室內空氣中氨的標準測定方法的比較研究

劉海偉

[摘要] 對國家標準檢測室內空氣中氨含量的3 種方法,即靛酚藍分光光度法、納氏試劑分光光度法以及離子選擇性電極法進行了較為全面的研究。

[關鍵詞] 室內空氣質量;氨的測定;方法比較

中圖分類號：TU834.6+1文獻標識碼：A

隨著我國經濟的迅猛發展和人民生活水平的日益提高,辦公和居住場所的裝修水準越來越高,建筑材料和裝飾材料所產生的室內環境污染也越來越受到人們的重視。《室內空氣質量標準》(GB/T18883-2002) 19 項指標和《民用建筑工程室內環境污染控制規范》(GB 50325-2001) 5 項指標都規定氨為其中指標之一。

室內空氣中氨的污染是現代室內空氣污染中的重要組成部分,室內空氣中的氨主要來源于建筑物在冬天施工時為了防止凍結,加入了尿素作為防凍劑。當室內溫度升高,氨就釋放出來,污染室內空氣。人體和寵物的排泄物如糞便、尿、人呼出的氣和汗液,理發店所用的燙發藥水,也都揮發氨污染空氣。根據《室內空氣質量標準》( GB/T 18883-2002) 規定,室內空氣中氨的含量應小于0.2 mg/m3 。靛酚藍分光光度法、納氏試劑分光光度法和離子選擇性電極法是測定室內空氣中氨的3 種國家標準方法,本文對3 種方法進行了較為系統的研究、并結合實際檢測進行對比,得到滿意的結果。

1 實驗方法

1.1 儀器與試劑

3種方法共用的儀器與試劑:

1) 硫酸吸收液[ CH2SO4= 0.005 mol/L ] ;

2) 氨標準貯備液:稱取0.3142 g 經105 ℃干燥1 h 的氯化銨(NH4Cl) ,用少量水溶解,移入100 mL容量瓶中,用硫酸吸收液稀釋至刻度,此溶液1mL 含1 mg 氨;

3) 氨標準工作液(1.00μg/mL) 臨用時,將氨標準貯備液用硫酸吸收液稀釋;

4) 大型氣泡吸收管;

5) 空氣采樣器(TH-110B 型) ;

6) 分光光度計UV - 2102 紫外—可見分光光度計。

1.1.1 靛酚藍分光光度法(GB/T 18204.25-2000)

1) 亞硝基鐵氰化鈉溶液(10 g/L) ;

2) 次氯酸鈉溶液(0.05 mol/L) :由標定過的次氯酸鈉原液配制。

1.1.2 納氏試劑分光光度法(GB/T 18204.25-2000)

1) 酒石酸鉀鈉溶液(500 g/L) ;

2) 納氏試劑。

1.1.3 離子選擇性電極法(GB/T14669-93)

1) 電極內充液( CNH4Cl = 0.1 molPL) :精確稱量0.534 g NH4Cl 和5.844g NaCl ,用去離子水溶解并定溶至1 000 mL容量瓶中;

2) 堿性緩沖液:含有CNaOH = 5 mol/L 氫氧化鈉和CEDTA —2Na = 015 mol/L 乙二胺四乙酸二鈉鹽的混合溶液,貯于聚乙烯瓶中;

3) 氨敏感膜電極、pH/毫伏計、磁力攪拌器。

方法所用的試劑均為分析純級,溶劑水為無氨蒸餾水。

1.2 方法原理

1.2.1 靛酚藍分光光度法

空氣中的氨氣被硫酸吸收液吸收后,在亞硝基鐵氰化鈉的存在下,銨離子與水楊酸、次氯酸鈉反應生成藍綠色化合物,可進行定量比色分析。

1.2.2 納氏試劑分光光度法

用稀硫酸溶液吸收氨,以銨離子形式與納氏試劑反應生成棕黃色絡合物,該絡合物的色度與氨的含量成正比,可在425 nm 波長處進行分光光度測定。

1.2.3 離子選擇性電極法

氨電極是一種復合氣敏電極,以pH 玻璃電極為指示電極,銀- 氯化銀電極為參比電極。由0.05 mol/L硫酸吸收液吸收大氣中的氨后,加入強堿,使銨鹽轉化為氨氣,由氨氣的擴散作用通過透氣膜(水和其他離子均不能通過此透氣膜) ,引起內充液中氫離子濃度改變,由pH 玻璃電極測得其變化。測得的電極電位與氨濃度的對數呈線性關系。由測得的電位值確定樣品中氨的含量。

1.3 3 種方法標準曲線的建立

1.3.1 靛酚藍分光光度法標準曲線的建立

取10 mL 具塞比色管7 支,分別加入0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0μg 氨的標準溶液,用硫酸吸收液稀釋至刻度。依次加入水楊酸溶液0.50 mL 、亞硝基鐵氰化鈉溶液0.10 mL 和次氯酸鈉溶液0.10 mL 。混勻后,室溫下放置1 h ,用1cm 比色皿于波長697.5 nm 處以蒸餾水作參比,測定溶液的吸光。多次測定得到氨的靛酚藍分光光度法標準曲線如圖1 所示, 其線性方程式為y = 0.088 x +0.019 , 相關系數R2= 0.999。

圖1 靛酚藍分光光度法標準曲線

( 多次測定平均值)

