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环境中有毒有害气休及其检测——氮气
【来源/作者】周世华 【更新日期】2017-07-07

一、污染来源

大气中氨(NH3)主要来源于自然界或人为的分解过程。自然界中氨是含氮有机物质腐败分解的最后产物。废弃有机物、未经处理的生活污水及工业废水中,都含有有机氮化合物(蛋白质及其降解产物),它们在微生物作用下均可分解生成氨。氨是化学工业的主要原料,广泛应用于化肥、炼焦、塑料、石油精炼、制药等行业中。这些工厂的废气和废水都含有氨。另外,大气氮气的固氮、土壤和水中的亚硝酸盐和硝酸盐的反硝化作用都可产生氨。

农业生产中施用氮肥,如氨水、铵肥和硝酸铵等挥发到大气或流失到水体均可造成氨的污染。城市空气中氨的浓度一般为1.4~7μg/m3

二、理化性质

氨为无色气体,有强烈的刺激气味。相对分子质量17.03,熔点一77.8℃,沸点一33.5℃,0℃时液态氨的相对密度为0.638。人对氨的嗅觉阈为O.5~1.0mg/m3。室温时在6~7atm(1atm=101.325kPa)下可以液化(临界温度132.4℃,临界压力112.2atm),也易被固化成雪状的固体。氨极易溶于水、乙醇和乙醚,氨的水溶液呈碱性。氨具有还原性,燃烧时其火焰稍带绿色,与空气混合的氨含量在16.5%~26.8%(按体积)时,能形成爆炸性气体。氨在高温时会分解成氮和氢,有催化剂存在时可被氧化成一氧化氮。氨由NH4+和NH3组成,两者之间的平衡受温度、pH值和离子强度的影响。温度和pH值增加有利于NH3的形成。

三、毒性作用

氨对眼睛、鼻黏膜及上呼吸道有强烈的刺激作用,其症状以氨的浓度、吸入时间及个人感受性等而有轻重。轻度中毒表现为鼻炎、咽炎、气管炎、支气管炎,对消化机能产生障碍,有时有血痰、耳聋、食道狭窄等症状。引起人类呼吸道刺激症状的最低浓度为27.78mg/m3。接触13400mg/m3的氨h可使人死亡。氨的生物半衰期小于20min,LC50(大鼠、吸人)为2780mg/m3(4h)。大多数对氨敏感的植物属于芥子类植物,接触2.1mg/m3的氨24h使15 %的叶片上产生斑点。它对水生生物的毒性是由非离子化的NH3造成的。NH3的浓度大于0.20mg/L时对某些种类的水生生物有毒性。在水中通人氯气进行杀菌的过程中,氯与氨反应能生成有毒性的氯胺,危害人体健康。

对于环境中氨的限量问题,NIOSH(美国国家劳动安全卫生研究所)推荐职业接触氨的最高浓度为45mg/m3(5min采样测定)。EPA(美国环境保护局)水质基准中建议:公共供水中0.5mg/L;淡水水生生物中最大氨浓度为O.02mg/L;海洋水生物最小有害作用浓度为0.01mg/L。

四、靛酚蓝比色法测定空气中氨

(一)原理

用稀硫酸吸收空气中氨,在亚硝基铁氰化钠及次氯酸钠存在下,与水杨酸生成蓝绿色靛酚蓝染料,比色定量。

(二)试剂配制

所有试剂均用无氨蒸馏水配制。

(1)吸收液 0.005mol/L硫酸溶液。吸取2.8mL硫酸加入水中,并用水稀释至1L。临用时,再用水稀释10倍。

(2)50g/L水杨酸溶液 称取10.0g水杨酸和10.0g柠檬酸钠,加水约50mL,再加55mL 2mol/L氢氧化钠溶液,用水稀释至200mL。此试剂稍呈黄色,室温下可稳定一个月。

(3)标准溶液 准确称量0.3142g经105℃干燥2h的氯化铵。用少量水溶解,移入100mL容量瓶中,用吸收液稀释至刻度。此溶液1.OOmL含1mg的氨。临用时,再用吸收液稀释成1.OOml,含1μg氨的标准溶液。

(三)采样

用一内装10mL吸收液的普通型气泡吸收管,以O.5L/min流量,采气10L。记录采样时的温度和大气压力。采样后,样品在室温下保存,在24h内分析测定。

(四)分析步骤

1、标准曲线的绘制

取7支比色管,依次加入标准溶液0.00、O.50mL、1.OOmL、2.OOmL、4.OOmL、6.OOmL和8.OOmL,再分别加入吸收液至10.OmL。于各管中加入0.5mL 5 %水杨酸溶液,再加入0.1mL1%亚硝基铁氰化钠溶液和O.1mL O.05mol/L次氯酸钠溶液,混匀。室温下放置1h。用10mm比色皿以水作参比,在波长697nm下测定各管溶液吸光度。以氨含量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线。以回归线斜率的倒数作为样品测定的计算因子Bs(μg)。

2、样品测定

采样后,用水补充至采样前吸收液的体积。按标准曲线绘制的操作步骤,测定吸光度。

在每批样品测定的同时,用未采样的吸收液,按相同的操作步骤作试剂空白测定。

如果样品溶液吸光度超过标准曲线的范围,则取部分样品溶液,用吸收液稀释后再进行分析。计算浓度时,应乘以样品溶液的稀释倍数。

参考资料:环境中有毒有害物质与分析检测


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