環(huán)境監(jiān)測中固定污染源廢氣氟化物的測定

文_冷雪 李慶 四川省眉山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站

氟化物對人體健康造成的危害性甚至高于二氧化硫，且當(dāng)大氣中氟化物濃度在1mg/m3以上時，會使人的皮膚、眼睛、呼吸器官等受到嚴重影響，當(dāng)人長時間處于高氟污染環(huán)境下，會嚴重增加皮膚癌、骨痛病等出現(xiàn)幾率。因此，對大氣中氟化物的排放加大監(jiān)測及控制力度，能夠?qū)θ梭w健康提供保障。在對廢氣氟化物測定時，主要用到《大氣固定污染源 氟化物的測定 離子選擇電極法》（ HJT 67-2001），該技術(shù)具有簡單、快捷等優(yōu)勢。但在實際工作中使用該方法對氟化物測定時，其中部分環(huán)節(jié)控制難度較大，容易造成測定誤差，從而對監(jiān)測結(jié)果準確度和精密度造成影響。此外，不同類型污染源對應(yīng)氟化物排放濃度也存在差異，如果分析人員采用同一種方法監(jiān)測會造成一定的的測量誤差，因此，依據(jù)該方法對此問題做相關(guān)研究分析，以提高固定污染源廢氣中氟化物監(jiān)測結(jié)果的準確度和精密度。

1 測定固定污染源廢氣氟化物的前期準備工作

氟化物中“氟”元素與其他元素之間很容易發(fā)生反應(yīng)，在開展環(huán)境監(jiān)測過程中，要對相關(guān)反應(yīng)藥劑及實驗容器進行合理選擇。

1.1 選擇材質(zhì)合適的采樣管

氟元素活性較高，極易和其他元素產(chǎn)生反應(yīng)，因此檢測人員需選擇不容易被氟元素腐蝕且氟吸附量較低的采樣管，如氟樹脂、不銹鋼、氟橡膠等。實踐表明，當(dāng)煙氣中溫度在200℃以上時，若使用聚四氟乙烯作為其材料，則容易發(fā)生破裂。當(dāng)煙氣中溫度在400℃以上時，使用聚四氟乙烯為材料則容易發(fā)生局部熔化現(xiàn)象。當(dāng)煙氣中溫度處于偏低水平時，可使用以聚四氟乙烯為材質(zhì)。而當(dāng)煙霧溫度較高時，則建議使用不銹鋼材質(zhì)。

1.2 正確選擇設(shè)備型號及材質(zhì)

在氟化物檢測過程中還會用到pH計或者離子計、氟離子選擇電極、飽和甘汞電極、小型超聲波清洗器、磁力攪拌器等。測定前，先清洗設(shè)備，清洗電極，以增加電極靈敏度，提高監(jiān)測結(jié)果準確性。另外，考慮到氟化物對人體存在危害性，故測定過程中還需檢測設(shè)備運行狀態(tài)，確保監(jiān)測工作順利進行。

1.3 試劑選擇

在測定固定污染源廢氣氟化物時，需要用到鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液等試劑以及500mL氫氧化鈉儲備液。在試劑準備時，必須保證試劑采購渠道經(jīng)國家正規(guī)機構(gòu)認證。另外，需將氟化物標準使用液配制成50ug/mL和10ug/mL兩種。還要配制相應(yīng)的總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液，操作程序為：分別稱取硝酸鉀、檸檬酸鈉20g、59g于300mL去離子水中，加入適量HCl使其酸堿度控制在5.5，然后轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中定容并搖勻。

2 測定固定污染源廢氣中氟化物的具體實驗步驟

為進一步了解不同檢測方法的優(yōu)點，以便后續(xù)監(jiān)測過程中能夠合理選擇，本次研究中主要用到對比實驗法，具體操作步驟如下。

2.1 對比實驗

目前，由環(huán)保部頒布的標準方法HJ/T67-2001是固定污染源氟化物監(jiān)測中應(yīng)用廣泛的監(jiān)測方法，本次研究中將該方法作為對比實驗的第一種方法，標準方法要求將樣品和標準系列加入之后，并調(diào)節(jié)好pH，將一定量的總離子強度緩沖液和水加入其中，讓總體積達到40mL，接著再將其搖勻測定。實踐證明，當(dāng)定容體積沒有達到40mL的時候很難操作，由于沒有準確的低濃度點位，因此易使測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。再加上由于沒有理想的曲線相關(guān)線，導(dǎo)致質(zhì)控樣品的測量值較低。因此本文將統(tǒng)一定容至50mL進行測定。對比實驗的第二種方法是將10mL總離子強度緩沖液定容至50mL容量瓶中。對比實驗的第三種方法是將12.5mL總離子強度緩沖液定容至50mL容量瓶中。

