主题：【分享】二氧化硫校准曲线疑难问题分析研究

原文由 zyl3367898(zyl3367898) 发表:
我做空气中二氧化硫多次，遇到许多问题，写了这篇文章，文章已发表在《农产品质量与安全》2011年第6期P36页，现拿出来与大家分享。

二氧化硫校准曲线疑难问题分析研究

                     

张艳丽  王景蕊  宋保军

鹤壁市农产品质量安全监测检验中心，鹤壁458030



空气中二氧化硫含量是进行环境监测和无公害农产品产地认定时的一个必测项目，对工农业生产有重要意义。新发布实施的环境标准HJ482-2009《环境空气  二氧化硫的测定  甲醛吸收－副玫瑰苯胺分光光度法》对空气中二氧化硫校准曲线的斜率、截距、拟合度、试剂空白都做了严格要求，规定斜率必须在0.042±0.004之间，截距要小于0.005，拟合度要大于0.998，试剂空白吸光度要小于0.060。对分析人员技术要求较高。本论文对能影响这条校准曲线的诸多因素显色温度、显色时间、氢氧化钠纯度、盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、蒸馏水质量进行了详细分析研究。

一、实验部分

（一）仪器  UV-1700紫外分光光度计，DZKW-S-4电热恒温水浴锅。

（二）主要试剂  新煮沸冷却的蒸馏水；氢氧化钠溶液（1.5mol/L）：称取6.0g优级纯NaOH，溶于100mL水中；环已二胺四乙酸二钠溶液（0.05 mol/L）：称取1.82g反式1，2-环已二胺四乙酸二钠，加入氢氧化钠溶液（1.5mol/L）6.5mL，用水稀释到100mL；盐酸副玫瑰苯胺贮备液：购买天津市化学试剂研究所新出厂的0.2%盐酸副玫瑰苯胺溶液。

（三）校准曲线的绘制  取16支10mL具塞比色管，分A、B两组，每组7支，分别对应编号。A组各个管内分别吸取0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00mL二氧化硫标准溶液（浓度为0.0000010g/mL），再分别加入甲醛缓冲吸收液，与二氧化硫标准溶液共10mL。在A组各管中分别加入0.5mL氨磺酸钠溶液和0.5mL氢氧化钠溶液，混匀。在B组各管中分别加入1.00mLPRA溶液。

将A组各管的溶液迅速地全部倒入对应编号并盛有PRA溶液的B管中，立即加塞混匀后放入恒温水浴装置中显色。在波长577nm处，用10mm比色皿，以水为参比测量吸光度。以空白校正后各管的吸光度为纵坐标，以二氧化硫的质量浓度（mg/10L）为横坐标，用最小二乘法建立校准曲线的回归方程。

二、      结果与论讨

（一）二氧化硫标液配制中的误差分析  二氧化硫标液配制中的误差主要来自天平称量过程。环境保护行业标准HJ482-2009要求配制的亚硫酸钠溶液中二氧化硫的浓度为0.00032~0.00040g/mL。但在实际操作过程中，标定的二氧化硫浓度易出现高于0.00040g/mL或低于0.00032g/mL。标准要求称取0.2g亚硫酸钠使用十分之一天平，而十分之一天平误差较大，质量为0.15g到0.24g之间的亚硫酸钠，在十分之一天平上的读数都是0.2克，最大绝对误差接近0.05g，仅此一步就可能带来25%的相对偏差。

当操作人员使用更高量度的天平，则将大幅度减少因天平称量而带来的误差。称样量与校准曲线的斜率关系表见表1，如表1所示，当使用百分之一天平时，称量的绝对误差小于0.005g，相对偏差将控制在2.5%之内，而当采用千分之一天平时，相对偏差将控制在0.25%之内。因此，改用百分之一或以上天平称取亚硫酸钠，标定时二氧化硫的含量即能满足标准的要求。

 

表1：称样量与校准曲线的斜率关系表

	称样量（g）	绝对误差(g)	相对误差（%）	斜率范围
十分之一	0.2	≤0.05	≤25	0.0330～0.0500
百分之一	0.20	≤0.005	≤2.5	0.0360～0.0480
千分之一	0.200	≤0.0005	≤0.25	0.0380～0.0450
万分之一	0.2000	≤0.00005	≤0.025	0.0390～0.0440

（二）影响试剂空白的主要因素

1.  蒸馏水质量对试剂空白值的影响。冷却后的水不宜放置时间过长，表2给出了不同放置时间下蒸馏水的空白值。如表2所示，蒸馏水在放置的4小时内，其空白值的最大值为0.052，而放置1天后，其空白值升至0.060以上。因此，配制试剂溶液所用的蒸馏水，尽量用新煮沸后冷却的蒸馏水；如果没有新煮沸的蒸馏水，最长不能超过1天。

