氨气是一种无色且带有强烈刺激性气味的气体，被广泛用于合成氨生产、化肥制造、合成纤维、制革、医药、塑料、染料及石油精炼等化工行业。但是，氨气对人体健康存在显著危害，其对上呼吸道具有强烈刺激作用，当浓度水平较高时，会灼伤与之接触的部位，引发呼吸道黏膜及肺泡损伤，进而导致支气管炎、肺炎和肺水肿等病症。氨气一旦被吸收进入血液，会导致全身组织缺氧，人若接触1750~4500mg·m−3的氨气30min，即会面临生命危险，当氨气质量浓度达到4500~7000mg·m−3时，人会立即死亡。此外，长期处于低浓度水平的氨气环境中可引发慢性肺疾病，我国《工业企业设计卫生标准》规定了车间空气中氨气的最高允许质量浓度为30mg·m−3。因此，检测工作场所空气中氨气的含量具有十分重要的意义。

目前工作场所空气中氨气的检测流程分为现场采样与样品分析两部分。现场采样常采用大型气泡吸收法收集工作场所空气中的氨气，但该方法存在所需吸收液用量大，大型气泡管易碎、不方便携带等缺点；样品分析方法主要有分光光度法、酸碱滴定法、离子选择电极法、离子色谱法、传感器法等。其中，酸碱滴定法易受外界因素干扰，在确定滴定终点时误差较大，并且不适用于微量分析；离子选择电极法中，氨气敏电极稳定性较差，膜电极易被污染，且对环境温度要求较高；离子色谱法成本高、耗时长，且对操作人员要求较高；传感器法测量结果的稳定性较差，量程范围窄，且易受环境中其他气体干扰。现有标准主要采用靛酚蓝分光光度法和纳氏试剂分光光度法，前者灵敏度高，但操作繁琐、容易造成污染，并且要求试剂现用现配；后者操作简单快捷，但所用纳氏试剂具有毒性，且含汞废液易污染生态环境。

综上，虽然工作场所空气中氨气的检测方法众多，但仍难以满足现场快速检测的要求。气体检测管作为一种重要的快速分析手段，其种类至今已达300多种，且准确度不断提高，部分种类的相对误差在10%以内，因此用于现场快速检测空气中有毒有害气体的检测管深受市场期待。由于进入市场的气体检测管质量和性能参差不齐，为了满足现场快速检测的市场需要，亟待研制一种携带方便、安全环保、灵敏快速、成本低廉的氨气检测管。研究人员采用自制的氨气快速检测管测定工作场所空气中氨气的含量，简化了采样过程以及样品分析过程，无需多种化学试剂和仪器，该方法具有操作简便、检测快速、成本低、无需维护等优点。

 

01试验部分

氨气的配制及质量浓度标定

氨气的配制

参照文献配制不同质量浓度的氨气。先排空氨气发生模拟箱内的气体，使其温度、湿度接近室内环境，分别取不同体积（2. 5，5，10，20，30，40，50μL）的氨水，通过氨水注入孔置于烧杯中，待氨水挥发，打开风机使氨气在模拟箱内混匀，得到含有不同质量浓度氨气的空气。

氨气质量浓度的标定

采用国家标准GB/T 18204.2— 2014《公共场所卫生检验方法 第2部分：化学污染物》中靛酚蓝分光光度法测定模拟箱内氨气的质量浓度，首先绘制标准曲线1，再对模拟箱中氨气质量浓度进行标定。

标准曲线1的绘制：向氨标准溶液系列的比色管中依次加入0.5mL水杨酸溶液、0.1mL亚硝基铁氰化钠溶液和0.1mL次氯酸钠，充分混匀，于25℃放置1h。将溶液置于1cm比色皿中，在波长697.5nm处，以水作为参比溶液，测定各溶液的吸光度。

模拟箱中氨气质量浓度的标定：将内含吸收液的大型气泡吸收管两端分别与大气采样器和模拟箱相连，设置采样时间10min，采集5L模拟箱中的气体，将该吸收液按上述测定氨标准溶液的方式，对吸收液进行显色并测定其吸光度。当吸收液的吸光度超出标准曲线的线性范围时，选择合适的稀释倍数对样品进行稀释后再分析。将配制的每种体积氨水产生的气体样品重复测定3次，取3次测定的平均值作为模拟箱内氨气的质量浓度，经拟合获得氨水体积与模拟箱内氨气质量浓度的线性关系。同时进行空白试验。

每一个氨质量浓度测定结束后，将模拟箱与通风橱环境相通，确保模拟箱内剩余氨气排出，避免影响下一个氨质量浓度的测定。

氨气快速检测管的制备

氨气快速检测管的制备流程主要分为以下3 个环节。

载体的处理

对SiO2进行筛 分，将筛分后的SiO2进行多次水洗，加入15%（体积分数）硫酸溶液，冷凝回流2h，用水洗涤至溶液pH为7，加入75%（体积分数）乙醇溶液，充分搅拌后抽滤，于干燥箱中干燥1.5h，得到SiO2载体。

