紫外熒光法測定環境空氣中的SO2

馮永超， 胡 勇， 龔 玲， 彭 逸， 王海波

(重慶市環境監測中心，重慶 401147)

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紫外熒光法測定環境空氣中的SO2

馮永超， 胡 勇， 龔 玲， 彭 逸， 王海波

(重慶市環境監測中心，重慶 401147)

[目的]采用便攜式紫外熒光儀測定環境空氣中SO2濃度。[方法]將紫外熒光法應用于室外監測，研究其性能，并與甲醛法用標準氣體樣品和環境空氣監測數據進行比較。[結果]當環境空氣SO2濃度小于5μL/m3時，2種方法應采用絕對誤差來評價；當環境空氣SO2濃度大于5μL/m3時，2種方法有很好的相關性，其相對誤差小于10%。[結論]紫外熒光法具有檢測靈敏度高、實時性強、檢測范圍寬和重復性好等優點，可用于測定環境空氣中SO2濃度。

環境空氣；SO2; 紫外熒光法; 甲醛法；比對試驗

SO2為環境空氣中主要的污染物，是評價環境空氣質量的常用指標，也是減排工作中最重要的污染指標之一。目前，環境空氣中SO2的測定方法有甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法(HJ482—2009)、四氯汞鹽吸收-副玫瑰苯胺分光光度法(HJ483—2009)以及《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)規定的紫外熒光法。

甲醛法與四氯汞鉀法的精密度、準確度、選擇性和檢出限相近，但甲醛法未使用毒性大的含汞吸收液，目前被廣泛采用。環境空氣中SO2監測一般應取得季節代表性的7d有效數據，如采用甲醛法。采用便攜式紫外熒光儀具有簡便、快速、環保等優點，并能進行連續監測，獲取更多的有效數據，為環評準確預測提供數據保障。目前，紫外熒光法監測環境空氣SO2的研究很多,包括與甲醛法的比對研究[1-6]，但多局限于站房內環境空氣的連續監測。筆者將便攜式紫外熒光儀應用于戶外監測，研究其性能，并與傳統的甲醛法進行比對。

1　材料與方法

1.1原理紫外熒光法是基于分子發射光譜法。紫外光發出紫外光(190～230nm)通過214nm的濾光片，激發SO2分子使其成為激發態的SO2*; 當激發態SO2*分子返回到基態時,會產生熒光(240～420nm)。化學方程式見式(1)、(2)：

SO2+ hν (UV) →SO2*

(1)

SO2*→SO2+hν′

(2)

當SO2濃度相對較低時，熒光強度與SO2濃度呈線性關系。根據紫外熒光的原理,熒光總光強( I ) 與SO2濃度之間的關系可表示為：

I=kc

( 3)

式中，c表示SO2樣氣濃度,k 表示一定物質、一定測定條件下的比例系數。比例系數k一般與反應室的長度、溫度、材料、SO2的吸收系數、空氣分子質量、熒光的淬滅時間、熒光出口面積以及出口透鏡的透過率等參數有關。當檢測儀器系統確定后,在穩定條件下,這些參數也隨之確定，k可視為常數。因此,式(3)表示的紫外熒光光強(I)與SO2樣氣濃度(c)呈線性關系，這是紫外熒光法進行定量檢測的重要依據[7-8]。

1.2儀器設備和標準氣體Thermo公司的43i脈沖熒光SO2分析儀，量程為0～ 500μL/m3。為檢驗分析儀器的檢測性能，分別應用美國Thermo公司的Model111型零氣發生器和Model146i型配氣系統。

SO2標準氣體來自于環境保護部標準樣品研究所，濃度為100mL/m3，批號為0115147。

1.3與甲醛法比對試驗2種方法對比試驗基本參數見表1。

2　結果與分析

2.1儀器的基本技術指標

2.1.1多點校準。采用上述零氣發生器和配氣系統,分別配出了0、50、150、250、350和450μL/m3的SO2標氣,并分別通入到系統中，結果見表2。由表2可知， 在SO2標氣0～ 500μL/m3,相關系數、斜率和截距符合相關技術規范的要求，其線性方程Y=0.994X+1.768,R=0.999 9。分析儀檢測得到的熒光光強與SO2標氣的濃度具有很好的線性關系。

表1　2種方法對比試驗基本參數

注：采樣高度和環境均相同。

Note：Samplingheightandenvironmentarethesame.

