氨氣是一種無色且?guī)в袕娏掖碳ば詺馕兜臍怏w，被廣泛用于合成氨生產(chǎn)、化肥制造、合成纖維、制革、醫(yī)藥、塑料、染料及石油精煉等化工行業(yè)。但是，氨氣對人體健康存在顯著危害，其對上呼吸道具有強烈刺激作用，當(dāng)濃度水平較高時，會灼傷與之接觸的部位，引發(fā)呼吸道黏膜及肺泡損傷，進而導(dǎo)致支氣管炎、肺炎和肺水腫等病癥。氨氣一旦被吸收進入血液，會導(dǎo)致全身組織缺氧，人若接觸1750~4500mg·m−3的氨氣30min，即會面臨生命危險，當(dāng)氨氣質(zhì)量濃度達到4500~7000mg·m−3時，人會立即死亡。此外，長期處于低濃度水平的氨氣環(huán)境中可引發(fā)慢性肺疾病，我國《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了車間空氣中氨氣的最高允許質(zhì)量濃度為30mg·m−3。因此，檢測工作場所空氣中氨氣的含量具有十分重要的意義。

目前工作場所空氣中氨氣的檢測流程分為現(xiàn)場采樣與樣品分析兩部分。現(xiàn)場采樣常采用大型氣泡吸收法收集工作場所空氣中的氨氣，但該方法存在所需吸收液用量大，大型氣泡管易碎、不方便攜帶等缺點；樣品分析方法主要有分光光度法、酸堿滴定法、離子選擇電極法、離子色譜法、傳感器法等。其中，酸堿滴定法易受外界因素干擾，在確定滴定終點時誤差較大，并且不適用于微量分析；離子選擇電極法中，氨氣敏電極穩(wěn)定性較差，膜電極易被污染，且對環(huán)境溫度要求較高；離子色譜法成本高、耗時長，且對操作人員要求較高；傳感器法測量結(jié)果的穩(wěn)定性較差，量程范圍窄，且易受環(huán)境中其他氣體干擾。現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要采用靛酚藍分光光度法和納氏試劑分光光度法，前者靈敏度高，但操作繁瑣、容易造成污染，并且要求試劑現(xiàn)用現(xiàn)配；后者操作簡單快捷，但所用納氏試劑具有毒性，且含汞廢液易污染生態(tài)環(huán)境。

綜上，雖然工作場所空氣中氨氣的檢測方法眾多，但仍難以滿足現(xiàn)場快速檢測的要求。氣體檢測管作為一種重要的快速分析手段，其種類至今已達300多種，且準(zhǔn)確度不斷提高，部分種類的相對誤差在10%以內(nèi)，因此用于現(xiàn)場快速檢測空氣中有毒有害氣體的檢測管深受市場期待。由于進入市場的氣體檢測管質(zhì)量和性能參差不齊，為了滿足現(xiàn)場快速檢測的市場需要，亟待研制一種攜帶方便、安全環(huán)保、靈敏快速、成本低廉的氨氣檢測管。研究人員采用自制的氨氣快速檢測管測定工作場所空氣中氨氣的含量，簡化了采樣過程以及樣品分析過程，無需多種化學(xué)試劑和儀器，該方法具有操作簡便、檢測快速、成本低、無需維護等優(yōu)點。

01試驗部分

氨氣的配制及質(zhì)量濃度標(biāo)定

氨氣的配制

參照文獻配制不同質(zhì)量濃度的氨氣。先排空氨氣發(fā)生模擬箱內(nèi)的氣體，使其溫度、濕度接近室內(nèi)環(huán)境，分別取不同體積（2. 5，5，10，20，30，40，50μL）的氨水，通過氨水注入孔置于燒杯中，待氨水揮發(fā)，打開風(fēng)機使氨氣在模擬箱內(nèi)混勻，得到含有不同質(zhì)量濃度氨氣的空氣。

氨氣質(zhì)量濃度的標(biāo)定

采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18204.2— 2014《公共場所衛(wèi)生檢驗方法 第2部分：化學(xué)污染物》中靛酚藍分光光度法測定模擬箱內(nèi)氨氣的質(zhì)量濃度，首先繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線1，再對模擬箱中氨氣質(zhì)量濃度進行標(biāo)定。