表2：蒸馏水的放置时间与试剂空白值关系表

	新煮沸冷却	1小时	2小时	4小时	1天
水浴显色温度℃	15℃	15℃	15℃	15℃	15℃
水浴显色时间min	15	15	15	15	15
空白值范围A	0.048-0.051	0.048-0.052	0.048-0.052	0.048-0.052	0.060-0.065
空白值均值A	0.050	0.051	0.051	0.052	0.063

2. NaOH对试剂空白值的影响。环境保护行业标准HJ482-2009推荐用分析纯的NaOH。但在实际操作过程中发现，用分析纯NaOH配制溶液时，测定空白值非常高，高达0.179，而换用优级纯的NaOH时，空白值会明显降低。此外，由于NaOH极易吸收空气中的SO₂和水，NaOH放置时间的长短对试剂空白也有很大影响。在实验室内，我们测定了两瓶不同生产年度的NaOH的空白值，发现2003年出厂的NaOH空白值高，为0.080；而2008年出厂的NaOH空白值则为0.040，能够满足方法的要求。因此，为降低剂空白，尽量选择近年生产的NaOH。

3.盐酸副玫瑰苯胺（ PRA）对试剂空白值的影响。实验室提纯的PRA有时因纯度不够高或放置时间长、保存不妥等原因会导致空白值升高。通过试验，使用新出厂的PRA试剂，空白值能达到分析方法的要求。

4.甲醛缓冲吸收液对试剂空白值的影响。甲醛缓冲吸收液如果放置时间过长，会吸收空气中的二氧化硫，导致空白值升高。通过试验，甲醛缓冲吸收液在临用时现配，并采用新煮沸冷却的蒸馏水配制，空白值能达到分析方法的要求。

5.环已二胺四乙酸二钠溶液对试剂空白值的影响。环已二胺四乙酸二钠溶液要用反式1，2-环已二胺四乙酸二钠配制。实验时若发现称取的1.82g环已二胺四乙酸二钠在6.5mL氢氧化钠溶液中不能完全溶解时，即可以判断所用的环已二胺四乙酸二钠非反式的，通过测定，空白值吸光度能高达0.318，不能满足试验的要求。反之，反式1，2-环已二胺四乙酸二钠在氢氧化钠溶液里可迅速溶解，空白值低，能满足试验的要求。

（三）校准曲线斜率低的原因分析

1.  PRA对斜率的影响。如表3所示，不同纯度的PRA对斜率有较大的影响。放置时间长、保存不当的PRA会使校准曲线的斜率降低。试验结果见表3：（请明确表中放置时间长，是指几天，还是几个月？）

                    表3 不同纯度的PRA对斜率的影响

	温度15℃			温度20℃			温度30℃
放置时间长（开口15个月后）的PRA所做的校准曲线的斜率	0.026	0.030	0.027	0.033	0.030	0.029	0.036	0.037	0.033
放置时间长（开口15个月后）的PRA所做的校准曲线的平均斜率	0.028			0.031			0.035
新购买的PRA所做的校准曲线的斜率	0.042	0.041	0.043	0.042	0.041	0.044	0.043	0.039	0.042
新购买的PRA所做的校准曲线的平均斜率	0.042			0.042			0.041

2. A管倒入B管对斜率的影响。在全部试验条件均等同的情况下，在操作过程中将盛有标准溶液、氨磺酸钠及氢氧化钠溶液的A管溶液较快地倒入强酸性PRA溶液（B管）中，斜率高。如将PRA溶液直接加到碱性的A管中，斜率低。相关系数无甚变化。（原因是：A管中的氢氧化钠会使稳定的羟甲基磺酸加成化合物分解，释放出二氧化硫，溶液呈碱性。A管倒入B管，反应的瞬间溶液呈酸性，利于显色；PRA直接加入A管，反应的瞬间溶液呈碱性，不利于显色，在加塞前还会导致二氧化硫逃逸，造成吸收值偏低。）试验结果见表4。

                    表4 两种方法的比较结果

操作程序	所得校准曲线	相关系数
A管倒入B管中	y=0.0428x+0.0008	r=0.9998
PRA直接加入A管	y=0.0397x+0.0016	r=0.9990

3. 显色温度及显色时间对斜率的影响。

在空调实验室中，模拟四季不同的室温，如果水浴锅与紫外分光光度计分处两个实验室，应注意水浴锅温度与安放紫外分光光度计的室内温度不应超过3℃。在25℃-30℃高温显色时，发色快，褪色也快，应事先做好各项准备工作，测定吸光值时，操作要准确、敏捷，不要超过显色溶液的稳定时间，以免校准曲线斜率偏低。

4. 加塞摇匀对斜率的影响。A组比色管尽量选用一致的，便于观察刻度和摇匀。每加完一种溶液，都要加塞摇匀。当A管加入NaOH溶液后，NaOH溶液能使SO₂被甲醛溶液吸收后所生成的稳定的羟甲基磺酸加速分解，释放出SO₂，如不及时盖塞，SO₂易逸出比色管进入空气，导致校准曲线斜率偏低。盖塞后要及时摇匀，充分让NaOH加速化合物分解，全部释放出SO₂，以得到准确的斜率值。

