专利名称：基于被动采样的空气中微量臭氧浓度的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种环境中臭氧气体浓度的检测方法。本发明属于环境空气中低浓度污染气体检测领域，具体的说是一种基于被动采样的空气中微量臭氧气体浓度的检测方法。
背景技术：
臭氧通常在室温下呈浅蓝色，具有特殊的刺激性气味，浓度在10 20 μ g/m3下人鼻就可以明显闻到它的存在。臭氧对紫外到微波范围内的光辐射都会有吸收，但主要还是发生在220 300nm的波段内。地球上空约10 50公里处的臭氧层，就是利用这一特性来拦截来自太阳的大部分紫外线。由于臭氧具有强氧化性，当它与人体表面的细胞接触时， 会加速细胞的氧化过程，人体吸入高浓度的臭氧后，会产生一系列的健康危害，比如粘膜组织的疼痛和头疼等症状。光化学烟雾也会带来上述的不适症状。因此，研究近地层臭氧浓度的方法是更好地控制臭氧含量，避免光化学烟雾发生的必然要求，也是建立有效的臭氧污染预警机制，以降低臭氧超标引起的对人体及其它生命造成损害的基本前提。对改善城市空气质量，提高人民居住水平，促进社会的和谐发展具有重要的实际意义和应用价值。目前，空气中臭氧含量的常用检测方法有碘量法、分光光度法、化学发光法、电化学法等。但是这些方法由于存在干扰或操作复杂等原因，或多或少存在一些缺陷。如碘量法显色直观，无需贵重仪器，但易受到其它氧化剂如NO等物质的干扰，在需要精确检测时应扣除其它氧化物质的影响。应用广泛的分光光度法对大气中臭氧测定的方法已引起了学术界的争议，因为在大气中的其它化合物(气溶胶)也会吸收紫外可见光区的波，从而对结果会造成一定程度的影响。而用化学发光法(CL)采用的分析器(气体压缩泵)的重量很大，而且所用气体(乙烯或NO)本身就有很大潜在的危险。Schiavon er al (Schiavon G, et al.Electroanalyticalsensors for nonconducting media based on electrodes supported on perfluorinated ion-exchange membranes. Electroanalysis. 1997,9(6) 433-443)设计电流法气体传感器对测臭氧含量进行测定，这种传感器的对电极有多孔结构的金金属单质组成，而工作电极和采样器的气体充分接触。电极固载在阳离子交换薄膜 (Nafion 417)的表面层上，膜的另外一面和内部的电解质溶液(1M高氯酸水溶液)相互充分接触，对电极和参比电极全部固定在上述电解质溶液中，在外界0. 5V的外界电压下，进行电流依靠性测试(vs.饱和甘汞电极SCE，IM HClO4)。上述检测臭氧的方法的检测限(LOD) 为224ppbv，但是这个对于大气环境和室内环境中的臭氧检测室是不适合的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于被动采样的空气中微量臭氧气体浓度的检测方法，适于检测大气环境和室内环境中的微量臭氧的检测，可表征一段时间内的臭氧浓度的累积量和平均浓度。本发明的基于被动采样的空气中微量臭氧气体浓度的检测方法，包括以下步骤
a)、采用无动力扩散采样器被动采集臭氧；b)、采用超纯水提取待检测物硝酸根；c)、采用离子色谱系统检测，根据转换公式计算臭氧气体浓度。根据本发明，所述步骤a的采集时间为1 10天。优选的，所述步骤a的采集时间为3 8天。当采集时间为5天时，可检测环境中臭氧浓度范围为0. 0015 0. 59mg/M3，检测限为1. 2X 10_4mg/M3。根据本发明，所述无动力扩散采样器包括端盖、挡风网、放尘膜、接头、吸收膜、底膜、后盖等，所述吸收膜上含有采样浸渍吸收液；所述臭氧与所述采样浸渍吸收液反应生成所述待检测物硝酸根。根据本发明，所述浸渍吸收液含有0. l 0.5重量％的NaN02、10 20重量％的甘油。进一步地，还含有0. 1 0. 5重量％的1(2朋04。根据本发明，所述步骤b中将所述吸收膜置于超纯水超声提取所述待检测物。根据本发明，所述离子色谱系统以烷醇季铵功能基的阴离子交换色谱柱为分离柱，采用KOH体系淋洗液梯度淋洗。根据本发明，所述分离柱为IonPaCAG18和AS18。本方法是将滴加有采样浸渍吸收液的无动力扩散采样器放到需要测定臭氧浓度的环境中，利用臭氧的强氧化性将采样浸渍吸收液中的亚硝酸根氧化成硝酸根。采集一定时间后将采样器取出，用超纯水超声提取吸收液中的待检测物质，然后用离子色谱仪器进行定量检测硝酸根，然后根据转换公式计算空气中的臭氧含量。与传统臭氧检测方法相比， 本发明的方法简单易行，灵敏度高，检测限低，线性良好。具有很高的实际应用价值，非常适用于环境中臭氧气体的检测。
