環(huán)境空氣中二氧化硫樣品保存條件的探討

麥祺興，唐雨津

（廣東智環(huán)創(chuàng)新環(huán)境科技有限公司，廣東 廣州 510000）

二氧化硫作為衡量大氣是否受到污染的重要指標(biāo)，監(jiān)測(cè)過(guò)程中的質(zhì)量控制備受關(guān)注。在開(kāi)展二氧化硫監(jiān)測(cè)工作過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)項(xiàng)目距離遠(yuǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位多，采集時(shí)間長(zhǎng)等的狀況，導(dǎo)致采集的樣品不能及時(shí)送回分析，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸過(guò)程中，采取有效的保存途徑才能保證樣品的有效期。目前，環(huán)境空氣中二氧化硫常用的監(jiān)測(cè)方法為HJ 482—2009《環(huán)境空氣 二氧化硫的測(cè)定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法》，該方法中未對(duì)樣品保存條件進(jìn)行明確的規(guī)定。二氧化硫經(jīng)甲醛緩沖溶液吸收后，生成羥甲基磺酸加成化合物，該化合物在不同保存環(huán)境下的穩(wěn)定性直接關(guān)系到監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。鐘霖等[2]經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)22 ℃時(shí)，二氧化硫樣品體積分?jǐn)?shù)每天下降1%，氣溫升高，下降更快，但沒(méi)有列出詳細(xì)的研究數(shù)值。本文通過(guò)對(duì)二氧化硫樣品的保存溫度、保存時(shí)間、保存方式三個(gè)因素進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)，探討二氧化硫樣品保存條件，為二氧化硫監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確測(cè)定提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

二氧化硫被甲醛緩沖溶液吸收后，生成穩(wěn)定的羥甲基磺酸加成化合物，在樣品溶液中加入氫氧化鈉使加成化合物分解，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-聚玫瑰紅甲基磺酸，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在波長(zhǎng)577 nm 處讀取吸光度，進(jìn)行定量測(cè)定[3]。

1.2 儀器設(shè)備

UV3660 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；HWS-26 恒溫水浴鍋；具塞比色管；一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器及設(shè)備。

1.3 試劑

1）氫氧化鈉溶液，c（NaOH）=1.5 mol/L：稱取6.0 g氫氧化鈉，溶于100 mL 水中。

2）氨磺酸鈉溶液，ρ（NaH2NSO3）=6.0 g/L：稱取0.60 g 氨磺酸（H2NSO3H）置于100 mL 燒杯中，加入4.0 mL 氫氧化鈉[“1.3 1）”]，用水?dāng)嚢柚镣耆芙夂笙♂屩?00 mL。此溶液密封可保存10 d。

3）環(huán)已二胺四乙酸二鈉溶液，c（CDTA-2Na）=0.05 mol/L：稱取1.82 g 反式1，2-環(huán)已二胺四乙酸（CDTA），加入6.5 mL 1.5 mol/L 氫氧化鈉溶液，用水稀釋至100 mL。

4）甲醛緩沖吸收貯備液：吸取36%～38%的甲醛溶液5.5 mL，CDTA-2Na 溶液“1.3 3）”20.00 mL；稱取2.04 g 鄰苯二甲酸氫鉀，溶于少量水中；將3 種溶液合并，再用水稀釋至100 mL，貯于冰箱可保存1 年。

5）甲醛緩沖吸收液：用水將甲醛緩沖吸收貯備液稀釋100 倍。臨用時(shí)現(xiàn)配。

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6）副玫瑰苯胺溶液，w（PRA）=0.05%：吸取25 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%的副玫瑰苯胺貯備液于100 mL 容量瓶中，加30 mL 85%的濃磷酸，12 mL 濃鹽酸，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，放置過(guò)夜后使用。避光密封保存。

7）二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液，ρ（SO2）=100 mg/L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。

8）二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液，ρ（SO2）=1.00 mg/L：用甲醛吸收液將二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)貯備液[“1.3 7）”] 稀釋成1.0 μg/mL 二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液。此溶液在4～5 ℃下冷藏，可穩(wěn)定1 個(gè)月。

9）二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)樣品，定值：0.312mg/L±0.023mg/L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 樣品制備

將100 mg/L 二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液，用甲醛緩沖吸收液配成0.050、0.200、0.800 mg/L，各分裝于10 mL具塞比色管中，用作實(shí)驗(yàn)樣品。