表5 加塞与不加塞的比较结果

操作程序	所得校准曲线	相关系数
加塞	y=0.0428x+0.0008	R=0.9998
不加塞	y=0.0386x+0.0056	R=0.9988

（四）校准曲线准截距高的原因分析  在计算校准曲线的截距时，一定要将各个标准溶液的吸光度值减去0管的吸光度值，再参与计算截距。否则校准曲线的截距会高于要求的0.005。在做校准曲线时，如果有的浓度点吸光度值偏高或偏低，也会导致截距高。所以在做校准曲线时，吸标准溶液一定要准确。

（五）校准曲线相关系数不够高的原因分析。

（1） 比色管和比色皿要清洗干净。每次使用前，都要用盐酸--乙醇清洗液浸泡，使用时用纯水清洗，再用气流烘干或凉干。防止比色管和比色皿受污染，影响相关系数。

（2） 吸标准溶液要准确。在做标准曲线分别吸取标准溶液时，要用一根吸量管来吸取，不要多根吸量管混用，因为管与管之间是有误差的。越细的吸量管，误差越小，可选用2.00mL的刻度吸管进行多次吸取。用吸管吸取标准溶液时，要用标准溶液冲洗吸管3次，让标准溶液布满吸管，再移取标准溶液。吸甲醛缓冲液时，也要这样操作。

（六）误差分析  A管倒入B管对斜率的误差分析：在全部试验条件均等同的情况下，在操作过程中将5组盛有标准溶液、氨磺酸钠及氢氧化钠溶液的A管溶液较快地倒入强酸性PRA溶液（B管）中，所得校准曲线的斜率分别为0.0418、0.0429、0.0423、0.0415、0.0437；将PRA溶液直接加到5组碱性的A管中，斜率分别为0.0371、0.0389、0.0391、0.0406、0.0420，两种情况下的误差分析见下表6。

表6  A管倒入B管对斜率的误差分析

序号	A管倒入B管时斜率	PRA直接加入A管时斜率	斜率平均值		斜率极差		斜率相对标准偏差（%）
			A管倒入B管	PRA加入A管	A管倒入B管	PRA加入A管	A管倒入B管	PRA加入A管
1	0.0418	0.0371	0.0424	0.0397	0.0022	0.0049	2.078	4.199
2	0.0429	0.0389
3	0.0423	0.0391
4	0.0415	0.0406
5	0.0437	0.0420

三、结论

综上所述，试剂空白是决定标准曲线好坏的重要因素，而影响试剂空白值大小的因素有很多，主要包括蒸馏水质量、NaOH纯度、盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、甲醛缓冲吸收液放置时间等；校准曲线斜率的影响因素有：盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、显色温度及显色时间、操作步骤顺序等。按本文的注意事项和操作要点，可以快速准确地做出校准曲线，有力地促进工农业生产。





参考文献：

[1] 环境保护部发布，HJ482-2009 环境空气二氧化硫的测定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法 . 北京：中国环境科学出版社，2009：1-7

[2] 国家环境保护局空气与气监测分析方法编写组，空气和废气监测分析方法[M]北京：中国环境科学出版社，第四版2009：114-120

[3] 大学化学系分析化学教研室编，分析化学手册 第一分册：基础知识与安全知识[M] 北京：化学工业出版社，第二版1997：569-570

作者简介：张艳丽(1971-) ,工程师,从事农产品检测工作。E-mail：zyl3367898@163.com。

原文由 zyl3367898(zyl3367898) 发表:
我做空气中二氧化硫多次，遇到许多问题，写了这篇文章，文章已发表在《农产品质量与安全》2011年第6期P36页，现拿出来与大家分享。

二氧化硫校准曲线疑难问题分析研究

                   

张艳丽王景蕊宋保军

鹤壁市农产品质量安全监测检验中心，鹤壁458030



空气中二氧化硫含量是进行环境监测和无公害农产品产地认定时的一个必测项目，对工农业生产有重要意义。新发布实施的环境标准HJ482-2009《环境空气二氧化硫的测定甲醛吸收－副玫瑰苯胺分光光度法》对空气中二氧化硫校准曲线的斜率、截距、拟合度、试剂空白都做了严格要求，规定斜率必须在0.042±0.004之间，截距要小于0.005，拟合度要大于0.998，试剂空白吸光度要小于0.060。对分析人员技术要求较高。本论文对能影响这条校准曲线的诸多因素显色温度、显色时间、氢氧化钠纯度、盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、蒸馏水质量进行了详细分析研究。

一、实验部分

（一）仪器  UV-1700紫外分光光度计，DZKW-S-4电热恒温水浴锅。

（二）主要试剂新煮沸冷却的蒸馏水；氢氧化钠溶液（1.5mol/L）：称取6.0g优级纯NaOH，溶于100mL水中；环已二胺四乙酸二钠溶液（0.05 mol/L）：称取1.82g反式1，2-环已二胺四乙酸二钠，加入氢氧化钠溶液（1.5mol/L）6.5mL，用水稀释到100mL；盐酸副玫瑰苯胺贮备液：购买天津市化学试剂研究所新出厂的0.2%盐酸副玫瑰苯胺溶液。