表2　多點校準曲線

2.1.324h零點漂移和20%量程漂移。待儀器運行穩定后，通入零氣標準氣體，記錄分析儀器零點穩定讀數為Z始；然后通入20%量程標準氣體，記錄穩定讀數M始。然后待分析儀器連續運行24h后重復上述操作，并分別記錄穩定后讀數，ZD=Z終-Z始，MSD=M終-M始，計算24h零點漂移和20%量程漂移(表4)。

表3　最低檢出限和精密度

表4　24 h零點漂移和20%量程漂移

表5　2種方法標準氣體對比

注：ND為未檢出。

Note:NDStandsfornotdetected.

2.2與傳統甲醛法在采集標準氣體的對比分別用零氣發生器和配氣系統產生0和50μL/m3SO2的標準氣體，30min后待系統穩定，用三通接頭，一端接紫外熒光儀，另一端接甲醛法手工采樣。 2種方法采樣結果見表5。由表5可知，測零氣時，2種方法的絕對誤差小于1μL/m3；測50μL/m3標氣時，2種方法的相對誤差小于5%。

2.3與傳統甲醛法在監測環境空氣的對比由表6可知，當環境空氣SO2濃度小于5μL/m3時，2種方法的相對誤差雖然較大，但絕對誤差均小于2μL/m3。考慮到甲醛法(HJ482—2009)最低檢出限約2μL/m3[10]，紫外熒光法有更低的檢出限，且SO2濃度太低，測量誤差較大，因此，此種情況應采用絕對誤差來評價；環境空氣SO2濃度大于5μL/m3時，2種方法具有很好的相關性，其相對誤差小于10%。

表6　2種方法環境空氣對比

注：采樣高度和環境均相同，環境溫度為18～28 ℃，相對濕度RH40%～60%；ND為未檢出。

Note：Thesamplingheightandenvironmentarethesame,environmenttemperatureis18-28℃,relativehumidityisRH40-60%;NDstandsfornotdetected.

3　結論

該研究結果表明，紫外熒光法具有檢測靈敏度高、實時性強、檢測范圍寬和重復性好等特點。當環境空氣SO2濃度小于5μL/m3時，紫外熒光法和甲醛法應采用絕對誤差來評價。當環境空氣SO2濃度大于5μL/m3時，在嚴格設定的試驗條件下，2種方法有很好的相關性，其相對誤差小于10%，數據等效。

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StudyonthePortableUltravioletFluorescenceAnalyzerforDeterminingSO2ConcentrationintheAmbientAir

FENGYong-chao,HUYong,GONGLingetal

(ChongqingEnvironmentMonitoringCenter,Chongqing401147)

[Objective]TheaimwastodetermineSO2concentrationintheambientairbyusingportableultravioletfluorescenceanalyzer.[Method]Themonitoringvaluefromtheultravioletfluorescenceandformaldehydeabsorbingmethodsbystandardgassamplingsandambientairwasdiscussedthroughcomparisonexperiment.[Result]TheresultsshowedthatthetwomethodshaveobviousdeviationexceptthroughtheabsoluteerrorevaluationwhentheconcentrationofSO2islessthan5μL/m2,whilethedeviationoftwomethodswaslessthan10%whentheconcentrationofSO2ismorethan5μL/m2.[Conclusion]Ultravioletfluorescencemethodhasadvantagesofhighsensitivity,real-time,widedetectionrangeandgoodrepeatability,whichcanbeusedfordeterminingSO2concentrationintheambientair.

Ambientair;SO2;Ultravioletfluorescencemethod;Formaldehydeabsorbing;Comparisonexperiment

重慶市環保局環保科技項目(環科字2015第14號)。

馮永超( 1982- ) ，男，湖北江陵人，工程師，碩士，從事環境監測方面的研究。

2016-05-20

S181.3

A

0517-6611(2016)18-037-03