博慧检测技术（上海）有限公司 上海嘉定 201800
摘要：文章围绕实验准备、实验流程、数据运算以及实验讨论四个部分，对工作场所空气氨测定方法的优化思路进行了分析；结合相关行业、学界的研究成果，提出了更加多元化的工作场所空气氨测定改进建议。
关键词：空气氨含量；纳氏试剂；显色效果
引言：氨是一种易溶于水、无色透明的化学气体，其对人体具有很强的危害性。若空气中的氨含量过高，将会刺激灼伤人眼、鼻、咽喉等多个部位的皮肤黏膜。同时，若人长期处在氨含量超标的空气环境当中，还会因氨吸入量过大而发生呼吸道严重损伤、肺部肿胀等问题，甚至导致人的死亡。现阶段，氨广泛存在于化工生产、化学制药、化肥加工、纤维合成等多种工业领域当中，对相关工作人员的健康安全构成严重威胁。所以，我们有必要对工作场所中空气氨的测定方法进行探究讨论，并结合目前技术研究的现状与发展，提出科学可行的改进建议。
1 工作场所空气氨的实验测定
现阶段，在空气中氨含量的测定实践中，纳氏试剂分光光度法是最经典也最常用的标准方法，其具有操作便捷、反应灵敏、测定精准等优势特点，具有良好的技术应用价值。从原理上讲，当氨在碱性条件下与纳氏试剂发生反应时，会生成淡黄色或黄棕色的胶体物质。基于此，利用大型气泡吸收管进行空气氨的采集，并通过特定实验步骤使其与纳氏试剂发生反应，便可通过实验结果的显色情况进行样品的吸光度与浓度测定[1]。
1.1实验准备
1.1.1仪器准备
在本文中，工作场所空气氨的测定实验主要需准备以下仪器设备：（1）型号为CPA225D的电子天平，生产自Sartorius仪器有限公司（德国）；（2）型号为772型的可见分光光度计，生产自上海元析仪器有限公司；（3）型号为RT-3型的空气采样器，生产自北京鑫骉腾达仪器设备有限公司；（4）测定范围在5.5至9.0之间的精密pH试纸；（5）50ml与250ml两种规格的容量瓶；（6）大型气泡吸收管；（7）10ml的具塞比色管。
1.1.2材料准备
工作场所空气氨测定实验主要需准备以下试剂：（1）硫酸：20℃条件下，标准密度为1.84g/ml；（2）吸收液：量取26.6ml硫酸溶液，缓慢加入1000ml的无氮蒸馏水当中，由此获得浓度为0.5mol/L的吸收液（3）纳氏试剂：应用电子天平称量出17g的氯化汞，并加入到300ml无氮蒸馏水中。将吸收液加入氯化汞溶液当中，直至反应生成红色的络合物沉淀。然后，将600ml浓度为200g/L的氢氧化钠溶液加入其中，使溶液与沉淀反应后的氯化汞溶液充分混合，并移至棕色容器中进行避光保存。待沉淀物静置稳定后，取出容器中的上清液，移至另一棕色容器中进行避光保存，并用软胶塞对瓶口作密封处理；（4）氢氧化钠溶液：应用电子天平称量出6g的氢氧化钠，并加入到100ml蒸馏水中，由此获得浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液；（5）氨标准储备液：在80℃条件下对硫酸铵进行干燥处理，时长为1h。其后，应用电子天平称量出0.3879g的硫酸铵，加入到吸收液当中。最后，将混合溶液移至100ml的容量瓶当中，并用吸收液定容至100ml刻度处，由此获得标准储备液。此时，储备液的浓度为1mg/ml；（6）氨标准溶液：对储备液进行稀释处理，获得氨标准溶液。此时，标准溶液的浓度为20μg/ml。
1.1.3样品采集
在密闭空间中放置一瓶浓氨水，以此模拟空气氨浓度较高的工作场所。选择气泡吸收管作为样品采集工具，并在其中加入适量吸收液，以5ml为宜。其后，按照每两个吸收管串联一组的形式，串联出五组吸收管。最后，将RT-3型空气采样器的采气流量调整为0.5L/min，进行室内空气的充分采集，具体时间为15min。在空气采集完成后，应立即对吸收管的进气口、出气口实施密封处理，并放置在清洁容器当中。为了保证样品质量，需尽量在当日开展空气氨含量的测定实验。
1.2实验流程
1.2.1标准曲线的绘制