（三）校准曲线的绘制取16支10mL具塞比色管，分A、B两组，每组7支，分别对应编号。A组各个管内分别吸取0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00mL二氧化硫标准溶液（浓度为0.0000010g/mL），再分别加入甲醛缓冲吸收液，与二氧化硫标准溶液共10mL。在A组各管中分别加入0.5mL氨磺酸钠溶液和0.5mL氢氧化钠溶液，混匀。在B组各管中分别加入1.00mLPRA溶液。

将A组各管的溶液迅速地全部倒入对应编号并盛有PRA溶液的B管中，立即加塞混匀后放入恒温水浴装置中显色。在波长577nm处，用10mm比色皿，以水为参比测量吸光度。以空白校正后各管的吸光度为纵坐标，以二氧化硫的质量浓度（mg/10L）为横坐标，用最小二乘法建立校准曲线的回归方程。

二、      结果与论讨

（一）二氧化硫标液配制中的误差分析二氧化硫标液配制中的误差主要来自天平称量过程。环境保护行业标准HJ482-2009要求配制的亚硫酸钠溶液中二氧化硫的浓度为0.00032~0.00040g/mL。但在实际操作过程中，标定的二氧化硫浓度易出现高于0.00040g/mL或低于0.00032g/mL。标准要求称取0.2g亚硫酸钠使用十分之一天平，而十分之一天平误差较大，质量为0.15g到0.24g之间的亚硫酸钠，在十分之一天平上的读数都是0.2克，最大绝对误差接近0.05g，仅此一步就可能带来25%的相对偏差。

当操作人员使用更高量度的天平，则将大幅度减少因天平称量而带来的误差。称样量与校准曲线的斜率关系表见表1，如表1所示，当使用百分之一天平时，称量的绝对误差小于0.005g，相对偏差将控制在2.5%之内，而当采用千分之一天平时，相对偏差将控制在0.25%之内。因此，改用百分之一或以上天平称取亚硫酸钠，标定时二氧化硫的含量即能满足标准的要求。

表1：称样量与校准曲线的斜率关系表

	称样量（g）	绝对误差(g)	相对误差（%）	斜率范围
十分之一	0.2	≤0.05	≤25	0.0330～0.0500
百分之一	0.20	≤0.005	≤2.5	0.0360～0.0480
千分之一	0.200	≤0.0005	≤0.25	0.0380～0.0450
万分之一	0.2000	≤0.00005	≤0.025	0.0390～0.0440

（二）影响试剂空白的主要因素

1.  蒸馏水质量对试剂空白值的影响。冷却后的水不宜放置时间过长，表2给出了不同放置时间下蒸馏水的空白值。如表2所示，蒸馏水在放置的4小时内，其空白值的最大值为0.052，而放置1天后，其空白值升至0.060以上。因此，配制试剂溶液所用的蒸馏水，尽量用新煮沸后冷却的蒸馏水；如果没有新煮沸的蒸馏水，最长不能超过1天。

表2：蒸馏水的放置时间与试剂空白值关系表

	新煮沸冷却	1小时	2小时	4小时	1天
水浴显色温度℃	15℃	15℃	15℃	15℃	15℃
水浴显色时间min	15	15	15	15	15
空白值范围A	0.048-0.051	0.048-0.052	0.048-0.052	0.048-0.052	0.060-0.065
空白值均值A	0.050	0.051	0.051	0.052	0.063

2. NaOH对试剂空白值的影响。环境保护行业标准HJ482-2009推荐用分析纯的NaOH。但在实际操作过程中发现，用分析纯NaOH配制溶液时，测定空白值非常高，高达0.179，而换用优级纯的NaOH时，空白值会明显降低。此外，由于NaOH极易吸收空气中的SO₂和水，NaOH放置时间的长短对试剂空白也有很大影响。在实验室内，我们测定了两瓶不同生产年度的NaOH的空白值，发现2003年出厂的NaOH空白值高，为0.080；而2008年出厂的NaOH空白值则为0.040，能够满足方法的要求。因此，为降低剂空白，尽量选择近年生产的NaOH。

3.盐酸副玫瑰苯胺（ PRA）对试剂空白值的影响。实验室提纯的PRA有时因纯度不够高或放置时间长、保存不妥等原因会导致空白值升高。通过试验，使用新出厂的PRA试剂，空白值能达到分析方法的要求。

4.甲醛缓冲吸收液对试剂空白值的影响。甲醛缓冲吸收液如果放置时间过长，会吸收空气中的二氧化硫，导致空白值升高。通过试验，甲醛缓冲吸收液在临用时现配，并采用新煮沸冷却的蒸馏水配制，空白值能达到分析方法的要求。

