工作场所空气中氰化氢的国家标准检验方法是异烟酸—巴比妥酸分光光度法[1],按照现行的国家标准要求进行操作时,标准中要求使用的显色剂碱性太强,超出了显色的pH在5.6 ~6.0的条件范围,造成溶液不正常显色,出现显色异常现象,不能得到满意的实验结果。后经过对异烟酸—巴比妥酸、缓冲溶液的重新配制以及操作的一些改进后,取得了满意的效果。
1 材料与方法 1.1 原理空气中氰化氢用氢氧化钠溶液采集,在弱酸性溶液中,与氯胺T发生反应生成氯化氰,再与异烟酸发生反应并水解生成戊烯二醛酸,最后与巴比妥酸缩合成紫色化合物,在600 nm波长下测定。
1.2 仪器SP-722型分光光度计(上海光谱);3 mL小型气泡吸收管;气体采样器,流量范围0 ~3 L/min;10 mL具塞比色管;恒温水浴。
1.3 试剂吸收液:40g/L氢氧化钠溶液;酚酞溶液:溶解0.1g酚酞于50 mL 95%(V/V)乙醇中,用水稀释至100 mL;乙酸溶液10 ∶02,1 ∶20;缓冲液(pH=4.3):溶解136 g磷酸二氢钾(KH2PO4)于1 000 mL水中[2];氯胺T溶液:10 g/L,临用前配制;显色溶液:溶解1.0 g 异烟酸和1.0 g巴比妥酸于100 mL 12 g/L氢氧化钠溶液中,若有沉淀,则过滤。于棕色瓶中保存冰箱内[2];氢氧化钠:12 g/L;氰化氢(CN-)标准溶液:50 μg/mL,GBW(E)080115 中国计量科学研究院,标准物质编号11074;CN-标准使用溶液(1.0 μg/mL):取上述标准溶液2.00 mL,用40 g/L氢氧化钠溶液稀释定容至100 mL,混匀。
1.4 样品的采集、运输和保存在采样点,串联2个装有2.0 mL吸收液的小型气泡吸收管,以0.2 L/min的流量采集10 min空气样品。采样后,封闭吸收管进出气口,置于清洁的容器内运输和保存。样品在当天测定。
1.5 分析步骤 1.5.1 对照试验将装有2.0 mL吸收液的小型气泡吸收管带至采样点,除不采集空气样品外,其余操作同样品,作为样品的空白对照。
1.5.2 样品处理用采过样的吸收管中的吸收液洗涤进气管内壁3次,前后管各取1.0 mL样品溶液于具塞比色管中供测定。
1.5.3 标准曲线的绘制取6只10 mL具塞比色管,分别加入0.00、0.10、0.50、1.00、1.50和2.00 mL CN-标准溶液,加水至2.0 mL,配成0.00、0.10、0.50、1.00、1.50和2.00 μg CN-标准系列。向各标准系列管加1滴酚酞溶液,用乙酸溶液中和至酚酞退色;加1.5 mL缓冲溶液和0.2 mL氯胺T溶液,摇匀后,盖塞放置5 min;加2.5 mL显色溶液,加水至10 mL刻度。摇匀,于25℃~40℃水浴中放置30 min。取出,冷却后在600 nm波长下测量吸光度。每个浓度测定3次,以吸光度均值对CN-含量(μg)绘制标准曲线。
1.5.4 样品测定用测定标准系列的操作条件测定样品溶液和空白对照溶液;样品的吸光度减去空白对照的吸光度后,由标准曲线得出CN-的含量(μg)。
1.6 计算空气中的氰化氢质量浓度由公式(1)计算:
| $$C=\frac{2m}{{{V}_{0}}}$$ | (1) |
式中:C—空气中CN-的质量浓度,mg/m3;
m—样品管中CN-含量,μg;
2—前后管各取1.0 mL吸收液,倍数为2;
V0—换算成标准状况下的采样体积,L。
2 结果 2.1 标准曲线改进后的方法线性回归方程为y=0.332x+0.0169,相关系数r=0.9998(表 1)。
| CN-含量/μg | 吸光度值 | |
| 改进后的标准 曲线吸光度 | 改进前的标准 曲线吸光度 | |
| 0.10 | 0.045 | 0.034 |