按0ml、0.1ml、0.3ml、0.5ml、0.7ml、0.9ml、1.2ml的次序，依次将配置好的氨标准溶液加入到10ml比色管当中。加入纯水，并止于5ml刻度处。再向各比色管中加入适量的氢氧化钠溶液，以此将管内溶液的pH值调整至中性状态，并再次加水定容至10ml刻度处。均匀摇晃溶液，后将纳氏试剂加入到比色管中，剂量以0.5ml为宜。再次均匀摇晃溶液，并放置超过5min。
将可见分光光度计的工作波长设置为420nm，并以实验用水为参照物，进行各具塞比色管内实验溶液的吸光度测定，并绘制出相应的标准曲线。测定获得的曲线数据如下：
（1）V（ml）：0.000、0.100、0.300、0.500、0.700、0.900、1.200；（2）C（μg）：0.000、2.000、6.000、10.000、14.000、18.000、24.000；（3）A-A0：0.000、0.038、0.110、0.188、0.256、0.332、0.431；（4）其他参数：A0=0.006、r=0.9997、a=0.0026、b=0.0181。
1.2.2实验样品的测定
首先，分别从串联吸收管的前管、后管处取出样品1.0ml，置于比色管中。按《工作场所空气有毒物质测定无机含氮化合物》第四条的规范要求，将吸收液加入到比色管当中，并于10.0ml刻度处停止。然后，再将预配置的纳氏试剂加入比色管，剂量为0.5ml，摇匀后观察样品溶液的颜色变化情况。结果显示，溶液颜色并未发生变化，此时用精密pH试纸检测溶液，发现溶液为酸性。
其后，分别从串联吸收管的前管、后管处取出样品1.0ml，加入到比色管中。将无氮蒸馏水加入到比色管当中，并于10.0ml刻度处停止。然后，按上一步骤将添加纳氏试剂，摇匀后观察样品溶液的颜色变化情况。此时，仍无黄色反应物生成，且溶液依旧为酸性[2]。
最后，分别从串联吸收管的前管、后管处取出样品1.0ml，加入到比色管中。先向比色管中加入无氮蒸馏水，于5.0ml刻度处停止。此时，向样品溶液中加入适量氢氧化钠溶液，将样品溶液的pH值调整至中性状态，并加水定容至10ml刻度。向比色管内加入0.5ml纳氏试剂，摇匀后观察样品溶液的颜色变化情况。结果显示，在此种实验处理方式下，样品溶液显色，即达到理想效果。静置该样品溶液5min以上待测。
1.2.3标准样品的测定
首先，选取氨标准样品10ml加入250ml容量瓶中，并用无氮蒸馏水定容至250ml刻度处。其后，选取氨标准样品溶液3ml加入到具塞比色管中，并加入吸收液，至5ml刻度处停止，再用水定容至10ml刻度处。加入配置好的纳氏试剂0.5ml，摇晃均匀后观察标准样品溶液的颜色变化情况。结果显示，标准样品溶液无颜色变化，pH值呈酸性。最后，采取与有效实验样品测定相同的方式，先加水至5ml处，利用氢氧化钠溶液进行pH值调整，再加水至10ml处。再加入0.5ml纳氏试剂。摇匀后发现，溶液显色明显，即纳氏试剂发挥作用，放置5min后等待测定。
1.3数据运算
采样体积的运算公式为
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。其中，V0为标准采样体积，单位为L；V为采样体积，单位为L；t为采样空气温度，单位为℃；P为采样空气压力，单位为kPa。空气中氨浓度的运算公式为
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。其中，C为空气氨含量，单位为mg/m3；m1与m2为吸收管内氨的含量。将实验数据代入到公式中进行运算，所得试验样品的C值分别为2.68、2.72、2.74、2.70以及2.72。本实验中应用批号为200530的氨标准样品的浓度值为2.71±0.12mg/L，五组数据都处在标准范围之内，可知实验方法可靠有效。
1.4实验讨论
从实验样品、标准样品的测定实践中可知，若仅采用《工作场所空气有毒物质测定无机含氮化合物》的规定方法进行溶液处理，将导致溶液呈现酸性，进而无法达到显色效果。究其原因，主要是氨和纳氏试剂只有在碱性条件下才能发生反应，生成黄色胶体物质。所以，在原实验方法中加入氢氧化钠溶液调整这一步骤，可有效改善样品溶液的pH值，从而保证纳氏试剂的有效运用，达到理想化的显色效果。基于此，在r=0.9997的标准曲线下进行多次实验，空气氨含量测定结果均处在2.71±0.12mg/L中，即表明这一改进措施稳定可行。