5.环已二胺四乙酸二钠溶液对试剂空白值的影响。环已二胺四乙酸二钠溶液要用反式1，2-环已二胺四乙酸二钠配制。实验时若发现称取的1.82g环已二胺四乙酸二钠在6.5mL氢氧化钠溶液中不能完全溶解时，即可以判断所用的环已二胺四乙酸二钠非反式的，通过测定，空白值吸光度能高达0.318，不能满足试验的要求。反之，反式1，2-环已二胺四乙酸二钠在氢氧化钠溶液里可迅速溶解，空白值低，能满足试验的要求。

（三）校准曲线斜率低的原因分析

1.  PRA对斜率的影响。如表3所示，不同纯度的PRA对斜率有较大的影响。放置时间长、保存不当的PRA会使校准曲线的斜率降低。试验结果见表3：（请明确表中放置时间长，是指几天，还是几个月？）

表3 不同纯度的PRA对斜率的影响

	温度15℃			温度20℃			温度30℃
放置时间长（开口15个月后）的PRA所做的校准曲线的斜率	0.026	0.030	0.027	0.033	0.030	0.029	0.036	0.037	0.033
放置时间长（开口15个月后）的PRA所做的校准曲线的平均斜率	0.028			0.031			0.035
新购买的PRA所做的校准曲线的斜率	0.042	0.041	0.043	0.042	0.041	0.044	0.043	0.039	0.042
新购买的PRA所做的校准曲线的平均斜率	0.042			0.042			0.041

2. A管倒入B管对斜率的影响。在全部试验条件均等同的情况下，在操作过程中将盛有标准溶液、氨磺酸钠及氢氧化钠溶液的A管溶液较快地倒入强酸性PRA溶液（B管）中，斜率高。如将PRA溶液直接加到碱性的A管中，斜率低。相关系数无甚变化。（原因是：A管中的氢氧化钠会使稳定的羟甲基磺酸加成化合物分解，释放出二氧化硫，溶液呈碱性。A管倒入B管，反应的瞬间溶液呈酸性，利于显色；PRA直接加入A管，反应的瞬间溶液呈碱性，不利于显色，在加塞前还会导致二氧化硫逃逸，造成吸收值偏低。）试验结果见表4。

表4 两种方法的比较结果

操作程序	所得校准曲线	相关系数
A管倒入B管中	y=0.0428x+0.0008	r=0.9998
PRA直接加入A管	y=0.0397x+0.0016	r=0.9990

3. 显色温度及显色时间对斜率的影响。

在空调实验室中，模拟四季不同的室温，如果水浴锅与紫外分光光度计分处两个实验室，应注意水浴锅温度与安放紫外分光光度计的室内温度不应超过3℃。在25℃-30℃高温显色时，发色快，褪色也快，应事先做好各项准备工作，测定吸光值时，操作要准确、敏捷，不要超过显色溶液的稳定时间，以免校准曲线斜率偏低。

4. 加塞摇匀对斜率的影响。A组比色管尽量选用一致的，便于观察刻度和摇匀。每加完一种溶液，都要加塞摇匀。当A管加入NaOH溶液后，NaOH溶液能使SO₂被甲醛溶液吸收后所生成的稳定的羟甲基磺酸加速分解，释放出SO₂，如不及时盖塞，SO₂易逸出比色管进入空气，导致校准曲线斜率偏低。盖塞后要及时摇匀，充分让NaOH加速化合物分解，全部释放出SO₂，以得到准确的斜率值。

表5 加塞与不加塞的比较结果

操作程序	所得校准曲线	相关系数
加塞	y=0.0428x+0.0008	R=0.9998
不加塞	y=0.0386x+0.0056	R=0.9988

（四）校准曲线准截距高的原因分析在计算校准曲线的截距时，一定要将各个标准溶液的吸光度值减去0管的吸光度值，再参与计算截距。否则校准曲线的截距会高于要求的0.005。在做校准曲线时，如果有的浓度点吸光度值偏高或偏低，也会导致截距高。所以在做校准曲线时，吸标准溶液一定要准确。

（五）校准曲线相关系数不够高的原因分析。

（1）比色管和比色皿要清洗干净。每次使用前，都要用盐酸--乙醇清洗液浸泡，使用时用纯水清洗，再用气流烘干或凉干。防止比色管和比色皿受污染，影响相关系数。

（2）吸标准溶液要准确。在做标准曲线分别吸取标准溶液时，要用一根吸量管来吸取，不要多根吸量管混用，因为管与管之间是有误差的。越细的吸量管，误差越小，可选用2.00mL的刻度吸管进行多次吸取。用吸管吸取标准溶液时，要用标准溶液冲洗吸管3次，让标准溶液布满吸管，再移取标准溶液。吸甲醛缓冲液时，也要这样操作。

（六）误差分析A管倒入B管对斜率的误差分析：在全部试验条件均等同的情况下，在操作过程中将5组盛有标准溶液、氨磺酸钠及氢氧化钠溶液的A管溶液较快地倒入强酸性PRA溶液（B管）中，所得校准曲线的斜率分别为0.0418、0.0429、0.0423、0.0415、0.0437；将PRA溶液直接加到5组碱性的A管中，斜率分别为0.0371、0.0389、0.0391、0.0406、0.0420，两种情况下的误差分析见下表6。

