紫外荧光法测定环境空气中的SO2

冯永超， 胡 勇， 龚 玲， 彭 逸， 王海波

(重庆市环境监测中心，重庆 401147)



紫外荧光法测定环境空气中的SO2

冯永超， 胡 勇， 龚 玲， 彭 逸， 王海波

(重庆市环境监测中心，重庆 401147)

[目的]采用便携式紫外荧光仪测定环境空气中SO2浓度。[方法]将紫外荧光法应用于室外监测，研究其性能，并与甲醛法用标准气体样品和环境空气监测数据进行比较。[结果]当环境空气SO2浓度小于5μL/m3时，2种方法应采用绝对误差来评价；当环境空气SO2浓度大于5μL/m3时，2种方法有很好的相关性，其相对误差小于10%。[结论]紫外荧光法具有检测灵敏度高、实时性强、检测范围宽和重复性好等优点，可用于测定环境空气中SO2浓度。

环境空气；SO2; 紫外荧光法; 甲醛法；比对试验

SO2为环境空气中主要的污染物，是评价环境空气质量的常用指标，也是减排工作中最重要的污染指标之一。目前，环境空气中SO2的测定方法有甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法(HJ482—2009)、四氯汞盐吸收-副玫瑰苯胺分光光度法(HJ483—2009)以及《环境空气质量标准》(GB3095-2012)规定的紫外荧光法。

甲醛法与四氯汞钾法的精密度、准确度、选择性和检出限相近，但甲醛法未使用毒性大的含汞吸收液，目前被广泛采用。环境空气中SO2监测一般应取得季节代表性的7d有效数据，如采用甲醛法。采用便携式紫外荧光仪具有简便、快速、环保等优点，并能进行连续监测，获取更多的有效数据，为环评准确预测提供数据保障。目前，紫外荧光法监测环境空气SO2的研究很多,包括与甲醛法的比对研究[1-6]，但多局限于站房内环境空气的连续监测。笔者将便携式紫外荧光仪应用于户外监测，研究其性能，并与传统的甲醛法进行比对。

1　材料与方法

1.1原理紫外荧光法是基于分子发射光谱法。紫外光发出紫外光(190～230nm)通过214nm的滤光片，激发SO2分子使其成为激发态的SO2*; 当激发态SO2*分子返回到基态时,会产生荧光(240～420nm)。化学方程式见式(1)、(2)：

SO2+ hν (UV) →SO2*

(1)

SO2*→SO2+hν′

(2)

当SO2浓度相对较低时，荧光强度与SO2浓度呈线性关系。根据紫外荧光的原理,荧光总光强( I ) 与SO2浓度之间的关系可表示为：

I=kc

( 3)

式中，c表示SO2样气浓度,k 表示一定物质、一定测定条件下的比例系数。比例系数k一般与反应室的长度、温度、材料、SO2的吸收系数、空气分子质量、荧光的淬灭时间、荧光出口面积以及出口透镜的透过率等参数有关。当检测仪器系统确定后,在稳定条件下,这些参数也随之确定，k可视为常数。因此,式(3)表示的紫外荧光光强(I)与SO2样气浓度(c)呈线性关系，这是紫外荧光法进行定量检测的重要依据[7-8]。

1.2仪器设备和标准气体Thermo公司的43i脉冲荧光SO2分析仪，量程为0～ 500μL/m3。为检验分析仪器的检测性能，分别应用美国Thermo公司的Model111型零气发生器和Model146i型配气系统。

SO2标准气体来自于环境保护部标准样品研究所，浓度为100mL/m3，批号为0115147。

1.3与甲醛法比对试验2种方法对比试验基本参数见表1。

2　结果与分析

2.1仪器的基本技术指标

2.1.1多点校准。采用上述零气发生器和配气系统,分别配出了0、50、150、250、350和450μL/m3的SO2标气,并分别通入到系统中，结果见表2。由表2可知， 在SO2标气0～ 500μL/m3,相关系数、斜率和截距符合相关技术规范的要求，其线性方程Y=0.994X+1.768,R=0.999 9。分析仪检测得到的荧光光强与SO2标气的浓度具有很好的线性关系。

表1　2种方法对比试验基本参数

注：采样高度和环境均相同。

Note：Samplingheightandenvironmentarethesame.