图1为硝酸根标准曲线图。图2为无动力扩散采样器的分解结构示意图。图3为在12hr内检测样品的谱图。图4为甘油含量对采样效果的影响。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。本发明人经过广泛而深入的研究，发现采用无动力扩散采样器采集臭氧；再采用离子色谱系统检测硝酸根，根据转换公式计算臭氧气体浓度。具有灵敏度高，检测限低，线性较好的优势。在此基础上，本发明人完成了本发明。通用方法在本发明的实施例中，所使用的离子色谱系统包括进样系统、分离系统、检测系统及数据处理系统。除另有说明，采用IonPacAS18(4X250mm)+AG18(4X50mm)色谱柱， 1. Oml/min的流速，30°C柱温，采用KOH淋洗液发生器梯度淋洗，洗脱程序如表1所示，根据保留时间确定硝酸根的浓度。
根据下式计算臭氧的浓度c = m/(aXt)其中，c为臭氧浓度(mg/m3)，m为采样量(mg)，t为采样时间(h)，a为转换系数 (空气中的臭氧气体被吸收后是以硝酸根的形式被检测到，臭氧分子的质量是硝酸根离子的64/78，因此公式内设置转换系数，经试验确定为0. 705X 10_3m3/h)表1 Dionex-320梯度洗脱程序
权利要求
1.一种基于被动采样的空气中微量臭氧浓度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤a)、采用无动力扩散采样器被动采集臭氧；b)、采用超纯水提取待检测物硝酸根；C)、采用离子色谱系统检测，根据转换公式计算臭氧浓度。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤a的采集时间为1 10天。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述步骤a的采集时间为3 8天。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤a的采集时间为5天，可检测环境中臭氧浓度范围为0. 0015 0. 59mg/M3，检测限为1. 2X 10_4mg/M3。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述无动力扩散采样器包括端盖、挡风网、防尘膜、接头、吸收膜、底膜、后盖，所述吸收膜上含有采样浸渍吸收液；所述臭氧与所述浸渍吸收液发生化学反应生成所述待检测物硝酸根。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述采样浸渍吸收液含有0.1 0. 5 重量％的NaNO2、10 20重量％的甘油。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述浸渍吸收液含有0.1 0. 5重量％的 K2HPO4。
8.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述步骤b中将所述吸收层置于超纯水超声提取所述待检测物。
9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述离子色谱系统以烷醇季铵功能基的阴离子交换色谱柱为分离柱，采用KOH体系淋洗液梯度淋洗。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述分离柱为IonPacAG18和AS18。
全文摘要
本发明公开了一种基于被动采样的空气中微量臭氧浓度的检测方法，包括以下步骤采用无动力扩散采样器被动采集臭氧，利用臭氧的强氧化性将采样浸渍吸收液中的亚硝酸根氧化成硝酸根；采用超纯水提取待检测物硝酸根；采用离子色谱系统检测，根据转换公式计算臭氧气体浓度。该方法简单易行，灵敏度高，检测限低，线性良好，具有很高的实际应用价值。
文档编号G01N30/88GK102221592SQ20111007895
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者丁卉, 刘菊, 吴来明, 徐方圆, 施超欧, 王文佳, 王晓香, 王荣, 解玉林, 贺伟 申请人:上海博物馆, 华东理工大学