2 工作场所空气氨测定的改进建议
2.1空气氨采集方式的改进
现阶段，工作场所空气环境中氨含量测定实验的主流采集工具为大型气泡吸收管。但结合近几年来相关学界的研究进展来看，吸收管可有多种替代品，且能实现样品采集效率的提升。学者刘振林以溶剂解吸型硅胶管作为采集工具，以浓度为0.01mol/L的硫酸溶液为吸收液，测得采样效率高达100％，吸收效率在94.3％至98.6％之间，且样品保存期长达14日以上；学者尹江伟选用普通硅胶管与酸性硅胶管两种管具作为采集工具，以适宜浓度的甲烷磺酸作为吸收液，测得普通硅胶管的采样效率高达100％，酸性硅胶管的采样效率为98.1％左右，吸收液对氨的吸收效率为91.1％。但需要注意的是，普通硅胶管在空气氨测定中的使用效果不甚稳定，在2h后采样效率即由100％降至60％左右。而酸性硅胶管对样品的保存效果较好，可达15日以上。美国NIOSH机构在空气氨检测的研究中同样采取酸性硅胶管作为采集工具，并将样品保存环境的温度保持在5℃。结果显示，此类采集方式可达到延长样品保存期的效果，保存时长可达35日上。
基于以上，在工作场所空气氨的测定实践中，可尝试将大型气泡吸收管改用为硅胶管，以满足高效率、长时间的样品采集、保存与运输需求。
2.2空气氨显色方式的改进
在本文的实验分析中表明，将氢氧化钠溶液做为中和剂加入到样品溶液当中，可将样品溶液由酸性调整为中性，从而符合氨与纳氏试剂的反应条件，促成良好的显色效果。除此之外，据相关学界研究发现，利用其他中和剂、显色剂，也可解决溶液酸性不显色的问题。学者黄爱华将酒石酸钠溶液作为中和剂，加入到氨样品溶液当中，得到了良好的显色结果。在此背景下，氨含量实验测定结果的标准偏差处在0.55％至4％之间，回收率处在96％至105％之间，表明此类中和剂并不会对实验主体构成较大干扰；学者刘汉方改用乙酰丙酮、甲醛作为显色剂，在100℃条件下使其与
氨样品溶液发生反应，也可见溶液内生成黄颜色的化合物。同时，与纳氏试剂相比，乙酰丙酮甲醛试剂中并无氯化汞这一剧毒成分，因此更加安全，符合实验人员、实验环境的健康保障需求。
2.3空气氨测定方式的改进
除常用的分光光度法以外，还可用离子色谱法、电化学检测法等方法进行工作场所中空气氨含量的测定。其中，离子色谱法在西方发达国家的使用率高于分光光度法，并在近几年越来越多地出现在我国的环监环评实践中。学者张红辉以《工作场所空气有毒物质测定无机含氮化合物》为处理依据，采取阳离子分离柱分离的方式进行空气氨含量测定，所得实验结果的检出限为0.02μg/ml，远远低于传统的纳氏试剂分光光度法，具备更高的灵敏度。学者李红华采取阳离子色谱柱分离的方式进行空气氨含量测定，并选择浓度为15mmol/L的甲烷磺酸溶液作为吸收液，所得实验结果的检出限为0.10μg/ml，测定效果优于传统方法。由此可见，将离子色谱法作为工作场所空气氨含量检测的改进方法或替代方法，具有良好的可行性与可靠性。但需要注意的是，据相关研究表明，硅胶和浓硫酸的反应物会对离子色谱柱的实验效果产生负影响，因此若选择酸性硅胶管作为采集工具，仍以分光光度法为宜。
结论：总而言之，氨具有很强的毒害性，若其在生产、贮存、使用等过程中发生泄露，将对相应工作场所的空气环境造成严重污染，进而对场所内人员的生命安全构成极大威胁。所以，着力加强空气氨的测定技术质量具有重要意义。结合实验流程及结果来看，若严格依照相关规范进行溶液处理，将很难发挥出纳氏试剂的显色作用，进而对测定进程产生阻碍。此时，利用氢氧化钠溶液对样品溶液进行中和处理，可将溶液pH值调整至中性，从而保证测定的可靠性与准确性。在此基础上，结合学界研究进行采集方式、显色方式、测定方式的优化调整，也可达到有效的改进效果，为工作场所中空气氨的测定质量起到强化作用。
参考文献：
[1]陈志强.纳氏试剂分光光度法测定水样中氨氮的研究[J].科学技术创新，2020（11）：34-35.
[2]王惠香.纳氏试剂分光光度法与气相分子吸收光谱法测定氨氮[J].信息记录材料，2020，21（01）：26-28.