| 0.50 | 0.186 | 0.166 |
| 1.00 | 0.355 | 0.310 |
| 1.50 | 0.513 | 0.452 |
| 2.00 | 0.679 | 0.593 |
2.2 方法的检出限和检测限
用吸光度为0.02时所对应的质量浓度为检出限[1],根据这要求得出本方法的检出限为0.05 μg/mL,氰化氢最低检出浓度为0.05 mg/m3(以采集2 L空气样品计),测定范围为0.05 ~2 μg/mL。
2.3 显色时间的确定分别取含0.10、1.00和2.00 μg的CN-比色管,加入显色剂后于10、15、20、25、30、35和40 min后测定吸光度,结果显示在30 min时吸光度基本稳定,而且数值最大,所以确定显色时间30 min即可(表 2)。
| 时间/min | 吸光度值/μg | ||
| 0.10 | 1.00 | 2.00 | |
| 10 | 0.098 | 0.277 | 0.565 |
| 15 | 0.026 | 0.333 | 0.612 |
| 20 | 0.025 | 0.341 | 0.644 |
| 25 | 0.038 | 0.350 | 0.659 |
| 30 | 0.046 | 0.356 | 0.674 |
| 35 | 0.034 | 0.340 | 0.675 |
| 40 | 0.021 | 0.299 | 0.676 |
2.4 精密度和准确度
分别向1份本底值为0.5 mg/m3样品中加入低、中、高3个质量浓度分别为0.20、0.70 和1.20 mg/m3的样品,连续测定6次(表 3),相对标准偏差分别为4.5、1.7和1.3,回收率为88.6%~91.8%。
| 本底值/ (mg/m3) | 加入浓度/ (mg/m3) | 回收浓度/ (mg/m3) | 平均值/ (mg/m3) | 平均回收 率/ % | 相对标准 偏差/ % |
| 0.5 | 0.2 | 0.59 0.62 0.64 0.58 0.65 0.63 | 0.62 | 88.6 | 4.5 |
| 0.5 | 0.7 | 1.12 1.08 1.09 1.10 1.07 1.11 | 1.10 | 91.7 | 1.7 |
| 0.5 | 1.2 | 1.57 1.56 1.60 1.55 1.57 1.54 | 1.56 | 91.8 | 1.3 |
2.5 氰化物检测方法比较
比较氰化物常用检测方法吡啶—巴比妥酸法、异烟酸—吡唑啉酮法、异烟酸—巴比妥酸法,不同方法检测条件略有差别[3-4](表 4)。
| 项目 | 吡啶—巴比妥酸法 | 异烟酸—吡唑啉酮法 | 异烟酸—巴比妥酸法 | 改进后异烟酸—巴比妥酸法 |
| 氧化剂 | 氯胺T | 氯胺T | 氯胺T | 氯胺T |
| 显色剂 | 吡啶、巴比妥酸 | 异烟酸、吡唑啉酮 | 异烟酸、巴比妥酸 | 异烟酸、巴比妥酸 |
| 显色条件 | 40℃,20 min | 25 ~40℃,40 min | 室温,20 min | 室温,30 min |
| 测定波长/nm | 580 | 638 | 600 | 600 |
| 最低检测质量/μg | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.05 |
| 特点 | 灵敏度高,受温度影响大吡啶有恶臭。 | 灵敏度较高,稳定性较好,试剂危害小,但需严格控制pH值,氯胺T质量要求高。 | 灵敏度较高,显色时间较短,试剂危害小,但温度影响较大。 | 同异烟酸—巴比妥酸法 |
3 讨论
现行的国家标准检验方法,存在以下3方面问题,配置显色溶液异烟酸—巴比妥酸的氢氧化钠浓度过高,加入后造成最终溶液的pH值不在显色剂合适的范围,出现显色异常;调节溶液pH的乙酸浓度太小,调节后溶液的总体积超出10 mL范围;磷酸盐缓冲溶液的缓冲能力不足。
