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，設備運轉，人體活動與代謝及設備材料等都會釋放出有害氣體，致使密閉環(huán)境空氣受到污染，對空間內的人員設備產生危害。開展密閉環(huán)境污染物治理和空氣質量評價首先需要準確測定污染物的濃度，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備會產生堿性氣溶膠，具有刺激性和腐蝕性，工作人員吸入堿性氣溶膠，可引起化學性上呼吸道炎，且儀器設備的金屬表面會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。

針對堿性氣溶膠或氫氧化鈉的分析方法很多，目前國軍標采用目視比色法，用濾膜采集空氣中的堿性氣溶膠后轉移到溶液中，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準比色管，用樣品管與標準管目視比色進行定量。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分析法和儀器分析法。化學分析法是以酸堿中和滴定為基礎的容量法，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，用四硼酸鈉標準溶液反滴定過量的鹽酸，計算出空氣中氫氧化鈉的濃度。該方法步驟繁瑣，測定周期長，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，經萃取或消解，測定樣品溶液中金屬鈉的含量，計算得到空氣中氫氧化鈉的含量，但是測定易受到環(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)境內堿性氣溶膠大多數(shù)組分含量較低，需要采樣后送到實驗室檢測分析，容易因采樣、儲存和運輸?shù)犬a生誤差，而現(xiàn)場分析能完全消除這種誤差，得到準確結果，并且對潛艇等密閉環(huán)境，要求在采樣和現(xiàn)場測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、操作簡單、滿足現(xiàn)場測試的分析方法。

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，經洗脫后測定萃取液的pH值來判斷氣溶膠的酸堿性。該方法操作簡單，但是目前報道中僅根據(jù)萃取液的pH值來判斷氣溶膠的酸堿性，沒有進一步對氣溶膠中氫離子和氫氧根離子含量進行計算。因此，筆者借鑒大氣氣溶膠的酸堿性研究，由溶液中pH值與氫離子的關系，氫離子與氫氧根離子濃度的關系，建立萃取液pH值與氣溶膠中氫氧化鈉含量的關系方程。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，測定溶液的pH值，根據(jù)公式計算得出空氣中堿性氣溶膠（氫氧化鈉）的含量。該方法操作簡單、高效，采樣和測試過程中均不會造成二次污染，測試儀器（pH計）便于攜帶，可應用于密閉環(huán)境中堿性氣溶膠的測定中。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

酸度計：FE28型，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。氣體采樣泵：IFC-2型，北京勞動保護研究所。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)級純，國藥集團化學試劑有限公司。實驗用水為通過蒸餾去除二氧化碳的去離子水。

1.2 實驗方法

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，立即使用酸度計測定樣品溶液的pH值。

2 結果與討論

2.1 理論計算公式驗證

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

式中：m(NaOH)—溶液中氫氧化鈉質量；

M(NaOH)——氫氧化鈉的相對分子質量。

為了驗證式(1)的可行性，在盛有20mL實驗用水的比色管中加入不同質量的氫氧化鈉，通過測定溶液的pH值，由式(1)計算得出溶液中氫氧化鈉的質量。氫氧化鈉的回收試驗結果列于表1。

由表1結果可知，根據(jù)式(1)計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

目前相關標準和文獻中對堿性氣溶膠、金屬鈉和堿霧的采樣主要采用濾膜和吸收液。經試驗對比，兩者的測定結果無顯著性差異。采用稀硫酸吸收法采樣，相對簡單，可省略濾膜法繁瑣的前處理工序。但吸收液采樣易對潛艇等密閉環(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輸。采用濾膜法進行采樣，雖然濾膜需要進行洗脫處理，但是不會對環(huán)境造成二次污染，并且易于保存和運輸。因此選擇采用濾膜法進行采樣。

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