1.3.2納氏試劑分光光度法的標準曲線的建立

取10 mL具塞比色管7 支,分別加入0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0μg 氨的標準溶液,用硫酸吸收液稀釋至刻度。加入酒石酸鉀鈉溶液(50 %)0.10 mL ,納氏試劑(0.5 mL) ,混勻,放置10 min ,用1 cm比色皿于波長425 nm 處以蒸餾水作參比,測定溶液的吸光度。得到納氏試劑法標準曲線如圖2所示。

1.3.3 離子選擇性電極法標準曲線的建立

吸取10.0 mL 濃度分別為0.1、1.0、10.0、100.0、1000.0 mg/L的氨標準使用液于25 mL 的小燒杯中,浸入電極后加入1.0 mL 堿性緩沖液( CNaOH= 5 mol/L 和CEDTA = 0.5 mol/L) ,攪拌,讀取穩定的電位值E(在1 min 內變化不超過1 mV 時,即可讀數) ,離子選擇性電極法的標準曲線如圖3 所示,線性方程式為y = 58.9 x + 70.7 , R 2= 0.999。

圖3 離子選擇性電極法的標準曲線

離子選擇性電極法測定氨的精密度。用離子選擇性電極多次測定氨濃度為3.3 mg/L 的樣品,結果見表1。由表1可看出,離子選擇性電極法測定平行樣品的電位值的精密度和重現性較好,數據波動不大。由此可知離子選擇性電極法是一種快速、準確、測定范圍寬、便于現場分析室內空氣中氨含量的有效方法。

表1 離子選擇性電極法的精密度

平行測定編號 1 2 3 4 5 6

電位值Ei/mV 103 101 101 101 100 101

平均電位值E/mV 101

相對標準偏差RSD/% 110

2 室內空氣中測定氨的標準方法的比較

2.1 靛酚藍分光光度法與納氏試劑分光光度法的比較研究

如果采樣體積為5L 時,靛酚藍分光光度法測定室內空氣中氨的濃度范圍為0.10～2.00 mg/m3 ,而納氏試劑分光光度法測定室內空氣中氨的含量范圍卻為0.4～4.0 mg/m3 。我們對于室內空氣中氨的含量在1.0～3.0 mg/m3 的范圍內的試劑樣品進行了靛酚藍分光光度法與納氏試劑分光光度法比較研究。用同一個內裝10 mL 吸收液的大型氣泡吸收管采集兩個平行樣品,以0.5 L/min 流量,采樣10 min ,采樣體積為5 L 。按上述步驟,對兩個樣品溶液分別使用靛酚藍分光光度法和納氏試劑分光光度法測定其吸光度值,其實驗數據如表2 所示。從表2 中可以看出靛酚藍分光光度法與納氏試劑分光光度法測定結果一致。

表2 靛酚藍分光光度法與納氏試劑分光光度法的比較

樣品 靛酚藍分光光度法

氨mg/m3 納氏試劑分光光度法

氨mg/m3 兩方法測定差值

氨mg/m3 相對誤差P%

1 3.57 3.36 0.213 6.1

2 3.33 3.27 0.060 1.8

3 1.59 1.60 0.005 0.3

4 1.58 1.68 0.100 6.1

5 1.45 1.33 0.129 4.6

通過兩種方法的比較研究,我們可以得到這樣的結論:靛酚藍分光光度法適用于測定室內空氣中氨含量較低的環境,而納氏試劑分光光度法則適用于室內空氣中氨含量較高的室內環境測定。

2.2 離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法的比較研究

我們確定了室內空氣中氨的含量在3.0 ～5.0 mg/m3的范圍內為離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法比較研究的室內環境。測定結果如表3所示。由表3看出離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法在較高濃度范圍時,采樣測定結果較為平行、準確、可靠。

表3 離子選擇性電極法與納氏試劑分光光度法的比較

樣品編號 離子選擇電極法

氨mg/m3 納氏試劑光度法

氨mg/m3 兩方法測定法差值

氨mg/m3 相對誤差P%

1 3.50 3.36 0.15 4.14

2 4.71 4.72 0.01 0.2

3 4.71 4.73 0.02 0.4

3.結論

1) 我們對室內空氣中測定氨的3 種國家標準檢驗方法,即靛酚藍分光光度法、納氏試劑分光光度法和離子選擇性電極法進行了一系列較為深入的測量比對研究。

a. 靛酚藍分光光度法適用于測定室內空氣中氨的含量范圍在0.01～2.00 mg/m3 的環境,相對標準偏差為0.5 %。

b. 納氏試劑分光光度法適用于0.4～4.0 mg/m3 的環境,相對標準偏差為1.2 %。

c. 離子選擇性電極法適用于測定室內空氣中氨的含量范圍在0.2～200.0 mg/m3 的環境,相對標準偏差為1.0 %。

2) 通過3 種測氨方法的比較,得出以下結論:

a. 靛酚藍分光光度法靈敏度高,穩定性好,適用于測定含氨量較低即濃度范圍的室內環境,但其操作不便,在低溫時發色時間要求在40 min 以上。

b. 納氏試劑分光光度法,其操作簡單、快捷,一般運用于高濃度氨的環境測定。但由于方法中使用了有毒試劑HgCl2 ,引入了污染,對環境產生不良影響。

c. 離子選擇性電極法較前兩種方法具有較寬的測定范圍,對室內空氣中氨濃度的測定較為準確、可靠,方法簡單易操作、快速,適用于現場采樣分析,實驗中無有毒有害物質、無污染等特點,因此本方法應得到更為廣泛的應用。

[參考文獻]

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