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氮化氢(一)
【来源/作者】周世红 【更新日期】2017-08-08

一、污染来源

氟化氢(HF)主要来源于火山活动,含高氟温泉,干旱和半干旱地带的土壤、含氟岩石风化释放以及在化石燃料燃烧和铝冶炼过程,钢厂和磷酸、磷肥生产厂及砖瓦制造行业排出的废气中。此外,在电镀、铸造、焊接等金属加工业及玻璃、陶瓷、农药等生产厂排放的废水中,有较多量氟化物被释放进入水体。

二、理化性质

氟化氢(HF)是无色、有强烈臭味和腐蚀性的气体。相对分子质量20.01,相对密度0.991g/L,熔点一83.10C,沸点19.5℃。在空气中能与水蒸气形成溶液微滴而发烟,呈气雾状形态存在。易溶于水形成氢氟酸,呈弱酸性(pKa=3.2)。完全干燥的氟化物对多数金属不起作用,也不和金属氧化物起反应。但氟化氢的水溶液能与许多金属反应生成氟化物,例如在pH<7的水中,F易与Ca2+、Mg2+、A13+、Fe3+等络合生成MgF+,CaF+等。氟化氢还能腐蚀石英、玻璃器皿等,其水溶液常用于蚀刻玻璃。

三、毒性作用

氟化氢对人体是一种全身性毒物。主要由呼吸道吸入,氟化氢和氢氟酸的大面积灼伤可引起氟骨病。人在氟化氢400~430mg/m3浓度下可引起急性中毒致死,100mg/m3能耐受1min,50mg/m3感觉皮肤刺痛、黏膜刺激,26mg/m3能耐受数分钟。急性氟中毒的主要症状有呕吐、腹痛、痉挛、虚脱、麻痹、口渴、发汗、运动亢进、体温上升,并伴有口、咽喉、食道、胃的溃疡以及胃出血、肺出血、心内膜下出血、脑充血、全身浮肿等病变。HF嗅觉阈为0.03mg/m3,长期吸入低浓度的HF,能影响各组织器官的正常生理功能,如牙酸蚀症、牙龈出血、干燥性鼻炎、鼻出血、嗅觉减退及咽喉炎、慢性支气管炎等,甚至引起慢性氟中毒(氟骨症)。较常见的是慢性中毒,以牙齿和骨骼病变为主。前者称为氟斑牙,主要由于氟影响牙齿釉棱晶的形成,使棱晶质和棱晶间质出现缺陷形成斑点和腐蚀,并有色素沉着,呈现黄色、褐色或黑色,牙齿容易磨损、破碎或脱落。骨骼病变属于氟骨病,主要表现为腰腿痛,关节强硬,上下肢弯吐,拱腰驼背,严重者发生骨折。

研究表明,氟可以和体内的钙、镁、锰等离子结合,抑制许多种酶,如琥珀酸脱氢酶、乌头酸酶、烯醇化酶等,使三羧酸循环发生障碍,糖原合成受阻,使血糖降低,三磷酸腺苷形成减少,引起头昏、头痛,肌肉软弱无力,耐力降低等症状;同时,骨细胞因能量供应不足,可造成骨细胞营养不良。氟化钙可抑制骨磷酸化酶,使骨中钙代谢紊乱,钙的吸收和积蓄过程减缓,并可从骨组织中游离出来,导致形成氟骨症、斑釉齿症。氟也能影响中枢神经正常活动,使记忆力减退,精神不振,易疲劳,失眠。同时对内分泌系统也有抑制作用。此外,对造血系统(贫血)、泌尿系统、心血管系统(可促成动脉、冠状动脉硬化和心肌炎)等也有影响。

空气中含氟量过多对牲畜和植物也可产生危害。含30~40mg/kg氟化物的草料对牛有剧毒,但对羊、猪等家畜较轻微。植物通过根部汲取土壤溶液中的氟化氢,当溶液中含氟超过1.5mg/L时,不但危害作物,还会在作物中累积。如受氟污染田地中种植的小麦会有发芽率低、叶子枯黄等症状。玉米对氟具有较强的富集能力。

四、离子选择电极法测定空气中氟化物含量

(一)原理

空气中气态及颗粒态氟化物通过两层串联的滤膜时,其中的颗粒物被第一层加热干燥的滤膜阻留,气态氟则被第二层浸渍氢氧化钠溶液的滤膜采集。被滤膜收集的氟化物,溶解在缓冲溶液中制成样品溶液,以氟离子选择电极测量电位值,其电位与氟离子活度的对数成线性关系。通过一次标准加入法计算样液中的氟离子含量。

(二)试剂配制

(1)无氟水 在每升蒸馏水中加lg氢氧化钠及0.1g氯化铝进行重蒸馏,取其中间蒸馏部分的水,即为无氟水。其他试剂配制所用水均为无氟水。

(2)浸渍液称取8g氢氧化钠(优级纯)溶于水中,加20mL丙三醇,再用水稀释至1L,用以浸制滤纸。

(3)滤料

①乙酸纤维和硝酸纤维的混合滤料,直径约为40mm,孔径为2~3μm,作为第一层滤料采集颗粒态氟。

②直径约为40mm,孔径为5μm浸有氢氧化钠的醋酸纤维和硝酸纤维的混合滤料,作为第二层滤料采集气态氟。

(4)浸渍滤膜要求每张滤膜的空白值平均含氟量低于O.2μg。

(5)缓冲溶液A称取59g柠檬酸钠及20g硝酸钾于1L容量瓶中,加800mL水溶解,加入3mL溴甲酚绿指示剂,用0.1mol/L盐酸溶液中和至指示剂刚变为蓝绿色(此时pH值为5.5左右),用水稀释至刻度。

(6)缓冲溶液B取500mL缓冲液A于1L容量瓶中,加入5.0mL氟化钠标准溶液C(1mL含10μgF),用水稀释至刻度。

(7)标准溶液

①标准溶液A。准确称取1.1050g 110℃干燥2h的氟化钠(优级纯),溶解于少量水中,移入1L容量瓶,加水稀释至刻度,此溶液1.00mL含500/μg氟的标准溶液。

②标准溶液B。精确量取10.00mL标准溶液A,于100mL容量瓶中用水稀释至刻度,此溶液1.00mL含50μg氟的标准溶液。

③标准溶液C。准确量取20.00mL标准溶液B,于100mL容量瓶中用水稀释至刻度,此溶液1.00mL含10μg氟的标准溶液。

参考资料:环境中有毒有害物质与分析检测


【关键词】氟化氢,氢氟酸,氮化氢,国家标准物质网 

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