2.2 實驗步驟

監(jiān)測人員應(yīng)嚴格根據(jù)使用說明對設(shè)備電源、電路等接通，提前預(yù)熱離子計，并將電極清洗至說明書要求的空白值，最后進行測定。隨著近幾年我國信息技術(shù)快速發(fā)展，為了能保證實驗過程中數(shù)據(jù)改變直觀地顯示出來，相關(guān)人員可借助計算機設(shè)備輸出曲線。實際操作過程中，相關(guān)人員需采集固定污染源廢氣氟化物進行測定。

此次研究過程中，分別選擇氟元素含量為1ug、10ug、100ug的氟化物展開檢測，并且還涉及到使用試劑添加量計算公式，氟元素含量不同對試劑用量要求也不一樣。因此，此次試驗重要目的是從中選擇更為經(jīng)濟實惠的測定方法。

2.3 不同方法的測定數(shù)據(jù)變化情況

從第一種方法攪拌過程得知，固定污染源廢氣氟化物pH值需要調(diào)整到5.5左右，這種方法的不利之處在于容易導(dǎo)致檢測結(jié)果偏差增加，以至于最終難以保證結(jié)果精密度要求。另外，在進行第二種和第三種攪拌方法后，也同樣發(fā)現(xiàn)類似問題，對此需作出相應(yīng)調(diào)整。采用將原來的HCl溶液濃度重新調(diào)整至0.01mol/L，再次進行測定，不論操作效率還是測定值準確度均獲得提高。

需注意的是，攪拌時間長短會嚴重影響最終檢測結(jié)果。根據(jù)實驗結(jié)果得知，當(dāng)溶液中氟化物水平較低時，氟離子在對電極選擇時反應(yīng)速度會偏慢，而當(dāng)攪拌時間在5min以上時，溶液中毫伏值會慢慢趨于穩(wěn)定。當(dāng)氟化物質(zhì)量濃度在0.1mg/L以上時，攪拌時間大概持續(xù)2min。相關(guān)研究表明，隨著樣品濃度不斷增加，其穩(wěn)定時間呈縮短趨勢。因此，在測定氟化物樣品過程中，當(dāng)樣品濃度較低時，攪拌時間也會隨之延長，且能夠有效避免因攪拌時間不充分而造成測定濃度發(fā)生較大偏差情況。

3 結(jié)果與討論

按照上述程序操作完成后，能夠?qū)嶋H固定污染源廢氣氟化物及時檢測出來，數(shù)據(jù)結(jié)果具體見表1。

表 1 固定污染源廢氣氟化物實驗方法比較表（單位mg/L）

根據(jù)操作結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，使用國家規(guī)定的監(jiān)測方式進行氟化物監(jiān)測時所獲得數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好，且與真實數(shù)據(jù)較為接近。

通過此次試驗操作，作出以下幾點總結(jié)。

①在測定固定污染源廢氣氟化物時，需對pH值變化情況充分考慮進來，并保證pH值處于平衡狀態(tài)，若pH值明顯偏酸性，則會導(dǎo)致檢測結(jié)果較實際值偏低，而如果pH值明顯偏堿性則會導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果值高于實際值?？傊?，pH值發(fā)生改變均會影響最終測定結(jié)果準確度，對此必須予以重視。

②測定方式要注意靈活性，雖然第一種方法中數(shù)據(jù)值是經(jīng)國家管理標準所規(guī)定，但仍舊需結(jié)合不同的氟化物含量、污染來源、有無雜質(zhì)等問題進行思考。對所使用的試劑的濃度及容量等數(shù)據(jù)合理修改并測定，因此工作人員在實際監(jiān)測過程中還需不斷探索、總結(jié)。

③在攪拌固定污染源廢氣氟化物及試劑液體時需做好控制工作，隨著攪拌時間延長，所獲得結(jié)果準確度越高。但攪拌工作不能一直持續(xù)，待液體發(fā)生藍綠色改變后攪拌工作應(yīng)及時停止，并準確測定其數(shù)值。

4 結(jié)語

各大城市發(fā)展建設(shè)中環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測均成為重要工作，針對城市環(huán)境污染問題積極開展質(zhì)量檢測工作，并在此基礎(chǔ)上尋求一種可行性的解決方法，能夠使得城市環(huán)境質(zhì)量得到有效保證。而在測定固定污染源廢氣中氟化物水平時，為提高檢測結(jié)果的準確度以及檢測質(zhì)量、檢測效率，檢測人員可采用對比實驗的方法，通過將日常氟化物監(jiān)測中常用的一些方法和國家相關(guān)部門所推薦使用的檢測方法的檢測效果展開對比，進而達到對氟化物檢測方法創(chuàng)新目的，為日后氟化物檢測工作打下牢靠的基礎(chǔ)。