1.4.2 樣品分析

取10 mL 具塞比色管分為A、B 兩組，裝有二氧化硫樣品為A 組比色管，分別加入6.0 g/L 氨磺酸鈉溶液0.5 mL 和1.5 mol/L 氫氧化鈉溶液0.5 mL。在B組各比色管加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的副玫瑰苯胺溶液1.00 mL。將A 組各管溶液逐一迅速全部倒入對(duì)應(yīng)編號(hào)并裝有副玫瑰苯胺溶液的B 管中，立即具塞搖勻后放入25 ℃恒溫水浴中顯色，顯色時(shí)間15 min，穩(wěn)定時(shí)間15 min。在波長(zhǎng)577 nm 處，用1 cm 比色皿，以水為參比，測(cè)量吸光度。

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確吸取1.00 mg/L 二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00 mL 于10 mL 比色管中，加甲醛緩沖吸收液至10 mL，此標(biāo)準(zhǔn)系列SO2質(zhì)量為0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00 μg。按“1.4.2”步驟測(cè)量吸光度，以空白校正后各管的吸光度為縱坐標(biāo)，以二氧化硫的含量為橫坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立與每天的樣品分析實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，并分析二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)樣品，保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。見(jiàn)表1。

表1 二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 保存溫度、保存時(shí)間比對(duì)實(shí)驗(yàn)

取0.050、0.200、0.800 mg/L 二氧化硫樣品管，放入黑色遮光袋中，分別置于4、15、25、35 ℃的恒溫環(huán)境中連續(xù)存放5 d，每天對(duì)各存放溫度下的二氧化硫樣品進(jìn)行跟蹤分析，每個(gè)樣品全程序測(cè)定6 次。分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 二氧化硫樣品在不同存放溫度下的分析結(jié)果 單位：mg/L

從表2 中的比對(duì)分析數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)二氧化硫樣品在4 ℃、避光存放，5 d 的跟蹤分析數(shù)據(jù)無(wú)明顯的變化，但是隨著存放溫度的提升，二氧化硫樣品的濃度隨天數(shù)的增加有不斷下降的趨勢(shì)，這種情況在35℃的存放溫度下尤為明顯。

2.3 避光保存比對(duì)實(shí)驗(yàn)

取0.200 mg/L 二氧化硫樣品管，一組放入黑色遮光袋中，另一組不避光，分別置于室溫下連續(xù)存放5 d，每天對(duì)各存放環(huán)境下的二氧化硫樣品進(jìn)行跟蹤分析，每個(gè)樣品全程序測(cè)定6 次。分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 二氧化硫樣品在室溫下不同存放環(huán)境的分析結(jié)果 單位：mg/L

從表3 的比對(duì)分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，避光與否對(duì)二氧化硫樣品有較大的影響，室溫環(huán)境下，不避光的樣品濃度下降幅度更大，存放至第5 天時(shí)，樣品濃度的相對(duì)誤差達(dá)15%以上。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)二氧化硫樣品的保存溫度、保存時(shí)間、保存方式如是否避光等因素進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，二氧化硫樣品在避光、4 ℃的存放環(huán)境下，保存5 d，濃度沒(méi)有發(fā)生明顯的改變；樣品在避光、低于25 ℃的存放環(huán)境下，保存2 d，樣品濃度的相對(duì)誤差小于5%，但隨著存放溫度的增加，樣品濃度下降幅度增大，保存有效期縮短。是否避光存放也直接影響二氧化硫樣品的保存有效期，在室溫和自然光環(huán)境下存放24 h后，樣品出現(xiàn)濃度明顯下降的現(xiàn)象。

二氧化硫與甲醛緩沖吸收液反應(yīng)生成羥甲基磺酸鹽，羥甲基磺酸鹽溶液在常溫下，性質(zhì)比較穩(wěn)定，但具有還原性，遇酸、堿和高溫極易分解，60 ℃以上可以分解生成甲醛、二氧化硫和硫化氫等有害物質(zhì)。在pH 值和環(huán)境溫度發(fā)生改變時(shí)，羥甲基磺酸鹽溶液會(huì)分解，導(dǎo)致二氧化硫樣品濃度下降，因此保存溫度和光照會(huì)直接影響二氧化硫樣品的穩(wěn)定性。為了保證二氧化硫監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，樣品采集后，應(yīng)盡可能當(dāng)天分析，如果不能于當(dāng)天及時(shí)分析，最佳的措施是將二氧化硫樣品置于避光、4 ℃的環(huán)境下保存。