表6  A管倒入B管对斜率的误差分析

序号	A管倒入B管时斜率	PRA直接加入A管时斜率	斜率平均值		斜率极差		斜率相对标准偏差（%）
			A管倒入B管	PRA加入A管	A管倒入B管	PRA加入A管	A管倒入B管	PRA加入A管
1	0.0418	0.0371	0.0424	0.0397	0.0022	0.0049	2.078	4.199
2	0.0429	0.0389
3	0.0423	0.0391
4	0.0415	0.0406
5	0.0437	0.0420

三、结论

综上所述，试剂空白是决定标准曲线好坏的重要因素，而影响试剂空白值大小的因素有很多，主要包括蒸馏水质量、NaOH纯度、盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、甲醛缓冲吸收液放置时间等；校准曲线斜率的影响因素有：盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、显色温度及显色时间、操作步骤顺序等。按本文的注意事项和操作要点，可以快速准确地做出校准曲线，有力地促进工农业生产。





参考文献：

[1] 环境保护部发布，HJ482-2009 环境空气二氧化硫的测定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法 . 北京：中国环境科学出版社，2009：1-7

[2] 国家环境保护局空气与气监测分析方法编写组，空气和废气监测分析方法[M]北京：中国环境科学出版社，第四版2009：114-120

[3] 大学化学系分析化学教研室编，分析化学手册 第一分册：基础知识与安全知识[M] 北京：化学工业出版社，第二版1997：569-570

作者简介：张艳丽(1971-) ,工程师,从事农产品检测工作。E-mail：zyl3367898@163.com。

原文由 zyl3367898(zyl3367898) 发表:
我做空气中二氧化硫多次，遇到许多问题，写了这篇文章，文章已发表在《农产品质量与安全》2011年第6期P36页，现拿出来与大家分享。

二氧化硫校准曲线疑难问题分析研究

                   

张艳丽王景蕊宋保军

鹤壁市农产品质量安全监测检验中心，鹤壁458030



空气中二氧化硫含量是进行环境监测和无公害农产品产地认定时的一个必测项目，对工农业生产有重要意义。新发布实施的环境标准HJ482-2009《环境空气二氧化硫的测定甲醛吸收－副玫瑰苯胺分光光度法》对空气中二氧化硫校准曲线的斜率、截距、拟合度、试剂空白都做了严格要求，规定斜率必须在0.042±0.004之间，截距要小于0.005，拟合度要大于0.998，试剂空白吸光度要小于0.060。对分析人员技术要求较高。本论文对能影响这条校准曲线的诸多因素显色温度、显色时间、氢氧化钠纯度、盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、蒸馏水质量进行了详细分析研究。

一、实验部分

（一）仪器  UV-1700紫外分光光度计，DZKW-S-4电热恒温水浴锅。

（二）主要试剂新煮沸冷却的蒸馏水；氢氧化钠溶液（1.5mol/L）：称取6.0g优级纯NaOH，溶于100mL水中；环已二胺四乙酸二钠溶液（0.05 mol/L）：称取1.82g反式1，2-环已二胺四乙酸二钠，加入氢氧化钠溶液（1.5mol/L）6.5mL，用水稀释到100mL；盐酸副玫瑰苯胺贮备液：购买天津市化学试剂研究所新出厂的0.2%盐酸副玫瑰苯胺溶液。

（三）校准曲线的绘制取16支10mL具塞比色管，分A、B两组，每组7支，分别对应编号。A组各个管内分别吸取0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00mL二氧化硫标准溶液（浓度为0.0000010g/mL），再分别加入甲醛缓冲吸收液，与二氧化硫标准溶液共10mL。在A组各管中分别加入0.5mL氨磺酸钠溶液和0.5mL氢氧化钠溶液，混匀。在B组各管中分别加入1.00mLPRA溶液。

将A组各管的溶液迅速地全部倒入对应编号并盛有PRA溶液的B管中，立即加塞混匀后放入恒温水浴装置中显色。在波长577nm处，用10mm比色皿，以水为参比测量吸光度。以空白校正后各管的吸光度为纵坐标，以二氧化硫的质量浓度（mg/10L）为横坐标，用最小二乘法建立校准曲线的回归方程。

二、      结果与论讨

（一）二氧化硫标液配制中的误差分析二氧化硫标液配制中的误差主要来自天平称量过程。环境保护行业标准HJ482-2009要求配制的亚硫酸钠溶液中二氧化硫的浓度为0.00032~0.00040g/mL。但在实际操作过程中，标定的二氧化硫浓度易出现高于0.00040g/mL或低于0.00032g/mL。标准要求称取0.2g亚硫酸钠使用十分之一天平，而十分之一天平误差较大，质量为0.15g到0.24g之间的亚硫酸钠，在十分之一天平上的读数都是0.2克，最大绝对误差接近0.05g，仅此一步就可能带来25%的相对偏差。

