空气中氨现场快速检测方法研究

徐健健，翁咪娜，谭　俊，吴　越（浙江中一检测研究院股份有限公司，宁波315040）



空气中氨现场快速检测方法研究

徐健健，翁咪娜，谭俊，吴越
（浙江中一检测研究院股份有限公司，宁波315040）

摘要：基于光离子化检测技术原理（PID），研究了空气中NH3的快速检测方法。使用动态配气法配制氨标准气体系列，以仪器响应值对NH3浓度绘制标准曲线，经回归分析标准曲线为：Y=1.002X+0.039，R2= 0.9992。对不同浓度的氨标气分别进行6次平行测定，相对偏差为2.8%～5.6%，回收率为96.8%～103.8%。为了验证方法的准确性，同时使用行业标准法和PID法对实际样品进行分析，两种方法的相对偏差为0.6%～4.0%，t值检验法也说明两种方法之间无显著差异。本研究表明，PID法可用于空气中NH3的现场快速测定。

关键词：氨；PID；现场检测

NH3常温下为无色有恶臭气味的气体，对人体的皮肤组织和呼吸系统具有很强的腐蚀和刺激作用，严重会引起氨中毒。我国已经将NH3的浓度水平作为评价环境空气质量的一项重要指标，《恶臭污染物排放标准（GB14554-1993）》对排放尾气中NH3的浓度进行了规定。在职业卫生防护方面，《工业场所有害因素职业接触限值（GBZ2.1-2007）》对工作场所空气中氨的接触容许浓度做了规定。目前，空气中NH3的分析方法包括分光光度法［1，2］和离子色谱法［3-5］，这两种方法准确、稳定，但测定周期较长，采样介质常用稀H2SO4溶液，样品的运输和保存比较麻烦。一些学者研究开发了试剂盒用作现场快速测定方法［6］，但是测定结果且容易受到人为因素的影响。光离子化检测技术是一种常用的气体快速测定方法。NH3的离子化能量为10.18eV，采用10.60eV的紫外灯激发，就能轻易的检测到它。由于PID响应时间快（约2s），可以获得氨气的瞬时浓度，因而在检测氨气浓度的时间加权平均值（TWA）和短期暴露极限值（STEL）方面有相当大的优势。本问研究使用PID检测空气中氨的现场快速方法。

1　实验部分

1.1主要仪器与设备

光离子化检测器（ppbRAE 3000,美国RAE公司），配10.6eV紫外灯,其测定范围为1×10-9～10000× 10-6，分辨率为1×10-9；可见分光光度计；氨标准气体（50.12×10-9）；ZC-Q型便携大气采样器（浙江恒达仪器仪表公司）。

1.2测定过程

现场测定过程如下，开机后预热120s，根据二点标定法使用零气和标气进行校正，之后将感应头对准被测点，采集气体，记录测定结果。测定结束后，关闭仪器。行业标准法测定过程主要参考文献［7，8］，分别使用50和10mL吸收管，以0.5L·min-1的流量采集15min，然后封口运回实验室进行分析。

2　结果与讨论

2.1标准曲线

本研究使用动态配气法配制浓度为0、5.0、10.0、15.0、20.0、30.0×10-6的氨标气，每个浓度平行测定3次，同时将仪器平均读数乘以氨的校正系数8.5，作为仪器响应值。以氨标气浓度（单位为10-6，标况下1×10-6=0.759mg·m-3）为X坐标，仪器响应值为Y坐标，绘制标准曲线，经最小二乘法可得标准曲线为Y=1.002X+0.039, R2=0.9992。可见，仪器响应值与NH3浓度之间具有很好的线性。

2.2精密度、准确度和检出限

配制氨标气应用PID平行测定6次，研究方法的精密度和准确度，结果见表1。可见，综合高、中、低3种浓度氨标气的测定结果，相对标准偏差为2.8%～5.6%，回收率为96.8%～103.8%，精密度和准确度结果良好。

