利用分光光度法測定工作場所空氣中的二氧化硫

鄭兆偉

摘 要：工作場所中的空氣監測是職業危害因素評價的重要依據，關系到工作人員的生命財產安全，對其空氣監測的方法展開研究具有十分重要的意義。對當前國家標準中的二氧化硫測定方法進行了改進，提高了測定結果的準確性和可靠性，可在相關空氣監測中推廣應用。

關鍵詞：分光光度法；空氣檢測；二氧化硫；顯色時間

中圖分類號：R134 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.23.106

隨著我國國民經濟的快速發展，我國的工業規模不斷擴張，在企業生產中，硫酸的的使用大大增加，大量含硫燃料的使用也大大增加了空氣中二氧化硫的含量。如果工作人員長期超限量接觸二氧化硫，會對人體的呼吸系統造成極大的危害，導致呼吸道疾病發病率增高，慢性病患者病情迅速惡化。因此，對工作場所空氣中的二氧化硫進行測定具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

UV-2450紫外可見分光光度計、723分光光度計。除二氧化硫標準溶液要用吸收液稀釋成10.0 μg/mL外，其余試劑均與GBZ/T 160.33—2004中的甲醛法相同。

1.2 方法

1.2.1 標準系列溶液的配制

在7支10 mL具塞比色管中，分別加入0 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL質量濃度為10.0 μg/mL的二氧化硫標準溶液，各加甲醛吸收液至5.0 mL，配制成含量分別為1.0 μg、2.0 μg、5.0 μg、10.0 μg、15.0 μg、20.0 μg的二氧化硫標準系列溶液。向各標準管中加入1.0 mL氨基磺酸辛戊胺溶液，搖勻，放置10 min。隨后依次向各管中加入1.0 mL氫氧化鈉溶液，輕搖混勻，再加入3.0 mL鹽酸副玫瑰苯胺溶液，塞好塞子，混勻（必須待每管連續加完氫氧化鈉溶液和鹽酸副玫瑰苯胺溶液2種試劑后，間隔1 min后再加下一管），同時開始計時，于室溫下靜置顯色。

1.2.2 室溫下顯色時間的確定

按照上述方法制備含量為20.0 μg二氧化硫溶液的一個標準點，應用UV-2450紫外可見分光光度計的化學熱力學測定功能，在室溫下連續進行吸光度值測量，獲得時間掃描曲線，從而確定顯色反應的穩定時間。

1.2.3 吸光度值的測定

用723分光光度計在575 nm波長處用1 cm比色皿，以水為參比，在第1支待測管放置10 min后（由上述實驗確定），立即測量吸光度，隨后每間隔1 min再按順序測量下一管。

2 結果

2.1 室溫（25 ℃）下顯色時間的確定

圖1為二氧化硫顯色掃描圖。從圖1中可見，二氧化硫的顯色強度開始時快速上升，在達到峰值后有一個相對穩定的時間，然后緩慢下降。在室溫（25 ℃）下，其相對穩定的區間大致為5～18 min，因此，確定在室溫下放置15 min后測量吸光度。

2.2 標準曲線的繪制

分別用原標準和改進后的方法來繪制二氧化硫的標準曲線，其回歸方程及相關系數如表1所示。對二氧化硫含量為10.0 μg的點分別用2種方法進行測量，對比結果如表2所示。在改進后的標準曲線中，各點平行樣之間較為集中，標準差較小，相關系數r>0.999.

3 討論

在原國家標準中對二氧化硫的測定要求反應液分別裝在2支不同的具塞比色管中，要把第1支管中的試液“迅速倒入”第2支管中。本研究中設計此方法的原意為：當向第1支管中加入氫氧化鈉后，如果有二氧化硫，便立即釋放出來；為了避免二氧化硫的揮發損失，并能與鹽酸副玫瑰苯胺迅速反應，所以設計為“快速傾倒”的方式。但是在實際操作過程中，發現由于10 mL比色管口徑較小，而速度稍快就可能使倒入的溶液外溢，從而使測定結果偏低，甚至會增加二氧化硫的揮發損失，增大隨機誤差。因此，本研究調整了總體反應的體積，減少了反應的體積總量，使所有反應均在一支10 mL的具塞比色管中進行，減少傾倒產生的液體損失及二氧化硫的揮發損失。結果表明，方法改進后，標準曲線中各點平行樣之間的離散度小，相對允許誤差較小。

在二氧化硫的測定中，顯色溫度、顯色時間的選擇及操作控制是3個關鍵因素。隨著顯色溫度的升高，二氧化硫顯色時間縮短，穩定時間也相應地減少。與在室溫下（25 ℃）用UV-2450測量的顯色時間相吻合。

在測定中，原國家標準方法要求在（20±2）℃水浴中反應，這種要求對于一般的實驗室過于嚴苛。而且10 mL具塞比色管基本充滿顯色溶液，放在水浴鍋中，很可能上端溶液不能完全浸入水中，導致顯色溶液上下溫度不一，從而增加測定誤差。因此，本研究針對此問題在室溫下進行顯色反應，認為在通常的實驗室室溫（15～28 ℃）下，控制反應顯色時間為15 min是普遍適用的，為此，相匹配的控制措施是每一次檢驗時，標準系列溶液與樣品都同時進行測定。

另外，由于該反應化學動力學的表現很明顯，而原國家標準方法只控制了反應時的溫度，而對保溫取出之后到光度測量之間的時間間隔未加控制。本研究的改進步驟對此則進行了控制。具體辦法為：對一批測試系列每間隔1 min加入最后的關鍵試劑，然后在放置一個確定的時間后（比如本實驗的15 min），再每間隔1 min連續測量吸光度，從而保證每個樣品能在顯色同樣的時間后被測定完畢，也就保證了樣品分析條件的一致性，使結果準確、可比性增強。

4 結語

綜上所述，工作場所空氣檢測是職業危害因素評價的重要依據，而工作場所中的二氧化硫對人體具有極大的危害，對其進行測定十分重要。本文對現行國家標準中的二氧化硫測定方法進行了改進。改進方法后，擴大了標準系列的測定階梯范圍，擴大了實際檢測的上下限，提高了測定結果的準確度和可靠性，使得測定結果更加接近樣品真實值。

參考文獻

[1]溫雪娟.甲醛緩沖溶液吸收-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測定空氣中二氧化硫幾點探討[J].資源節約與環保，2016（08）.

[2]李巖，宋利群，朱楠楠，等.分光光度法測定空氣中二氧化硫的不確定度分析[J].預防醫學論壇，2015（03）.

〔編輯：王霞〕