標(biāo)準(zhǔn)曲線1的繪制：向氨標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的比色管中依次加入0.5mL水楊酸溶液、0.1mL亞硝基鐵氰化鈉溶液和0.1mL次氯酸鈉，充分混勻，于25℃放置1h。將溶液置于1cm比色皿中，在波長697.5nm處，以水作為參比溶液，測定各溶液的吸光度。

模擬箱中氨氣質(zhì)量濃度的標(biāo)定：將內(nèi)含吸收液的大型氣泡吸收管兩端分別與大氣采樣器和模擬箱相連，設(shè)置采樣時間10min，采集5L模擬箱中的氣體，將該吸收液按上述測定氨標(biāo)準(zhǔn)溶液的方式，對吸收液進行顯色并測定其吸光度。當(dāng)吸收液的吸光度超出標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍時，選擇合適的稀釋倍數(shù)對樣品進行稀釋后再分析。將配制的每種體積氨水產(chǎn)生的氣體樣品重復(fù)測定3次，取3次測定的平均值作為模擬箱內(nèi)氨氣的質(zhì)量濃度，經(jīng)擬合獲得氨水體積與模擬箱內(nèi)氨氣質(zhì)量濃度的線性關(guān)系。同時進行空白試驗。

每一個氨質(zhì)量濃度測定結(jié)束后，將模擬箱與通風(fēng)櫥環(huán)境相通，確保模擬箱內(nèi)剩余氨氣排出，避免影響下一個氨質(zhì)量濃度的測定。

氨氣快速檢測管的制備

氨氣快速檢測管的制備流程主要分為以下3 個環(huán)節(jié)。

載體的處理

對SiO2進行篩 分，將篩分后的SiO2進行多次水洗，加入15%（體積分數(shù)）硫酸溶液，冷凝回流2h，用水洗滌至溶液pH為7，加入75%（體積分數(shù)）乙醇溶液，充分攪拌后抽濾，于干燥箱中干燥1.5h，得到SiO2載體。

指示粉的制備

取溴酚藍，用水溶解，得到溴酚藍溶液。取溴酚藍溶液，加入SiO2載體和甘油，攪拌混合，于室溫避光放置16h，棄去上清液，用無水乙醇多次洗滌后抽濾，即得指示粉。

氨氣快速檢測管的制備

參考文獻改進氨氣快速檢測管的制備方法。將玻璃管用10%（體積分數(shù)）硫酸溶液浸泡12h，用大量水沖洗至溶液酸度為中性，于100℃烘干，置于干燥器中冷卻待用。將玻璃管一端熔封后，在距離封口的2cm處加入一小段玻璃棉，然后填充少量變色硅膠防止空氣中水分進入，將指示粉均勻裝管，邊裝邊敲打玻璃管至無空隙，裝好后，再填充少量變色硅膠，用玻璃棉塞好上端，熔封，備用。該環(huán)節(jié)要在空氣清潔的室內(nèi)進行。

試驗方法

使用小砂輪分別切斷氨氣快速檢測管兩端，將氨氣快速檢測管一端連接模擬箱采樣孔或環(huán)境中空氣，一端連接自動采樣泵，如圖1所示。啟動采樣泵，觀察氨氣快速檢測管顏色變化。采樣結(jié)束后，及時測量氨氣快速檢測管的變色長度，當(dāng)氨氣快速檢測管的變色段與未變色段之間的界面不平整時，應(yīng)讀取變色界面沿管壁縱向最長段和最短段長度的平均值。對同一樣品重復(fù)測定3次，計算氨氣快速檢測管變色長度的平均值。根據(jù)氨氣快速檢測管的變色長度對氨氣含量進行測定，并依據(jù)GB/T 7230—2008《氣體檢測管裝置》進行評價。

 02結(jié)果與討論

2.1 模擬箱中氨氣質(zhì)量濃度的標(biāo)定

按照測定氨標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的吸光度，以氨的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線1。結(jié)果顯示，氨質(zhì)量在10.00μg以內(nèi)與吸光度呈線性關(guān)系，線 性回歸方程為y=0.08186x+0.05952，相關(guān)系數(shù)為0.9997。以該線性回歸方程斜 率的倒數(shù)作為測定氣體樣品中氨氣的計算因子Bs。

