室內(nèi)環(huán)境二氧化硫濃度測(cè)定分析

劉潮清 肖璐 彭陽(yáng)

江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院 江西 贛州 341000

人們一天中大部分的時(shí)間都是在各種室內(nèi)環(huán)境度過(guò)，因此，室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)乎著每個(gè)人的健康。由于裝修等原因，室內(nèi)污染問(wèn)題甚至有時(shí)比室外的空氣問(wèn)題更為嚴(yán)重，通常存在著有機(jī)和無(wú)機(jī)等多種污染物。室內(nèi)污染物除了關(guān)注度高的苯和甲醛外，還有二氧化硫、氨、臭氧等，由于環(huán)境中某些金屬氧化物的催化作用，二氧化硫容易被氧化成三氧化硫，三氧化硫具有很強(qiáng)的吸濕性，與水汽接觸后會(huì)生成刺激作用較二氧化硫強(qiáng)10倍的硫酸霧，這是酸雨形成的主要原因；對(duì)于人體健康而言，二氧化硫易與人體黏膜表面的水分化合生成亞硫酸、硫酸，有強(qiáng)烈的刺激作用，容易引起流泡、眼刺痛、咳嗽、流涕。大量吸入二氧化硫可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息[1]。

為此，《室內(nèi)空氣中二氧化硫衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 17097-1997)中規(guī)定，二氧化硫在室內(nèi)空氣中每日允許的平均最高濃度值為0.24mg/m3；《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)中規(guī)定，室內(nèi)空氣中二氧化硫一小時(shí)均值≤0.5mg/m3。現(xiàn)依據(jù)《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》（JJF 1059.1-2012）[2]的要求，對(duì)選擇《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求的檢測(cè)方法：甲醛吸收- 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)測(cè)定室內(nèi)二氧化硫濃度時(shí)的不確定度進(jìn)行分析。

1 測(cè)量方法及測(cè)量過(guò)程

1.1 測(cè)量依據(jù)

按照環(huán)境空氣中二氧化硫的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法：甲醛吸收- 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)對(duì)室內(nèi)環(huán)境空氣中二氧化硫的測(cè)量不確定度進(jìn)行計(jì)算。

1.2 方法原理

甲醛緩沖溶液吸收室內(nèi)空氣中的二氧化硫，生成穩(wěn)定的加成產(chǎn)物，加入氫氧化鈉使其分解，釋放出的二氧化硫與副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫紅色化合物，此產(chǎn)物在波長(zhǎng)577nm處有最大吸收，用分光光度計(jì)測(cè)量其吸光度，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)曲線可計(jì)算得到空氣中二氧化硫含量。

1.3 主要儀器設(shè)備

UV2550型分光光度計(jì)（島津），2020型空氣采樣器（嶗應(yīng)）。

1.4 樣品采集

使用多孔玻板吸收管，裝入10ml 甲醛緩沖溶液，采樣過(guò)程流量調(diào)至0.5L/min ，采氣45min，吸收液溫度維持在23℃至29℃。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

取6支10ml具塞比色管，按順序依次編號(hào)，分別加入二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.00μg/ml）0ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、5.00ml、8.00ml，再用甲醛緩沖吸收液將其體積補(bǔ)齊至10.00ml，接著在各管中分別加入0.5ml氨磺酸鈉溶液和0.5ml氫氧化鈉溶液，混勻。然后在各管中依次迅速加入1.00ml PRA溶液，立即加塞混勻后放入恒溫水浴裝置中顯色。以水為參比，用10mm比色皿，在波長(zhǎng)577nm處，測(cè)量吸光度，結(jié)果如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制記錄

采用最小二乘法擬合得到二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程

式中：y=A-A0，標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度與試劑空白吸光度之差；

x—二氧化硫含量，μg；

b—回歸方程的斜率；

a—回歸方程的截距。

經(jīng)計(jì)算：回歸方程 y=0.0423x-0.0022，R=0.9997

1.6 樣品測(cè)定

采樣后，將樣品溶液轉(zhuǎn)移至10ml具塞比色管中，用少量甲醛緩沖吸收液多次洗滌吸收管，洗液一并轉(zhuǎn)入比色管中并稀釋至標(biāo)線。加入0.5ml氨磺酸鈉溶液，混勻，放置10min，消除氮氧化物的干擾，依據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟測(cè)定樣品吸光度。

1.7 空白試驗(yàn)

用10mL吸收液代替樣品溶液，按繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)量步驟進(jìn)行分光光度測(cè)定。

2 數(shù)學(xué)模型

二氧化硫含量通過(guò)樣品的吸光度值反推得到，由測(cè)量方法和數(shù)學(xué)模型分析，二氧化硫含量的不確定度來(lái)源為：吸光度值引入的不確定度、曲線斜率引入的不確定度和曲線截距引入的不確定度，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3 分量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

3.1 吸光度值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定的計(jì)算（u(y)）

吸光度值的不確定度主要考慮來(lái)自采樣器、分光光度計(jì)、二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)樣品和測(cè)量重復(fù)性的影響[3]。

（1）采樣器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用的為嶗應(yīng)2020型空氣采樣器，經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度為1.0%（k=2），則采樣器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1為0.005。

（2） 分光光度計(jì)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用的為島津UV2550型分光光計(jì)，經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度為0.4%（k=2），則分光光度計(jì)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ2為0.002。

（3） 二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對(duì)不確定度

二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液由環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)，為B類不確定度，其不確定度為3%（k=2），二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對(duì)不確定度μ3為0.0006。

（4）二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)使用液配制過(guò)程的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

使用10.00mL移液管和250mL容量瓶配制二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)使用液，其中單標(biāo)線吸管(A 級(jí))：10±0.018mL，按均勻分布考慮，包含因子K=3；容量瓶(A級(jí))：250±0.16mL按均勻分布考慮，包含因子K= 3。引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4：

（5）測(cè)量重復(fù)性的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

重復(fù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)曲線上高、中、低三點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)溶液數(shù)次，取其中最大的標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為測(cè)量重復(fù)性不確定度。檢測(cè)時(shí)，對(duì)每個(gè)樣品測(cè)量一次。

表2 測(cè)量重復(fù)性檢測(cè)數(shù)值及標(biāo)準(zhǔn)偏差

由表2可知，測(cè)量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定u5=0.045 所以，吸光度值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.2 斜率的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

經(jīng)計(jì)算，斜率的標(biāo)準(zhǔn)不確定度結(jié)果μ(b)為0.0018。

3.3 截距的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

經(jīng)計(jì)算，截距的標(biāo)準(zhǔn)不確定度結(jié)果μ(a)為0.0017。

4 不確定度計(jì)算

4.1 合成不確定計(jì)算

經(jīng)上述分析計(jì)算，將各分量不確定度值代入計(jì)算可得合成不確定度：

4.2 單位體積檢測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

按照甲醛吸收- 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)要求，采集環(huán)境空氣樣品22.5L，則單位體積檢測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.3 擴(kuò)展不確定度

取k=2，則擴(kuò)展不確定度

5 結(jié)束語(yǔ)

按照甲醛吸收 - 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)檢測(cè)室內(nèi)空氣中二氧化硫含量，濃度值為0.356mg/m3時(shí)，其擴(kuò)展不確定為0.013mg/m3。