室内空气中氨的标准测定方法的比较研究

刘海伟

[摘要] 对国家标准检测室内空气中氨含量的3 种方法,即靛酚蓝分光光度法、纳氏试剂分光光度法以及离子选择性电极法进行了较为全面的研究。

[关键词] 室内空气质量;氨的测定;方法比较

中图分类号：TU834.6+1文献标识码：A

随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的日益提高,办公和居住场所的装修水准越来越高,建筑材料和装饰材料所产生的室内环境污染也越来越受到人们的重视。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002) 19 项指标和《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325-2001) 5 项指标都规定氨为其中指标之一。

室内空气中氨的污染是现代室内空气污染中的重要组成部分,室内空气中的氨主要来源于建筑物在冬天施工时为了防止冻结,加入了尿素作为防冻剂。当室内温度升高,氨就释放出来,污染室内空气。人体和宠物的排泄物如粪便、尿、人呼出的气和汗液,理发店所用的烫发药水,也都挥发氨污染空气。根据《室内空气质量标准》( GB/T 18883-2002) 规定,室内空气中氨的含量应小于0.2 mg/m3 。靛酚蓝分光光度法、纳氏试剂分光光度法和离子选择性电极法是测定室内空气中氨的3 种国家标准方法,本文对3 种方法进行了较为系统的研究、并结合实际检测进行对比,得到满意的结果。

1 实验方法

1.1 仪器与试剂

3种方法共用的仪器与试剂:

1) 硫酸吸收液[ CH2SO4= 0.005 mol/L ] ;

2) 氨标准贮备液:称取0.3142 g 经105 ℃干燥1 h 的氯化铵(NH4Cl) ,用少量水溶解,移入100 mL容量瓶中,用硫酸吸收液稀释至刻度,此溶液1mL 含1 mg 氨;

3) 氨标准工作液(1.00μg/mL) 临用时,将氨标准贮备液用硫酸吸收液稀释;

4) 大型气泡吸收管;

5) 空气采样器(TH-110B 型) ;

6) 分光光度计UV - 2102 紫外—可见分光光度计。

1.1.1 靛酚蓝分光光度法(GB/T 18204.25-2000)

1) 亚硝基铁氰化钠溶液(10 g/L) ;

2) 次氯酸钠溶液(0.05 mol/L) :由标定过的次氯酸钠原液配制。

1.1.2 纳氏试剂分光光度法(GB/T 18204.25-2000)

1) 酒石酸钾钠溶液(500 g/L) ;

2) 纳氏试剂。

1.1.3 离子选择性电极法(GB/T14669-93)

1) 电极内充液( CNH4Cl = 0.1 molPL) :精确称量0.534 g NH4Cl 和5.844g NaCl ,用去离子水溶解并定溶至1 000 mL容量瓶中;

2) 碱性缓冲液:含有CNaOH = 5 mol/L 氢氧化钠和CEDTA —2Na = 015 mol/L 乙二胺四乙酸二钠盐的混合溶液,贮于聚乙烯瓶中;

3) 氨敏感膜电极、pH/毫伏计、磁力搅拌器。

方法所用的试剂均为分析纯级,溶剂水为无氨蒸馏水。

1.2 方法原理

1.2.1 靛酚蓝分光光度法

空气中的氨气被硫酸吸收液吸收后,在亚硝基铁氰化钠的存在下,铵离子与水杨酸、次氯酸钠反应生成蓝绿色化合物,可进行定量比色分析。

1.2.2 纳氏试剂分光光度法

用稀硫酸溶液吸收氨,以铵离子形式与纳氏试剂反应生成棕黄色络合物,该络合物的色度与氨的含量成正比,可在425 nm 波长处进行分光光度测定。

1.2.3 离子选择性电极法

氨电极是一种复合气敏电极,以pH 玻璃电极为指示电极,银- 氯化银电极为参比电极。由0.05 mol/L硫酸吸收液吸收大气中的氨后,加入强碱,使铵盐转化为氨气,由氨气的扩散作用通过透气膜(水和其他离子均不能通过此透气膜) ,引起内充液中氢离子浓度改变,由pH 玻璃电极测得其变化。测得的电极电位与氨浓度的对数呈线性关系。由测得的电位值确定样品中氨的含量。

1.3 3 种方法标准曲线的建立

1.3.1 靛酚蓝分光光度法标准曲线的建立

取10 mL 具塞比色管7 支,分别加入0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0μg 氨的标准溶液,用硫酸吸收液稀释至刻度。依次加入水杨酸溶液0.50 mL 、亚硝基铁氰化钠溶液0.10 mL 和次氯酸钠溶液0.10 mL 。混匀后,室温下放置1 h ,用1cm 比色皿于波长697.5 nm 处以蒸馏水作参比,测定溶液的吸光。多次测定得到氨的靛酚蓝分光光度法标准曲线如图1 所示, 其线性方程式为y = 0.088 x +0.019 , 相关系数R2= 0.999。

图1 靛酚蓝分光光度法标准曲线

( 多次测定平均值)

1.3.2纳氏试剂分光光度法的标准曲线的建立

取10 mL具塞比色管7 支,分别加入0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0μg 氨的标准溶液,用硫酸吸收液稀释至刻度。加入酒石酸钾钠溶液(50 %)0.10 mL ,纳氏试剂(0.5 mL) ,混匀,放置10 min ,用1 cm比色皿于波长425 nm 处以蒸馏水作参比,测定溶液的吸光度。得到纳氏试剂法标准曲线如图2所示。

