室内环境二氧化硫浓度测定分析

刘潮清 肖璐 彭阳

江西环境工程职业学院 江西 赣州 341000

人们一天中大部分的时间都是在各种室内环境度过，因此，室内空气质量的优劣关乎着每个人的健康。由于装修等原因，室内污染问题甚至有时比室外的空气问题更为严重，通常存在着有机和无机等多种污染物。室内污染物除了关注度高的苯和甲醛外，还有二氧化硫、氨、臭氧等，由于环境中某些金属氧化物的催化作用，二氧化硫容易被氧化成三氧化硫，三氧化硫具有很强的吸湿性，与水汽接触后会生成刺激作用较二氧化硫强10倍的硫酸雾，这是酸雨形成的主要原因；对于人体健康而言，二氧化硫易与人体黏膜表面的水分化合生成亚硫酸、硫酸，有强烈的刺激作用，容易引起流泡、眼刺痛、咳嗽、流涕。大量吸入二氧化硫可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息[1]。

为此，《室内空气中二氧化硫卫生标准》(GB/T 17097-1997)中规定，二氧化硫在室内空气中每日允许的平均最高浓度值为0.24mg/m3；《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)中规定，室内空气中二氧化硫一小时均值≤0.5mg/m3。现依据《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1-2012）[2]的要求，对选择《室内空气质量标准》要求的检测方法：甲醛吸收- 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)测定室内二氧化硫浓度时的不确定度进行分析。

1 测量方法及测量过程

1.1 测量依据

按照环境空气中二氧化硫的标准测定方法：甲醛吸收- 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)对室内环境空气中二氧化硫的测量不确定度进行计算。

1.2 方法原理

甲醛缓冲溶液吸收室内空气中的二氧化硫，生成稳定的加成产物，加入氢氧化钠使其分解，释放出的二氧化硫与副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫红色化合物，此产物在波长577nm处有最大吸收，用分光光度计测量其吸光度，对比标准曲线可计算得到空气中二氧化硫含量。

1.3 主要仪器设备

UV2550型分光光度计（岛津），2020型空气采样器（崂应）。

1.4 样品采集

使用多孔玻板吸收管，装入10ml 甲醛缓冲溶液，采样过程流量调至0.5L/min ，采气45min，吸收液温度维持在23℃至29℃。

1.5 标准曲线绘制

取6支10ml具塞比色管，按顺序依次编号，分别加入二氧化硫标准溶液（1.00μg/ml）0ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、5.00ml、8.00ml，再用甲醛缓冲吸收液将其体积补齐至10.00ml，接着在各管中分别加入0.5ml氨磺酸钠溶液和0.5ml氢氧化钠溶液，混匀。然后在各管中依次迅速加入1.00ml PRA溶液，立即加塞混匀后放入恒温水浴装置中显色。以水为参比，用10mm比色皿，在波长577nm处，测量吸光度，结果如表1所示。

表1 标准曲线绘制记录

采用最小二乘法拟合得到二氧化硫标准曲线的回归方程

式中：y=A-A0，标准溶液吸光度与试剂空白吸光度之差；

x—二氧化硫含量，μg；

b—回归方程的斜率；

a—回归方程的截距。

经计算：回归方程 y=0.0423x-0.0022，R=0.9997

1.6 样品测定

采样后，将样品溶液转移至10ml具塞比色管中，用少量甲醛缓冲吸收液多次洗涤吸收管，洗液一并转入比色管中并稀释至标线。加入0.5ml氨磺酸钠溶液，混匀，放置10min，消除氮氧化物的干扰，依据绘制标准曲线的步骤测定样品吸光度。

1.7 空白试验

用10mL吸收液代替样品溶液，按绘制标准曲线测量步骤进行分光光度测定。

2 数学模型

二氧化硫含量通过样品的吸光度值反推得到，由测量方法和数学模型分析，二氧化硫含量的不确定度来源为：吸光度值引入的不确定度、曲线斜率引入的不确定度和曲线截距引入的不确定度，则合成标准不确定度为：

3 分量相对标准不确定度的计算

3.1 吸光度值相对标准不确定的计算（u(y)）

吸光度值的不确定度主要考虑来自采样器、分光光度计、二氧化硫标准样品和测量重复性的影响[3]。

（1）采样器的相对标准不确定度

实验过程使用的为崂应2020型空气采样器，经国家计量部门校准，校准结果的不确定度为1.0%（k=2），则采样器的相对标准不确定度µ1为0.005。

（2） 分光光度计的相对标准不确定度

实验过程使用的为岛津UV2550型分光光计，经国家计量部门校准，校准结果的不确定度为0.4%（k=2），则分光光度计的相对标准不确定度µ2为0.002。

（3） 二氧化硫标准溶液的相对不确定度

二氧化硫标准溶液由环保部标准样品研究所生产，为B类不确定度，其不确定度为3%（k=2），二氧化硫标准溶液的相对不确定度µ3为0.0006。

（4）二氧化硫标准使用液配制过程的相对标准不确定度

使用10.00mL移液管和250mL容量瓶配制二氧化硫标准使用液，其中单标线吸管(A 级)：10±0.018mL，按均匀分布考虑，包含因子K=3；容量瓶(A级)：250±0.16mL按均匀分布考虑，包含因子K= 3。引起的相对标准不确定度u4：

（5）测量重复性的相对标准不确定度

重复测量标准曲线上高、中、低三点的标准溶液数次，取其中最大的标准偏差，作为测量重复性不确定度。检测时，对每个样品测量一次。

表2 测量重复性检测数值及标准偏差

由表2可知，测量重复性的标准不确定u5=0.045 所以，吸光度值的标准不确定度

3.2 斜率的标准不确定度

经计算，斜率的标准不确定度结果µ(b)为0.0018。

3.3 截距的标准不确定度

经计算，截距的标准不确定度结果µ(a)为0.0017。

4 不确定度计算

4.1 合成不确定计算

经上述分析计算，将各分量不确定度值代入计算可得合成不确定度：

4.2 单位体积检测值的标准不确定度

按照甲醛吸收- 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)要求，采集环境空气样品22.5L，则单位体积检测值的标准不确定度为：

4.3 扩展不确定度

取k=2，则扩展不确定度

5 结束语

按照甲醛吸收 - 副玫瑰苯胺分光光度法(HJ 482-2009)检测室内空气中二氧化硫含量，浓度值为0.356mg/m3时，其扩展不确定为0.013mg/m3。