紫外分光光度法測定工作場所空氣中硫化氫

周璐璐，周 超，孫海俠，李元星，李 瓊

（湖南有色環(huán)保研究院有限公司，湖南 長沙 410100）

硫化氫是一種無色易燃的窒息性氣體，屬于職業(yè)病危害檢測中的重點檢測因素［1］。據(jù)世界衛(wèi)生組織資料統(tǒng)計，接觸硫化氫的職業(yè)有70多種，常見于石油開采、煉制、采礦、冶金、染料、化纖、煤氣、橡膠、造紙、制糖、皮革、食品加工等，且我國在1990～2003年至少有130起重大硫化氫中毒事故［2］。職業(yè)衛(wèi)生日常監(jiān)測中，工作場所空氣中硫化氫的檢測方法為硝酸銀目視比色法［3］，此方法依賴于檢測人員肉眼觀察，容易受人員主觀判斷影響，降低了方法的準(zhǔn)確度和重復(fù)性［4］。

本試驗采用紫外分光光度法，用全波長（190～900 nm）掃描確定了最大特征吸收波長；確定了試驗方法的最佳顯色時間，考察了硫化氫標(biāo)準(zhǔn)曲線、方法的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度、樣品穩(wěn)定性等試驗條件。

1 主要儀器和試劑

1.1 主要儀器

主要儀器為紫外可見分光光光度計（型號：TU1810，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)）、多孔玻板吸收管、10 mL具塞比色管、10 mm石英比色皿。

1.2 試劑

1.硫酸（優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)），ρ=1.84 g/mL。

2.吸收液：溶解2.0 g亞砷酸鈉（分析純）于100 mL碳酸銨溶液（50 g/L）中，用水稀釋至1 000 mL。

3.淀粉溶液（10 g/L）：溶解1.0 g可溶性淀粉于10 mL冷水中，攪勻后倒入90 mL沸水中，邊加邊攪拌，煮沸1 min后冷卻至室溫，現(xiàn)配先用。

4.硝酸銀溶液（10 g/L）：溶解1.0 g硝酸銀于90 mL水中，溶解后加入10 mL硫酸，邊加硫酸邊攪拌。放置過程中如有沉淀產(chǎn)生，需過濾后使用。

5.硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（生產(chǎn)批次：20210427A，深圳博林達(dá)科技有限公司產(chǎn)）：0.1 mol/L。

6.硫化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取6.00 mL硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1 mol/L）于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。此溶液相當(dāng)于200μg/mL硫化氫標(biāo)準(zhǔn)貯備液。臨用前，用吸收液稀釋成20.0μg/mL硫化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液。

本試驗過程中用水為去離子水；除非另有說明，所用試劑均為分析純。

2 試驗方法

2.1 試驗原理

用多孔玻板吸收管采集工作場所空氣中硫化氫，硫化氫與硝酸銀反應(yīng)生成黃褐色硫化銀膠體溶液，用紫外分光光度法比色定量。

2.2 試驗步驟

取8只具塞比色管，分別加入0.00 mL、0.05 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.40 mL、0.60 mL、0.80 mL、1.00 mL硫化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液，各加吸收液至5.0 mL，配成0.0μg、1.0μg、2.0μg、4.0μg、8.0μg、12.0μg、16.0μg、20.0μg硫化氫標(biāo)準(zhǔn)系列。向各標(biāo)準(zhǔn)管加入0.2 mL淀粉溶液，搖勻；然后加入1.0 mL硝酸銀溶液。搖勻后放置30 min，于波長285 nm處用10 mm石英比色皿比色。

3 試驗結(jié)果

3.1 選擇特征吸收波長

根據(jù)2.2試驗方法，制作4.0μg、10.0μg、16.0 μg三個濃度的硫化氫標(biāo)準(zhǔn)樣品，以水為空白校準(zhǔn)基線，用紫外可見分光光度計在190～900 nm波長范圍內(nèi)進(jìn)行光譜掃描。

三個濃度的硫化氫標(biāo)準(zhǔn)樣品經(jīng)過全波長掃描后發(fā)現(xiàn)在250～400 nm的波長范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)樣品具有較大的吸光度，吸光度曲線如圖1所示。由圖1可知，三個標(biāo)樣在260～300 nm波長范圍內(nèi)吸光度較大且相對平穩(wěn)，不同濃度的標(biāo)樣差異明顯。根據(jù)上述結(jié)果，選擇285 nm作為硫化氫特征吸收波長。

圖1 硫化氫標(biāo)樣在250～400 nm的吸光度

3.2 選擇顯色時間

按照2.2制作標(biāo)準(zhǔn)樣品，分別放置5 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min，在285 nm波長處測定吸光值，得到7根標(biāo)準(zhǔn)曲線。利用SPSS分析不同時間的標(biāo)準(zhǔn)曲線截距和斜率的差異，結(jié)果不同標(biāo)準(zhǔn)曲線的截距和斜率均無顯著性差異（P＞0.05），即顯色時間為5～60 min時，顯色時間對比色結(jié)果無影響。

選取上述標(biāo)準(zhǔn)曲線中三個不同含量（12μg、16 μg、20μg）標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸光度，其吸光度隨顯色時間的變化如圖2所示。由圖可知，三個不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品在顯色30 min后吸光度基本不變，所以選擇30 min為最佳顯色時間。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)樣品吸光度顯色時間的變化曲線

3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

按照2.2制作標(biāo)準(zhǔn)系列樣品，放置30 min后在285 nm處測定吸光值。經(jīng)過5 d 10次的重復(fù)測定，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖3所示。由圖3可知，0.0～20.0 μg硫化氫標(biāo)準(zhǔn)曲線的吸光度在0～0.850范圍內(nèi)線性良好，斜率為0.041 15，其相關(guān)性系數(shù)R≥0.999。

