利用分光光度法測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中的二氧化硫

鄭兆偉

摘 要：工作場(chǎng)所中的空氣監(jiān)測(cè)是職業(yè)危害因素評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，關(guān)系到工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)其空氣監(jiān)測(cè)的方法展開(kāi)研究具有十分重要的意義。對(duì)當(dāng)前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的二氧化硫測(cè)定方法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，可在相關(guān)空氣監(jiān)測(cè)中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：分光光度法；空氣檢測(cè)；二氧化硫；顯色時(shí)間

中圖分類(lèi)號(hào)：R134 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.23.106

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)張，在企業(yè)生產(chǎn)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(zhǎng)期超限量接觸二氧化硫，會(huì)對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)造成極大的危害，導(dǎo)致呼吸道疾病發(fā)病率增高，慢性病患者病情迅速惡化。因此，對(duì)工作場(chǎng)所空氣中的二氧化硫進(jìn)行測(cè)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(jiàn)分光光度計(jì)、723分光光度計(jì)。除二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量濃度為10.0 μg/mL的二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)系列溶液。向各標(biāo)準(zhǔn)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(xù)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(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，于室溫下靜置顯色。

1.2.2 室溫下顯色時(shí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)用UV-2450紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的化學(xué)熱力學(xué)測(cè)定功能，在室溫下連續(xù)進(jìn)行吸光度值測(cè)量，獲得時(shí)間掃描曲線(xiàn)，從而確定顯色反應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間。

1.2.3 吸光度值的測(cè)定

用723分光光度計(jì)在575 nm波長(zhǎng)處用1 cm比色皿，以水為參比，在第1支待測(cè)管放置10 min后（由上述實(shí)驗(yàn)確定），立即測(cè)量吸光度，隨后每間隔1 min再按順序測(cè)量下一管。

2 結(jié)果

2.1 室溫（25 ℃）下顯色時(shí)間的確定

圖1為二氧化硫顯色掃描圖。從圖1中可見(jiàn)，二氧化硫的顯色強(qiáng)度開(kāi)始時(shí)快速上升，在達(dá)到峰值后有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間，然后緩慢下降。在室溫（25 ℃）下，其相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間大致為5～18 min，因此，確定在室溫下放置15 min后測(cè)量吸光度。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

分別用原標(biāo)準(zhǔn)和改進(jìn)后的方法來(lái)繪制二氧化硫的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，其回歸方程及相關(guān)系數(shù)如表1所示。對(duì)二氧化硫含量為10.0 μg的點(diǎn)分別用2種方法進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比結(jié)果如表2所示。在改進(jìn)后的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中，各點(diǎn)平行樣之間較為集中，標(biāo)準(zhǔn)差較小，相關(guān)系數(shù)r>0.999.

3 討論

在原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)二氧化硫的測(cè)定要求反應(yīng)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(shè)計(jì)此方法的原意為：當(dāng)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(lái)；為了避免二氧化硫的揮發(fā)損失，并能與鹽酸副玫瑰苯胺迅速反應(yīng)，所以設(shè)計(jì)為“快速傾倒”的方式。但是在實(shí)際操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)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(cè)定結(jié)果偏低，甚至?xí)黾佣趸虻膿]發(fā)損失，增大隨機(jī)誤差。因此，本研究調(diào)整了總體反應(yīng)的體積，減少了反應(yīng)的體積總量，使所有反應(yīng)均在一支10 mL的具塞比色管中進(jìn)行，減少傾倒產(chǎn)生的液體損失及二氧化硫的揮發(fā)損失。結(jié)果表明，方法改進(jìn)后，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中各點(diǎn)平行樣之間的離散度小，相對(duì)允許誤差較小。

在二氧化硫的測(cè)定中，顯色溫度、顯色時(shí)間的選擇及操作控制是3個(gè)關(guān)鍵因素。隨著顯色溫度的升高，二氧化硫顯色時(shí)間縮短，穩(wěn)定時(shí)間也相應(yīng)地減少。與在室溫下（25 ℃）用UV-2450測(cè)量的顯色時(shí)間相吻合。

在測(cè)定中，原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法要求在（20±2）℃水浴中反應(yīng)，這種要求對(duì)于一般的實(shí)驗(yàn)室過(guò)于嚴(yán)苛。而且10 mL具塞比色管基本充滿(mǎn)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(dǎo)致顯色溶液上下溫度不一，從而增加測(cè)定誤差。因此，本研究針對(duì)此問(wèn)題在室溫下進(jìn)行顯色反應(yīng)，認(rèn)為在通常的實(shí)驗(yàn)室室溫（15～28 ℃）下，控制反應(yīng)顯色時(shí)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(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)系列溶液與樣品都同時(shí)進(jìn)行測(cè)定。

另外，由于該反應(yīng)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的表現(xiàn)很明顯，而原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法只控制了反應(yīng)時(shí)的溫度，而對(duì)保溫取出之后到光度測(cè)量之間的時(shí)間間隔未加控制。本研究的改進(jìn)步驟對(duì)此則進(jìn)行了控制。具體辦法為：對(duì)一批測(cè)試系列每間隔1 min加入最后的關(guān)鍵試劑，然后在放置一個(gè)確定的時(shí)間后（比如本實(shí)驗(yàn)的15 min），再每間隔1 min連續(xù)測(cè)量吸光度，從而保證每個(gè)樣品能在顯色同樣的時(shí)間后被測(cè)定完畢，也就保證了樣品分析條件的一致性，使結(jié)果準(zhǔn)確、可比性增強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，工作場(chǎng)所空氣檢測(cè)是職業(yè)危害因素評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，而工作場(chǎng)所中的二氧化硫?qū)θ梭w具有極大的危害，對(duì)其進(jìn)行測(cè)定十分重要。本文對(duì)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的二氧化硫測(cè)定方法進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)方法后，擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)系列的測(cè)定階梯范圍，擴(kuò)大了實(shí)際檢測(cè)的上下限，提高了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和可靠性，使得測(cè)定結(jié)果更加接近樣品真實(shí)值。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