表2　多点校准曲线

2.1.324h零点漂移和20%量程漂移。待仪器运行稳定后，通入零气标准气体，记录分析仪器零点稳定读数为Z始；然后通入20%量程标准气体，记录稳定读数M始。然后待分析仪器连续运行24h后重复上述操作，并分别记录稳定后读数，ZD=Z终-Z始，MSD=M终-M始，计算24h零点漂移和20%量程漂移(表4)。

表3　最低检出限和精密度

表4　24 h零点漂移和20%量程漂移

表5　2种方法标准气体对比

注：ND为未检出。

Note:NDStandsfornotdetected.

2.2与传统甲醛法在采集标准气体的对比分别用零气发生器和配气系统产生0和50μL/m3SO2的标准气体，30min后待系统稳定，用三通接头，一端接紫外荧光仪，另一端接甲醛法手工采样。 2种方法采样结果见表5。由表5可知，测零气时，2种方法的绝对误差小于1μL/m3；测50μL/m3标气时，2种方法的相对误差小于5%。

2.3与传统甲醛法在监测环境空气的对比由表6可知，当环境空气SO2浓度小于5μL/m3时，2种方法的相对误差虽然较大，但绝对误差均小于2μL/m3。考虑到甲醛法(HJ482—2009)最低检出限约2μL/m3[10]，紫外荧光法有更低的检出限，且SO2浓度太低，测量误差较大，因此，此种情况应采用绝对误差来评价；环境空气SO2浓度大于5μL/m3时，2种方法具有很好的相关性，其相对误差小于10%。

表6　2种方法环境空气对比

注：采样高度和环境均相同，环境温度为18～28 ℃，相对湿度RH40%～60%；ND为未检出。

Note：Thesamplingheightandenvironmentarethesame,environmenttemperatureis18-28℃,relativehumidityisRH40-60%;NDstandsfornotdetected.

3　结论

该研究结果表明，紫外荧光法具有检测灵敏度高、实时性强、检测范围宽和重复性好等特点。当环境空气SO2浓度小于5μL/m3时，紫外荧光法和甲醛法应采用绝对误差来评价。当环境空气SO2浓度大于5μL/m3时，在严格设定的试验条件下，2种方法有很好的相关性，其相对误差小于10%，数据等效。

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StudyonthePortableUltravioletFluorescenceAnalyzerforDeterminingSO2ConcentrationintheAmbientAir

FENGYong-chao,HUYong,GONGLingetal

(ChongqingEnvironmentMonitoringCenter,Chongqing401147)

[Objective]TheaimwastodetermineSO2concentrationintheambientairbyusingportableultravioletfluorescenceanalyzer.[Method]Themonitoringvaluefromtheultravioletfluorescenceandformaldehydeabsorbingmethodsbystandardgassamplingsandambientairwasdiscussedthroughcomparisonexperiment.[Result]TheresultsshowedthatthetwomethodshaveobviousdeviationexceptthroughtheabsoluteerrorevaluationwhentheconcentrationofSO2islessthan5μL/m2,whilethedeviationoftwomethodswaslessthan10%whentheconcentrationofSO2ismorethan5μL/m2.[Conclusion]Ultravioletfluorescencemethodhasadvantagesofhighsensitivity,real-time,widedetectionrangeandgoodrepeatability,whichcanbeusedfordeterminingSO2concentrationintheambientair.

Ambientair;SO2;Ultravioletfluorescencemethod;Formaldehydeabsorbing;Comparisonexperiment

重庆市环保局环保科技项目(环科字2015第14号)。

冯永超( 1982- ) ，男，湖北江陵人，工程师，硕士，从事环境监测方面的研究。

2016-05-20

S181.3

A

0517-6611(2016)18-037-03