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環境中有毒有害氣休及其檢測――氮氣
發布時間：2017-09-01
一、污染來源
大氣中氨(NH3)主要來源于自然界或人為的分解過程。自然界中氨是含氮有機物質腐敗分解的最后產物。廢棄有機物、未經處理的生活污水及工業廢水中，都含有有機氮化合物(蛋白質及其降解產物)，它們在微生物作用下均可分解生成氨。氨是化學工業的主要原料，廣泛應用于化肥、煉焦、塑料、石油精煉、制藥等行業中。這些工廠的廢氣和廢水都含有氨。另外，大氣氮氣的固氮、土壤和水中的亞硝酸鹽和硝酸鹽的反硝化作用都可產生氨。
農業生產中施用氮肥，如氨水、銨肥和硝酸銨等揮發到大氣或流失到水體均可造成氨的污染。城市空氣中氨的濃度一般為1.4～7μg／m3。
二、理化性質
氨為無色氣體，有強烈的刺激氣味。相對分子質量17.03，熔點一77.8℃，沸點一33．5℃，0℃時液態氨的相對密度為0.638。人對氨的嗅覺閾為O.5～1.0mg／m3。室溫時在6～7atm(1atm=101.325kPa)下可以液化(臨界溫度132.4℃，臨界壓力112.2atm)，也易被固化成雪狀的固體。氨極易溶于水、乙醇和乙醚，氨的水溶液呈堿性。氨具有還原性，燃燒時其火焰稍帶綠色，與空氣混合的氨含量在16.5％～26.8%(按體積)時，能形成爆炸性氣體。氨在高溫時會分解成氮和氫，有催化劑存在時可被氧化成一氧化氮。氨由NH4+和NH3組成，兩者之間的平衡受溫度、pH值和離子強度的影響。溫度和pH值增加有利于NH3的形成。
三、毒性作用
氨對眼睛、鼻黏膜及上呼吸道有強烈的刺激作用，其癥狀以氨的濃度、吸入時間及個人感受性等而有輕重。輕度中毒表現為鼻炎、咽炎、氣管炎、支氣管炎，對消化機能產生障礙，有時有血痰、耳聾、食道狹窄等癥狀。引起人類呼吸道刺激癥狀的最低濃度為27.78mg／m3。接觸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)為2780mg／m3(4h)。大多數對氨敏感的植物屬于芥子類植物，接觸2.1mg／m3的氨24h使15 %的葉片上產生斑點。它對水生生物的毒性是由非離子化的NH3造成的。NH3的濃度大于0．20mg／L時對某些種類的水生生物有毒性。在水中通人氯氣進行殺菌的過程中，氯與氨反應能生成有毒性的氯胺，危害人體健康。
對于環境中氨的限量問題，NIOSH(美國國家勞動安全衛生研究所)推薦職業接觸氨的最高濃度為45mg／m3(5min采樣測定)。EPA(美國環境保護局)水質基準中建議：公共供水中0.5mg／L；淡水水生生物中最大氨濃度為O.02mg／L；海洋水生物最小有害作用濃度為0.01mg／L。
四、靛酚藍比色法測定空氣中氨
(一)原理
用稀硫酸吸收空氣中氨，在亞硝基鐵氰化鈉及次氯酸鈉存在下，與水楊酸生成藍綠色靛酚藍染料，比色定量。
(二)試劑配制
所有試劑均用無氨蒸餾水配制。
(1)吸收液 0.005mol／L硫酸溶液。吸取2.8mL硫酸加入水中，并用水稀釋至1L。臨用時，再用水稀釋10倍。
(2)50g/L水楊酸溶液 稱取10.0g水楊酸和10.0g檸檬酸鈉，加水約50mL，再加55mL 2mol／L氫氧化鈉溶液，用水稀釋至200mL。此試劑稍呈黃色，室溫下可穩定一個月。
(3)標準溶液 準確稱量0.3142g經105℃干燥2h的氯化銨。用少量水溶解，移入100mL容量瓶中，用吸收液稀釋至刻度。此溶液1.OOmL含1mg的氨。臨用時，再用吸收液稀釋成1.OOml，含1μg氨的標準溶液。
(三)采樣
用一內裝10mL吸收液的普通型氣泡吸收管，以O.5L／min流量，采氣10L。記錄采樣時的溫度和大氣壓力。采樣后，樣品在室溫下保存，在24h內分析測定。
(四)分析步驟
1、標準曲線的繪制
取7支比色管，依次加入標準溶液0．00、O.50mL、1.OOmL、2.OOmL、4.OOmL、6.OOmL和8.OOmL，再分別加入吸收液至10.OmL。于各管中加入0.5mL 5 %水楊酸溶液，再加入0.1mL1％亞硝基鐵氰化鈉溶液和O.1mL O.05mol／L次氯酸鈉溶液，混勻。室溫下放置1h。用10mm比色皿以水作參比，在波長697nm下測定各管溶液吸光度。以氨含量(μg)為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。以回歸線斜率的倒數作為樣品測定的計算因子Bs(μg)。
2、樣品測定
采樣后，用水補充至采樣前吸收液的體積。按標準曲線繪制的操作步驟，測定吸光度。
在每批樣品測定的同時，用未采樣的吸收液，按相同的操作步驟作試劑空白測定。
如果樣品溶液吸光度超過標準曲線的范圍，則取部分樣品溶液，用吸收液稀釋后再進行分析。計算濃度時，應乘以樣品溶液的稀釋倍數。
參考資料：環境中有毒有害物質與分析檢測