按照现行的国家标准要求,显色剂是用质量浓度为40 g/L氢氧化钠溶液配制的。在加入2.5 mL显色剂以后,溶液pH=12.5,溶液碱性太强,超出了显色的pH在5.6 ~6.0[2]的条件范围,造成溶液不正常显色。参考生活饮用水标准检验方法,把显色剂的氢氧化钠质量浓度改为12 g/L,在加入2.5 mL显色剂后溶液的最终pH为6.3,pH符合正常的显色条件。
按照现行的国家标准要求,样品管和标准管先用水定容至5 mL,在用1 ∶20的乙酸调节时,由于吸收液的碱性太强,乙酸溶液加入量很大,最高的标准管需要滴加2.3 mL,在加入其它的各种试剂后,溶液的总体积达到11.5 mL,超出了10 mL比色管的最大刻度。将样品管和标准管先用水定容至2 mL,这样溶液加入各种试剂后,再用纯水定容至10 mL体积,保证了各管的体积一致。
按照现行的国家标准要求,缓冲溶液为溶液68.0 g磷酸二氢钾和7.6 g磷酸氢二钠于1 000 mL水中,在加入改进后的显色剂溶液最终的pH为6.8。改进后的缓冲溶液是溶解136 g磷酸二氢钾(KH2PO4)于1 000 mL水中,在加入显色剂后溶液最终的pH为6.2。通过两种缓冲溶液效果的比较,改进后的缓冲溶液pH值更接近最佳显色pH范围(5.6 ~6.0),通过两组数据对比(表 1),反映出改进后的测定吸光度明显高于改进前。
关于显色时间的要求,有的资料上介绍溶液在25℃显色15min可获最大吸光度[3],也有文献介绍在25~40℃需要显色40min[4],经过实验验证室温30min吸光值最大。
常用的氰化物检测方法有吡啶—巴比妥酸法、异烟酸—吡唑啉酮法、异烟酸—巴比妥酸法,将三种方法综合比较,以吡啶—巴比妥酸法最优[5]。关于作业场所空气中氰化物的检验方法改进的文章有很多,有文献介绍对4种氰化物测定方法进行优化比较[6],有的直接将吸收液的浓度减低[7],并没有深入的分析现行方法出现显色失败的原因。由
于作业场所空气检测的特殊性,很难对样品采集的环节进行回收试验,所以必须考虑到降低原来吸收液的浓度,会造成现场的氰化氢采集不完全等问题。本文对原来方法实验显色异常的问题进行了分析,提出了改进的方法,取得了满意的效果。
4 结论经过改进后的方法实验显色正常,结果稳定,能够得到满意的实验结果。
| [1] | 原中华人民共和国卫生部.GBZ/T 210.4-2008.职业卫生标准制定指南.公共场所空气中化学物质测定方法[S].北京:中国标准出版社,2008. |
| [2] | 陈亚妍. 生活饮用水规范注解[M]. 北京: 科学技术文献出版社, 2001. |
| [3] | 原中华人民共和国卫生部.GBZ/T 160.29-2004.工作场所空气有毒物质测定 无机含氮化合物[S].北京:中国标准出版社,2004. |
| [4] | 原中华人民共和国卫生部.GB/T 5750.5-2006.生活饮用水标准检验方法 无机非金属指标[S].北京:中国标准出版社,2007,16-18. |
| [5] | 张克荣, 康维钧, 张翼翔. 水质理化检验[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2010: 58-60. |
| [6] | 汪国秀, 叶戈弋, 陈文善. 车间空气中氰化氢和氰化物测定方法的研究[J]. 中国卫生检验杂志, 2007, 17(9): 1627–1628. |
| [7] | 金连, 黄郁秋, 苏笑丰. 工作场所空气中氰化氢和氰化物测定方法改进探讨[J]. 职业卫生与应急救援, 2009, 27(4): 216–217. |