圖3 硫化氫標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照2.2制作標(biāo)準(zhǔn)系列樣品，搖勻后放置30 min后于285 nm處測定吸光值，同時重復(fù)測定試劑空20次。根據(jù)GDOHTQC 007-2022［5］取吸光度0.01時所對應(yīng)的含量為檢出限，計算得檢出限為0.01μg/mL；取吸光度0.02時所對應(yīng)的含量為定量下限，計算得定量下限濃度為0.058μg/mL。按照GBZ/T 160.33-2004［3］中采樣方法，即0.5 L/min流量采集15 min空氣樣品為例，計算得最低檢出濃度為0.007 mg/m3，最低定量濃度為0.039 mg/m3。GBZ/T 2.1中規(guī)定硫化氫的最高允許濃度（MAC）為10 mg/m3［1］，本方法的最低定量濃度0.039 mg/m3滿足低于1%接觸限值的要求。

3.4 精密度和準(zhǔn)確度

在測定范圍內(nèi)，配制低、中、高3組濃度的現(xiàn)場樣品，每組濃度8個樣品。按照2.2測定方法，測定樣品濃度并計算加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見表1。

由表1可知，紫外分光光度法測定硫化氫的加標(biāo)回收率在99.7%～101.0%范圍內(nèi)，符合GDOHTQC 007-2022［5］平均加標(biāo)回收率應(yīng)在90%～110%范圍內(nèi)的要求；其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于4%，符合GDOHTQC 007-2022中相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%的要求。所以該方法的準(zhǔn)確度和精密度均符合要求。

表1 樣品加標(biāo)回收結(jié)果

3.5 樣品穩(wěn)定性

在測定范圍內(nèi)，配制低、中、高3個硫化氫濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，在室溫下密閉放置，分別在當(dāng)天、第一天、第二天、第三天、第四天、第五天測定三個濃度的樣品含量（每個濃度測定6個樣品）。按照2.2試驗條件測定硫化氫樣品含量（用m表示，單位為μg），并根據(jù)GBZ/T 210.4-2008計算硫化氫樣品的下降率（R）［6］。

一般樣品穩(wěn)定期不小于1 d，最好在5 d以上。GBZ/T 210.4-2008中規(guī)定下降率≤10%的天數(shù)為穩(wěn)定時間［6］。紫外分光光度法測定硫化氫樣品穩(wěn)定性試驗結(jié)果見表2，第五天硫化氫樣品含量的下降率均小于10%，則表示樣品至少可保存5 d。

表2 硫化氫樣品穩(wěn)定性試驗

4 結(jié)果和討論

本文在硝酸銀目視比色法的基礎(chǔ)上，建立了紫外分光光度計測工作場所中硫化氫的檢測方法，得出以下結(jié)論：

1.經(jīng)過全波長掃描結(jié)果可知硫化氫樣品在260～300 nm波長范圍內(nèi)吸光度高且穩(wěn)定，最終選擇285 nm為本方法特征吸收波長。

2.GBZ/T 160.33-2004中硫化氫樣品顯色5 min后可進(jìn)行比色［3］，本研究將硫化氫標(biāo)品分別放置5 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min，在285 nm波長處測定吸光值，確定30 min為最佳顯色時間。

3.在0.0～20.0μg（0～4μg/mL）范圍內(nèi)，硫化氫標(biāo)準(zhǔn)曲線吸光值在0～0.850，曲線線性良好，斜率為0.041 15，其相關(guān)性系數(shù)R≥0.999，滿足職業(yè)衛(wèi)生檢測的相關(guān)要求。

4.按照GDOHTQC 007-2022，得到該方法的檢出限為0.01μg/mL，最低檢出濃度為0.007 mg/m3（以采集7.5 L空氣樣品計）；而GBZ/T 160.33-2004中檢出限為0.4μg/mL；最低檢出濃度為0.53 mg/m3（以采集7.5 L空氣樣品計）。本方法降低了空氣中硫化氫的檢出限和最低檢出濃度，極大的提高了檢測方法的靈敏性。

5.通過多次重復(fù)測定，計算得出本方法的加標(biāo)回收率為99.7%～101.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.43%～3.38%，滿足加標(biāo)回收率90%～100%和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%的要求。

6.GBZ/T 160.33-2004中硫化氫樣品室溫下至少可保存5 d［3］。通過對樣品穩(wěn)定性的測定，得出5 d內(nèi)硫化氫樣品含量的下降率最高不超過9.8%，可以確定本方法不改變硫化氫樣品的保存時間。

5 結(jié) 語

國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于空氣中硫化氫的檢測方法主要有亞甲基藍(lán)分光光度法［7］、氣相色譜法［8］和硝酸銀比色法［9］。相比其他兩種檢測方法，硝酸銀比色法樣品保存時間長，對檢測儀器要求較低；同時目視比色法的過程增加了檢測的不確定度，試驗的誤差和檢測人員的經(jīng)驗相關(guān)［10］。在實際樣品檢測中，企業(yè)工作場所空氣中硫化氫濃度總是低于硝酸銀目視比色法的最低檢出濃度，使檢測結(jié)果無法準(zhǔn)確定量。而用紫外分光光度法測定工作場所空氣中的硫化氫，在樣品保存時間不變的前提下，降低了檢出限，提高了準(zhǔn)確度和精密度，可廣泛應(yīng)用于職業(yè)衛(wèi)生檢測和評價工作。