当操作人员使用更高量度的天平，则将大幅度减少因天平称量而带来的误差。称样量与校准曲线的斜率关系表见表1，如表1所示，当使用百分之一天平时，称量的绝对误差小于0.005g，相对偏差将控制在2.5%之内，而当采用千分之一天平时，相对偏差将控制在0.25%之内。因此，改用百分之一或以上天平称取亚硫酸钠，标定时二氧化硫的含量即能满足标准的要求。

表1：称样量与校准曲线的斜率关系表

	称样量（g）	绝对误差(g)	相对误差（%）	斜率范围
十分之一	0.2	≤0.05	≤25	0.0330～0.0500
百分之一	0.20	≤0.005	≤2.5	0.0360～0.0480
千分之一	0.200	≤0.0005	≤0.25	0.0380～0.0450
万分之一	0.2000	≤0.00005	≤0.025	0.0390～0.0440

（二）影响试剂空白的主要因素

1.  蒸馏水质量对试剂空白值的影响。冷却后的水不宜放置时间过长，表2给出了不同放置时间下蒸馏水的空白值。如表2所示，蒸馏水在放置的4小时内，其空白值的最大值为0.052，而放置1天后，其空白值升至0.060以上。因此，配制试剂溶液所用的蒸馏水，尽量用新煮沸后冷却的蒸馏水；如果没有新煮沸的蒸馏水，最长不能超过1天。

表2：蒸馏水的放置时间与试剂空白值关系表

	新煮沸冷却	1小时	2小时	4小时	1天
水浴显色温度℃	15℃	15℃	15℃	15℃	15℃
水浴显色时间min	15	15	15	15	15
空白值范围A	0.048-0.051	0.048-0.052	0.048-0.052	0.048-0.052	0.060-0.065
空白值均值A	0.050	0.051	0.051	0.052	0.063

2. NaOH对试剂空白值的影响。环境保护行业标准HJ482-2009推荐用分析纯的NaOH。但在实际操作过程中发现，用分析纯NaOH配制溶液时，测定空白值非常高，高达0.179，而换用优级纯的NaOH时，空白值会明显降低。此外，由于NaOH极易吸收空气中的SO₂和水，NaOH放置时间的长短对试剂空白也有很大影响。在实验室内，我们测定了两瓶不同生产年度的NaOH的空白值，发现2003年出厂的NaOH空白值高，为0.080；而2008年出厂的NaOH空白值则为0.040，能够满足方法的要求。因此，为降低剂空白，尽量选择近年生产的NaOH。

3.盐酸副玫瑰苯胺（ PRA）对试剂空白值的影响。实验室提纯的PRA有时因纯度不够高或放置时间长、保存不妥等原因会导致空白值升高。通过试验，使用新出厂的PRA试剂，空白值能达到分析方法的要求。

4.甲醛缓冲吸收液对试剂空白值的影响。甲醛缓冲吸收液如果放置时间过长，会吸收空气中的二氧化硫，导致空白值升高。通过试验，甲醛缓冲吸收液在临用时现配，并采用新煮沸冷却的蒸馏水配制，空白值能达到分析方法的要求。

5.环已二胺四乙酸二钠溶液对试剂空白值的影响。环已二胺四乙酸二钠溶液要用反式1，2-环已二胺四乙酸二钠配制。实验时若发现称取的1.82g环已二胺四乙酸二钠在6.5mL氢氧化钠溶液中不能完全溶解时，即可以判断所用的环已二胺四乙酸二钠非反式的，通过测定，空白值吸光度能高达0.318，不能满足试验的要求。反之，反式1，2-环已二胺四乙酸二钠在氢氧化钠溶液里可迅速溶解，空白值低，能满足试验的要求。

（三）校准曲线斜率低的原因分析

1.  PRA对斜率的影响。如表3所示，不同纯度的PRA对斜率有较大的影响。放置时间长、保存不当的PRA会使校准曲线的斜率降低。试验结果见表3：（请明确表中放置时间长，是指几天，还是几个月？）

表3 不同纯度的PRA对斜率的影响

	温度15℃			温度20℃			温度30℃
放置时间长（开口15个月后）的PRA所做的校准曲线的斜率	0.026	0.030	0.027	0.033	0.030	0.029	0.036	0.037	0.033
放置时间长（开口15个月后）的PRA所做的校准曲线的平均斜率	0.028			0.031			0.035
新购买的PRA所做的校准曲线的斜率	0.042	0.041	0.043	0.042	0.041	0.044	0.043	0.039	0.042
新购买的PRA所做的校准曲线的平均斜率	0.042			0.042			0.041

2. A管倒入B管对斜率的影响。在全部试验条件均等同的情况下，在操作过程中将盛有标准溶液、氨磺酸钠及氢氧化钠溶液的A管溶液较快地倒入强酸性PRA溶液（B管）中，斜率高。如将PRA溶液直接加到碱性的A管中，斜率低。相关系数无甚变化。（原因是：A管中的氢氧化钠会使稳定的羟甲基磺酸加成化合物分解，释放出二氧化硫，溶液呈碱性。A管倒入B管，反应的瞬间溶液呈酸性，利于显色；PRA直接加入A管，反应的瞬间溶液呈碱性，不利于显色，在加塞前还会导致二氧化硫逃逸，造成吸收值偏低。）试验结果见表4。