表1　方法的精密度和准确度（N=6）Tab.1 Precision and accuracy of the method

PID对不同气体的灵敏度差别较大，仪器一般使用异丁烯标气校正，测定其它气体需要乘以校正因子，NH3的校正因子为8.5。本研究中使用的型号的分辨率为1ppb，乘以校正因子可知NH3的分辨率8.5×10-9（标况下等于0.006mg·m-3），低于文献的检出限（0.25mg·m-3，采样体积为10L），能够满足检测工作的需要。

2.3方法比对

为了验证方法的有效性，对PID法和行业标准方法［7，8］进行了比对。在某铸造厂搪壳车间以0.01mol· L-1稀硫酸为吸收液采集了6个样品，其中JC-1，JC-2，JC-3为车间空气样品，FQ-1、FQ-2、FQ-3为车间有组织排放口出口样品。同时，使用PID在吸收管进气口附近测定氨的浓度，并计算CTWA（时间加权平均浓度）。结果如表2所示，相对偏差为0.60%～4.03%，使用配对t检验法对两组测定结果进行了检验，t=1.2781＜t0.05（5），说明PID法与行业标准法无显著性差异。

表2　PID法与行业标准方法的比对Tab.2 Comparison of the industry standard method and PID method

3　结论

PID法具有快速简便、精密度高、准确度好的优点，可以应用于NH3的现场检测工作中。以NH3为主要污染物的空气而言，PID法和行业标准法两种方法的测定结果具有很好的可比性。但对于组分复杂的气体样品，由于PID对多种成分均有响应，因此，其它成分会干扰NH3的准确测定。此时，PID读数不能直接作为测定结果使用，但可以作为采样位置或采样时段筛选的依据，以获取更具代表性的监测数据。

参考文献

［1］赵红,刘文君,白亮，等.室内空气污染物中氨的测定分析方法探讨［J］.中国环境监测, 2003, 19（3）:32-35.

［2］郑春生,张培,王建清，等.室内空气中氨气快速测定方法的研究［J］.职业与健康, 2004, 20（5）:34-35.

［3］杨洪彪.离子色谱法测定空气中氨的含量［J］.化学分析计量, 2002, 11（2）:17-17.

［4］应波,李淑敏,岳银玲.离子色谱法测定空气中的氨气［J］.中国卫生检验杂志, 2006, 16（1）:64-65.

［5］张健,张昊.空气中氨的离子色谱测定法［J］.环境与健康, 2006, 23（4）:355-356.

［6］景作亮,杨南,王建清，等.空气中微量氨气快速检测试剂盒的研制［J］.安全与环境学报, 2005，（1）:47-49.

［7］中华人民共和国环保部. HJ533-2009环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法［S］.

［8］中华人民共和国卫生部. GBZ/T 160.29-2004工作场所空气中含氮化合物的测定方法［S］.

Study on method of quick determination of ammonia in air

XU Jian-jian，WENG Mi-na，TAN Jun，WU Yue
（Zhejiang Zhongyi Testing Institute Company Limited, Ningbo 315040，China）

Abstract：A rapid method for detection of ammonia in the air was studied based on the principle of photoionization detection（PID）. Using dynamic volumetric method to configure ammonia standard gas series, we drawed calibration curve with instrumental response value and ammonia concentration. The standard curve was Y=1.002X+ 0.039, R2=0.9992 by regression analysis. According to the parallel determination（N=6）of the ammonia standard gas with different concentrations, the relative standard deviation was 2.8%～5.6%and the recovery was 96.8%～103.8%. In order to verify the accuracy of the method, several practical samples were analyzed by industry standard method and PID at the same time. The relative deviation of two methods was 0.6%～4.0%, and t-value test method also showed no significant difference between two methods. PID method can be used for rapid determination of ammonia in air for field measurement.

Key words：ammonia；PID；field determination

中图分类号：O657.7

文献标识码：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160427

收稿日期：2016-01-22

作者简介：徐健健（1986-），男，助理工程师，2007年毕业于浙江建设职业技术学院环境保护与治理专业，至今一直从事环境监测工作。