向模擬箱內(nèi)注入不同體積的氨水，按照測定模擬箱中氨氣的吸光度，按式（1）計算模擬箱內(nèi)氨氣的質(zhì)量濃度，結(jié)果見表1。

表1 氨水產(chǎn)生氨氣的質(zhì)量濃度
Tab. 1 Mass concentration of ammonia gas generated by ammonia water

2.2 氨氣快速檢測管的變色性能

試驗制備的氨氣快速檢測管實物如圖2（a）所示，氨氣快速檢測管中指示粉呈棕黃色，當(dāng)該檢測管檢測到氨氣后，實物圖如圖2（b）所示，指示粉由棕黃色變成藍紫色。

由圖2可知，制備的氨氣快速檢測管在吸附氨氣前后的顏色變化極為明顯，變色界面整齊、清晰，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7230—2008中變色界面沿管壁縱向最長端與最短端長度之差不超過兩者平均值20%的要求。該檢測管用于氨氣檢測時，顏色變化迅速，采氣與濃度水平指示可同時進行，檢測總時間僅需100s，適合裸眼檢測。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

通過向模擬箱注入不同體積的氨水，獲得不同的氨氣質(zhì)量濃度。按照試驗方法，采用氨氣快速檢測管對含不同質(zhì)量濃度（1.6，11.3，25.5，36.4，54.8，69.7mg·m−3）氨氣的模擬箱進行檢測，每個質(zhì)量濃度重復(fù)測定3次，以氨氣的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，氨氣快速檢測管變色長度的平均值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，同時在氨氣快速檢測管管壁上標(biāo)記質(zhì)量濃度刻度。結(jié)果顯示，氨氣的質(zhì)量濃度在1.6~69.7mg·m−3內(nèi)與氨氣快速檢測管變色長度呈線性關(guān)系，線性回歸方程為y=0.4126x+2.673，相關(guān)系數(shù)為0.9926，說明該檢測管可用于空氣中氨氣的檢測。

2.4 精密度和準(zhǔn)確度試驗

用所研制的氨氣快速檢測管檢測靛酚藍分光光度法標(biāo)定出的氨氣質(zhì)量濃度（11.3，25.5，36.4，54.8，69.7mg·m−3），每個濃度重復(fù)測定5 次，計算測定值、變異系數(shù)（CV）和測定值的相對誤差（Er），結(jié)果見表2。

表 2 精密度和準(zhǔn)確度試驗結(jié)果( n=5 )

Tab. 2 Results of tests for precision and accuracy (n=5)

由表2可知：氨氣快速檢測管的CV均小于10%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7230— 2008中CV不大于10%的要求，說明方法精密度良好；國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7230— 2008規(guī)定，當(dāng)檢驗測定范圍1/3以下濃度的試驗氣體時，測定值的Er的絕對值在35%以內(nèi)，當(dāng)檢驗測定范圍1/3以上濃度的試驗氣體時，測定值的Er的絕對值在25%以內(nèi)，試驗中氨氣的質(zhì)量濃度為11.3~69.7mg·m−3時，測定值的Er也符合國家標(biāo)準(zhǔn)中的要求，說明方法的準(zhǔn)確度良好。

2.5 穩(wěn)定性

將在室溫下保存6個月后的氨氣快速檢測管用于檢測氨氣質(zhì)量濃度為44.8mg·m−3的模擬箱，重復(fù)測定3次。結(jié)果顯示，測定值為47.7mg·m−3，Er為6. 5%，說明該檢測管可在室溫條件下穩(wěn)定保存6個月。

03試驗結(jié)論

研究人員建立了一種可用于工作場所空氣中氨氣快速檢測的新裝置和新方法，制備的氨氣快速檢測管在檢測過程中顏色變化明顯，變色界面整齊、清晰，容易觀察和測量，符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，穩(wěn)定性

良好。該方法操作簡便，采樣時間短，采氣量少，檢測總時間僅100s，可滿足現(xiàn)場快速檢測的需求。