指示粉的制备

取溴酚蓝，用水溶解，得到溴酚蓝溶液。取溴酚蓝溶液，加入SiO2载体和甘油，搅拌混合，于室温避光放置16h，弃去上清液，用无水乙醇多次洗涤后抽滤，即得指示粉。

氨气快速检测管的制备

参考文献改进氨气快速检测管的制备方法。将玻璃管用10%（体积分数）硫酸溶液浸泡12h，用大量水冲洗至溶液酸度为中性，于100℃烘干，置于干燥器中冷却待用。将玻璃管一端熔封后，在距离封口的2cm处加入一小段玻璃棉，然后填充少量变色硅胶防止空气中水分进入，将指示粉均匀装管，边装边敲打玻璃管至无空隙，装好后，再填充少量变色硅胶，用玻璃棉塞好上端，熔封，备用。该环节要在空气清洁的室内进行。

试验方法

使用小砂轮分别切断氨气快速检测管两端，将氨气快速检测管一端连接模拟箱采样孔或环境中空气，一端连接自动采样泵，如图1所示。启动采样泵，观察氨气快速检测管颜色变化。采样结束后，及时测量氨气快速检测管的变色长度，当氨气快速检测管的变色段与未变色段之间的界面不平整时，应读取变色界面沿管壁纵向最长段和最短段长度的平均值。对同一样品重复测定3次，计算氨气快速检测管变色长度的平均值。根据氨气快速检测管的变色长度对氨气含量进行测定，并依据GB/T 7230—2008《气体检测管装置》进行评价。

 

 02结果与讨论

2.1 模拟箱中氨气质量浓度的标定

按照测定氨标准溶液系列的吸光度，以氨的质量为横坐标，对应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线1。结果显示，氨质量在10.00μg以内与吸光度呈线性关系，线 性回归方程为y=0.08186x+0.05952，相关系数为0.9997。以该线性回归方程斜 率的倒数作为测定气体样品中氨气的计算因子Bs。

向模拟箱内注入不同体积的氨水，按照测定模拟箱中氨气的吸光度，按式（1）计算模拟箱内氨气的质量浓度，结果见表1。

表1 氨水产生氨气的质量浓度
Tab. 1 Mass concentration of ammonia gas generated by ammonia water

2.2 氨气快速检测管的变色性能

试验制备的氨气快速检测管实物如图2（a）所示，氨气快速检测管中指示粉呈棕黄色，当该检测管检测到氨气后，实物图如图2（b）所示，指示粉由棕黄色变成蓝紫色。

由图2可知，制备的氨气快速检测管在吸附氨气前后的颜色变化极为明显，变色界面整齐、清晰，符合国家标准GB/T 7230—2008中变色界面沿管壁纵向最长端与最短端长度之差不超过两者平均值20%的要求。该检测管用于氨气检测时，颜色变化迅速，采气与浓度水平指示可同时进行，检测总时间仅需100s，适合裸眼检测。

2.3 标准曲线

通过向模拟箱注入不同体积的氨水，获得不同的氨气质量浓度。按照试验方法，采用氨气快速检测管对含不同质量浓度（1.6，11.3，25.5，36.4，54.8，69.7mg·m−3）氨气的模拟箱进行检测，每个质量浓度重复测定3次，以氨气的质量浓度为横坐标，氨气快速检测管变色长度的平均值为纵坐标绘制标准曲线，同时在氨气快速检测管管壁上标记质量浓度刻度。结果显示，氨气的质量浓度在1.6~69.7mg·m−3内与氨气快速检测管变色长度呈线性关系，线性回归方程为y=0.4126x+2.673，相关系数为0.9926，说明该检测管可用于空气中氨气的检测。

2.4 精密度和准确度试验

用所研制的氨气快速检测管检测靛酚蓝分光光度法标定出的氨气质量浓度（11.3，25.5，36.4，54.8，69.7mg·m−3），每个浓度重复测定5 次，计算测定值、变异系数（CV）和测定值的相对误差（Er），结果见表2。

表 2 精密度和准确度试验结果( n=5 )

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

由表2可知：氨气快速检测管的CV均小于10%，符合国家标准GB/T 7230— 2008中CV不大于10%的要求，说明方法精密度良好；国家标准GB/T 7230— 2008规定，当检验测定范围1/3以下浓度的试验气体时，测定值的Er的绝对值在35%以内，当检验测定范围1/3以上浓度的试验气体时，测定值的Er的绝对值在25%以内，试验中氨气的质量浓度为11.3~69.7mg·m−3时，测定值的Er也符合国家标准中的要求，说明方法的准确度良好。

2.5 稳定性

将在室温下保存6个月后的氨气快速检测管用于检测氨气质量浓度为44.8mg·m−3的模拟箱，重复测定3次。结果显示，测定值为47.7mg·m−3，Er为6. 5%，说明该检测管可在室温条件下稳定保存6个月。

 

03试验结论

研究人员建立了一种可用于工作场所空气中氨气快速检测的新装置和新方法，制备的氨气快速检测管在检测过程中颜色变化明显，变色界面整齐、清晰，容易观察和测量，符合国家标准的要求，稳定性

良好。该方法操作简便，采样时间短，采气量少，检测总时间仅100s，可满足现场快速检测的需求。

 

来源：理化检验化学分册

关键词： 氨气 检测