1.3.3 离子选择性电极法标准曲线的建立

吸取10.0 mL 浓度分别为0.1、1.0、10.0、100.0、1000.0 mg/L的氨标准使用液于25 mL 的小烧杯中,浸入电极后加入1.0 mL 碱性缓冲液( CNaOH= 5 mol/L 和CEDTA = 0.5 mol/L) ,搅拌,读取稳定的电位值E(在1 min 内变化不超过1 mV 时,即可读数) ,离子选择性电极法的标准曲线如图3 所示,线性方程式为y = 58.9 x + 70.7 , R 2= 0.999。

图3 离子选择性电极法的标准曲线

离子选择性电极法测定氨的精密度。用离子选择性电极多次测定氨浓度为3.3 mg/L 的样品,结果见表1。由表1可看出,离子选择性电极法测定平行样品的电位值的精密度和重现性较好,数据波动不大。由此可知离子选择性电极法是一种快速、准确、测定范围宽、便于现场分析室内空气中氨含量的有效方法。

表1 离子选择性电极法的精密度

平行测定编号 1 2 3 4 5 6

电位值Ei/mV 103 101 101 101 100 101

平均电位值E/mV 101

相对标准偏差RSD/% 110

2 室内空气中测定氨的标准方法的比较

2.1 靛酚蓝分光光度法与纳氏试剂分光光度法的比较研究

如果采样体积为5L 时,靛酚蓝分光光度法测定室内空气中氨的浓度范围为0.10～2.00 mg/m3 ,而纳氏试剂分光光度法测定室内空气中氨的含量范围却为0.4～4.0 mg/m3 。我们对于室内空气中氨的含量在1.0～3.0 mg/m3 的范围内的试剂样品进行了靛酚蓝分光光度法与纳氏试剂分光光度法比较研究。用同一个内装10 mL 吸收液的大型气泡吸收管采集两个平行样品,以0.5 L/min 流量,采样10 min ,采样体积为5 L 。按上述步骤,对两个样品溶液分别使用靛酚蓝分光光度法和纳氏试剂分光光度法测定其吸光度值,其实验数据如表2 所示。从表2 中可以看出靛酚蓝分光光度法与纳氏试剂分光光度法测定结果一致。

表2 靛酚蓝分光光度法与纳氏试剂分光光度法的比较

样品 靛酚蓝分光光度法

氨mg/m3 纳氏试剂分光光度法

氨mg/m3 两方法测定差值

氨mg/m3 相对误差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

通过两种方法的比较研究,我们可以得到这样的结论:靛酚蓝分光光度法适用于测定室内空气中氨含量较低的环境,而纳氏试剂分光光度法则适用于室内空气中氨含量较高的室内环境测定。

2.2 离子选择性电极法与纳氏试剂分光光度法的比较研究

我们确定了室内空气中氨的含量在3.0 ～5.0 mg/m3的范围内为离子选择性电极法与纳氏试剂分光光度法比较研究的室内环境。测定结果如表3所示。由表3看出离子选择性电极法与纳氏试剂分光光度法在较高浓度范围时,采样测定结果较为平行、准确、可靠。

表3 离子选择性电极法与纳氏试剂分光光度法的比较

样品编号 离子选择电极法

氨mg/m3 纳氏试剂光度法

氨mg/m3 两方法测定法差值

氨mg/m3 相对误差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.结论

1) 我们对室内空气中测定氨的3 种国家标准检验方法,即靛酚蓝分光光度法、纳氏试剂分光光度法和离子选择性电极法进行了一系列较为深入的测量比对研究。

a. 靛酚蓝分光光度法适用于测定室内空气中氨的含量范围在0.01～2.00 mg/m3 的环境,相对标准偏差为0.5 %。

b. 纳氏试剂分光光度法适用于0.4～4.0 mg/m3 的环境,相对标准偏差为1.2 %。

c. 离子选择性电极法适用于测定室内空气中氨的含量范围在0.2～200.0 mg/m3 的环境,相对标准偏差为1.0 %。

2) 通过3 种测氨方法的比较,得出以下结论:

a. 靛酚蓝分光光度法灵敏度高,稳定性好,适用于测定含氨量较低即浓度范围的室内环境,但其操作不便,在低温时发色时间要求在40 min 以上。

b. 纳氏试剂分光光度法,其操作简单、快捷,一般运用于高浓度氨的环境测定。但由于方法中使用了有毒试剂HgCl2 ,引入了污染,对环境产生不良影响。

c. 离子选择性电极法较前两种方法具有较宽的测定范围,对室内空气中氨浓度的测定较为准确、可靠,方法简单易操作、快速,适用于现场采样分析,实验中无有毒有害物质、无污染等特点,因此本方法应得到更为广泛的应用。

[参考文献]

[1 ] 曹守仁. 室内空气污染与测定方法[M] . 北京:中国环境科学出版社,1998.

[2 ] 崔九思. 室内空气污染监测方法[M] . 北京: 化学工业出版社, 2002.

[3 ] GBPT 18204.25 - 2000 公共场所空气中氨的检验方法(第一方法靛酚蓝分光光度法;第二方法纳氏试剂分光光度法)[ S] . 北京:中国标准出版社,2000.

[4 ] GBPT 14669 - 93 空气质量氨的测定:离子选择性电极[ S] . 北京:中国标准出版社,1994.

[5 ] 梁宝生. 室内空气污染之氨污染[C]//2001 室内空气质量国际研讨会论文集. 北京:国家环保总局,2001 :86 —90.