表4 两种方法的比较结果

操作程序	所得校准曲线	相关系数
A管倒入B管中	y=0.0428x+0.0008	r=0.9998
PRA直接加入A管	y=0.0397x+0.0016	r=0.9990

3. 显色温度及显色时间对斜率的影响。

在空调实验室中，模拟四季不同的室温，如果水浴锅与紫外分光光度计分处两个实验室，应注意水浴锅温度与安放紫外分光光度计的室内温度不应超过3℃。在25℃-30℃高温显色时，发色快，褪色也快，应事先做好各项准备工作，测定吸光值时，操作要准确、敏捷，不要超过显色溶液的稳定时间，以免校准曲线斜率偏低。

4. 加塞摇匀对斜率的影响。A组比色管尽量选用一致的，便于观察刻度和摇匀。每加完一种溶液，都要加塞摇匀。当A管加入NaOH溶液后，NaOH溶液能使SO₂被甲醛溶液吸收后所生成的稳定的羟甲基磺酸加速分解，释放出SO₂，如不及时盖塞，SO₂易逸出比色管进入空气，导致校准曲线斜率偏低。盖塞后要及时摇匀，充分让NaOH加速化合物分解，全部释放出SO₂，以得到准确的斜率值。

表5 加塞与不加塞的比较结果

操作程序	所得校准曲线	相关系数
加塞	y=0.0428x+0.0008	R=0.9998
不加塞	y=0.0386x+0.0056	R=0.9988

（四）校准曲线准截距高的原因分析在计算校准曲线的截距时，一定要将各个标准溶液的吸光度值减去0管的吸光度值，再参与计算截距。否则校准曲线的截距会高于要求的0.005。在做校准曲线时，如果有的浓度点吸光度值偏高或偏低，也会导致截距高。所以在做校准曲线时，吸标准溶液一定要准确。

（五）校准曲线相关系数不够高的原因分析。

（1）比色管和比色皿要清洗干净。每次使用前，都要用盐酸--乙醇清洗液浸泡，使用时用纯水清洗，再用气流烘干或凉干。防止比色管和比色皿受污染，影响相关系数。

（2）吸标准溶液要准确。在做标准曲线分别吸取标准溶液时，要用一根吸量管来吸取，不要多根吸量管混用，因为管与管之间是有误差的。越细的吸量管，误差越小，可选用2.00mL的刻度吸管进行多次吸取。用吸管吸取标准溶液时，要用标准溶液冲洗吸管3次，让标准溶液布满吸管，再移取标准溶液。吸甲醛缓冲液时，也要这样操作。

（六）误差分析A管倒入B管对斜率的误差分析：在全部试验条件均等同的情况下，在操作过程中将5组盛有标准溶液、氨磺酸钠及氢氧化钠溶液的A管溶液较快地倒入强酸性PRA溶液（B管）中，所得校准曲线的斜率分别为0.0418、0.0429、0.0423、0.0415、0.0437；将PRA溶液直接加到5组碱性的A管中，斜率分别为0.0371、0.0389、0.0391、0.0406、0.0420，两种情况下的误差分析见下表6。

表6  A管倒入B管对斜率的误差分析

序号	A管倒入B管时斜率	PRA直接加入A管时斜率	斜率平均值		斜率极差		斜率相对标准偏差（%）
			A管倒入B管	PRA加入A管	A管倒入B管	PRA加入A管	A管倒入B管	PRA加入A管
1	0.0418	0.0371	0.0424	0.0397	0.0022	0.0049	2.078	4.199
2	0.0429	0.0389
3	0.0423	0.0391
4	0.0415	0.0406
5	0.0437	0.0420

三、结论

综上所述，试剂空白是决定标准曲线好坏的重要因素，而影响试剂空白值大小的因素有很多，主要包括蒸馏水质量、NaOH纯度、盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、甲醛缓冲吸收液放置时间等；校准曲线斜率的影响因素有：盐酸副玫瑰苯胺（PRA）纯度、显色温度及显色时间、操作步骤顺序等。按本文的注意事项和操作要点，可以快速准确地做出校准曲线，有力地促进工农业生产。





参考文献：

[1] 环境保护部发布，HJ482-2009 环境空气二氧化硫的测定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法 . 北京：中国环境科学出版社，2009：1-7

[2] 国家环境保护局空气与气监测分析方法编写组，空气和废气监测分析方法[M]北京：中国环境科学出版社，第四版2009：114-120

[3] 大学化学系分析化学教研室编，分析化学手册 第一分册：基础知识与安全知识[M] 北京：化学工业出版社，第二版1997：569-570

作者简介：张艳丽(1971-) ,工程师,从事农产品检测工作。E-mail：zyl3367898@163.com。