度計(jì)

分光光度計(jì)的精確性直接影響著最終得到的測定誤差，所以還有必要對分光光度計(jì)進(jìn)行檢定。具體而言，要求分光光度計(jì)的峰值波長誤差必須在±5nm的范圍內(nèi)，如果誤差不滿足標(biāo)準(zhǔn)就必須對波長進(jìn)行校正。對靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)，可以采用實(shí)驗(yàn)方法對吸光度進(jìn)行校驗(yàn)。

5.規(guī)范操作、嚴(yán)格控制好顯色溫度和顯色時(shí)間

在測定SO2濃度的過程中，一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)就是繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，而為了確保曲線質(zhì)量，要求溫度之差必須控制在±2℃的范圍內(nèi)，因此必須對監(jiān)測分析環(huán)境的溫度進(jìn)行控制。一般而言，可以采用空調(diào)進(jìn)行室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)，如有必要還可以采用恒溫水浴鍋來對顯色溫度進(jìn)行控制。在SO2的監(jiān)測分析工作中，還有很重要的一步就是將樣品溶液、吸收液和氨磺酸鈉及NaOH的溶液倒入品紅溶液中，此過程一定要確保倒凈。因此，需要盡量選擇比肩小的比色管，從而為傾倒創(chuàng)造便利。在傾倒時(shí)，還要對傾倒時(shí)間和比色時(shí)間進(jìn)行控制，盡量做到所有樣品的比色時(shí)間一致。

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