密閉環(huán)境是指與外界空氣隔離，自成空氣控制系統(tǒng)的空間，比如艦船、潛艇、載人飛船、地下工事等。密閉環(huán)境空間狹小，人員密集，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，人體活動(dòng)與代謝及設(shè)備材料等都會(huì)釋放出有害氣體，致使密閉環(huán)境空氣受到污染，對(duì)空間內(nèi)的人員設(shè)備產(chǎn)生危害。開展密閉環(huán)境污染物治理和空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)首先需要準(zhǔn)確測(cè)定污染物的濃度，即建立適用于密閉環(huán)境中特定污染物的分析方法。密閉環(huán)境中的電解水制氧設(shè)備會(huì)產(chǎn)生堿性氣溶膠，具有刺激性和腐蝕性，工作人員吸入堿性氣溶膠，可引起化學(xué)性上呼吸道炎，且儀器設(shè)備的金屬表面會(huì)被堿性氣溶膠所侵蝕等。堿性氣溶膠是直徑小于10μm的氫氧化鈉、碳酸鈉以及碳酸氫鈉等固體或液體微粒在空氣中的懸浮物，其含量通常以氫氧化鈉計(jì)。

針對(duì)堿性氣溶膠或氫氧化鈉的分析方法很多，目前國(guó)軍標(biāo)采用目視比色法，用濾膜采集空氣中的堿性氣溶膠后轉(zhuǎn)移到溶液中，可呈現(xiàn)一定的酸堿度，用指示劑顯色后，以不同酸堿度的溶液制作系列標(biāo)準(zhǔn)比色管，用樣品管與標(biāo)準(zhǔn)管目視比色進(jìn)行定量。該方法不僅受人為因素影響較大，而且消耗試劑多，操作繁瑣；環(huán)境空氣方面的分析方法主要有化學(xué)分析法和儀器分析法。化學(xué)分析法是以酸堿中和滴定為基礎(chǔ)的容量法，用濾膜采集氫氧化鈉后溶于水，加入過量的鹽酸之后，以甲基紅為指示劑，用四硼酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液反滴定過量的鹽酸，計(jì)算出空氣中氫氧化鈉的濃度。該方法步驟繁瑣，測(cè)定周期長(zhǎng)，容易帶來污染和損失；儀器分析法包括離子色譜法、原子吸收法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，是通過濾膜采集金屬鈉及其化合物，經(jīng)萃取或消解，測(cè)定樣品溶液中金屬鈉的含量，計(jì)算得到空氣中氫氧化鈉的含量，但是測(cè)定易受到環(huán)境空氣中氯化鈉的干擾，原子吸收法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法還會(huì)因金屬鈉的易電離特性受到其它元素的干擾；密閉環(huán)境內(nèi)堿性氣溶膠大多數(shù)組分含量較低，需要采樣后送到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析，容易因采樣、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)生誤差，而現(xiàn)場(chǎng)分析能完全消除這種誤差，得到準(zhǔn)確結(jié)果，并且對(duì)潛艇等密閉環(huán)境，要求在采樣和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程中避免引入二次污染。因此有必要建立一種環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單、滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的分析方法。

在大氣氣溶膠的酸堿性分析中，有研究采用濾膜采集氣溶膠，經(jīng)洗脫后測(cè)定萃取液的pH值來判斷氣溶膠的酸堿性。該方法操作簡(jiǎn)單，但是目前報(bào)道中僅根據(jù)萃取液的pH值來判斷氣溶膠的酸堿性，沒有進(jìn)一步對(duì)氣溶膠中氫離子和氫氧根離子含量進(jìn)行計(jì)算。因此，筆者借鑒大氣氣溶膠的酸堿性研究，由溶液中pH值與氫離子的關(guān)系，氫離子與氫氧根離子濃度的關(guān)系，建立萃取液pH值與氣溶膠中氫氧化鈉含量的關(guān)系方程。將密閉環(huán)境空氣中的堿性氣溶膠采集到濾膜中，用水洗脫，測(cè)定溶液的pH值，根據(jù)公式計(jì)算得出空氣中堿性氣溶膠（氫氧化鈉）的含量。該方法操作簡(jiǎn)單、高效，采樣和測(cè)試過程中均不會(huì)造成二次污染，測(cè)試儀器（pH計(jì)）便于攜帶，可應(yīng)用于密閉環(huán)境中堿性氣溶膠的測(cè)定中。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

酸度計(jì)：FE28型，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。氣體采樣泵：IFC-2型，北京勞動(dòng)保護(hù)研究所。恒溫振蕩器：SHA-B型，常州恩培儀器制造有限公司。比色管：25mL，天津天玻玻璃儀器有限公司。玻璃纖維濾膜：孔徑為0.45μm，英國(guó)Whatman石英濾膜：孔徑為0.3μm，瑞典Munktell公司。聚四氟乙烯濾膜：孔徑為0.45μm，英國(guó)Whatman公司。過氯乙烯濾膜：孔徑為0.45μm，北京賽福萊博科技有限公司。氫氧化鈉：優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為通過蒸餾去除二氧化碳的去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將直徑為40mm的玻璃纖維濾膜固定于氣體采樣泵上，以10L/min的等速采樣方式抽取300L空氣。將采集樣品后的濾膜剪碎，置于25mL比色管中，準(zhǔn)確加入水20mL，于25℃恒溫振蕩器中劇烈振蕩1min，立即使用酸度計(jì)測(cè)定樣品溶液的pH值。

2 結(jié)果與討論

2.1 理論計(jì)算公式驗(yàn)證

25℃的條件下，根據(jù)稀溶液pH值與氫離子濃度c(H+)的關(guān)系，氫離子c(H+)與氫氧根離子濃度c(OH-)的關(guān)系進(jìn)行理論計(jì)算公式的推導(dǎo)，建立pH值與溶液中氫氧化鈉含量m(NaOH)的關(guān)系方程，即式(1)。

式中：m(NaOH)—溶液中氫氧化鈉質(zhì)量；

M(NaOH)——氫氧化鈉的相對(duì)分子質(zhì)量。

為了驗(yàn)證式(1)的可行性，在盛有20mL實(shí)驗(yàn)用水的比色管中加入不同質(zhì)量的氫氧化鈉，通過測(cè)定溶液的pH值，由式(1)計(jì)算得出溶液中氫氧化鈉的質(zhì)量。氫氧化鈉的回收試驗(yàn)結(jié)果列于表1。

由表1結(jié)果可知，根據(jù)式(1)計(jì)算得到的氫氧化鈉的回收率為86.3%～97.1%，說明根據(jù)樣品溶液的pH值計(jì)算得出氫氧化鈉含量的方法可行。

2.2 采樣方法的選擇

目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)中對(duì)堿性氣溶膠、金屬鈉和堿霧的采樣主要采用濾膜和吸收液。經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比，兩者的測(cè)定結(jié)果無顯著性差異。采用稀硫酸吸收法采樣，相對(duì)簡(jiǎn)單，可省略濾膜法繁瑣的前處理工序。但吸收液采樣易對(duì)潛艇等密閉環(huán)境造成二次污染，有一定的安全隱患，并且樣品不易保存和運(yùn)輸。采用濾膜法進(jìn)行采樣，雖然濾膜需要進(jìn)行洗脫處理，但是不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，并且易于保存和運(yùn)輸。因此選擇采用濾膜法進(jìn)行采樣。

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