NCl₃作为泳池水中一种氯消毒副产物,具有挥发性强和刺激性强的特点,相比于NH₂Cl和NHCl₂,其挥发性要远远高于二者^[1]。同时NCl₃也是室内游泳池空气中典型气味的主要来源,在泳池水中NCl₃在氯胺类产物中所占的比例最高,可达70%左右^[2]。

　　 瑞士的研究发现泳池水中NCl₃与HClO有关,HClO是NCl₃形成最重要的因素,其他参数如化合性余氯和pH仅起较小的作用,而NCl₃与尿素和TOC的浓度之间则没有观察到相关性^[3]。此外有研究证实,泳池水中氯胺类物质的浓度越高,空气中氯胺类化合物的浓度也越高^[4]。WHO将室内游泳池空气中NCl₃浓度的推荐限值设定为0.5mg/m^3[4]。

　　 测定室内游泳池空气中NCl₃的质量浓度亟需一种方便快捷的现场检测方法,已知的现场检测方法有意大利摩德纳大学研发的DPD(N,N-二乙基对苯二胺法)-KI(DPD1+DPD3)现场检测方法。DPD-KI方法所利用的原理为:NCl₃在KI的催化作用下遇DPD显粉红色,其颜色深浅与所吸收空气中NCl₃的质量浓度成正相关关系^[4]。但由于DPD-KI方法实测成本过高而无法大规模推广,在DPD-KI现场检测方法基础上改进得到的过量KI现场检测方法和淀粉-KI(DPD3)现场检测方法的原理是利用NCl₃能够将I^-氧化为I₂,I₂遇过量KI和淀粉分别形成黄色的I₃^-和蓝色的淀粉-I₂络合物,其分别在350nm和570nm波长下具有波峰值。

　　 为分析DPD-KI现场检测方法、过量KI现场检测方法和淀粉-KI现场检测方法的线性相关关系,对北京朝阳区某个室内馆进行了现场实测,其中3种现场检测方法组成部分的示意见图1。

　　 所选取的实测地点为北京市朝阳区某室内游泳馆,分析指标为室内游泳池空气中NCl₃的质量浓度。

　　 整个试验装置分为3个部分,分别是吸收部分、抽真空部分和检测部分(见图2)。吸收部分由2个活芯儿气体采样器组成,分别为吸收瓶A和吸收瓶B;抽真空部分包括真空泵、缓冲瓶、转子流量计;检测部分包括百灵达卫蓝泳池精灵配套分光光度计和普析通用722s可见光分光光度计,配套分光光度计用于DPD-KI现场检测方法,其内置多种检测项,如游离氯、化合性余氯、尿素等,测定吸收液的游离氯值时采用游离余氯(5 mg/L)检测项。过量KI现场检测方法和淀粉-KI现场检测方法的吸收液分别用普析通用722s可见光分光光度计在350nm和570nm波长下测定其吸光度值。

　　 仪器:普析通用722s可见光分光光度计、百灵达卫蓝泳池精灵配套分光光度计。

　　 (1)用碱性肥皂清洗玻璃器皿,再用去离子水进行润洗,置温度为180℃烘箱内干燥。

　　 (2)DPD-KI现场检测方法的吸收液为向吸收瓶A和吸收瓶B中分别加入15 mL纯水,将2组DPD试剂片(每组包括1片百灵达DPD1和1片百灵达DPD3试剂片)分别放入吸收瓶A和吸收瓶B中,并用玻璃棒轻轻振捣至完全溶解;过量KI现场检测方法为向吸收瓶A和吸收瓶B中分别加入15mL纯水,分别将1g KI溶解于吸收瓶A和吸收瓶B中;淀粉-KI现场检测方法为向吸收瓶A和吸收瓶B中分别加入14mL纯水,分别向吸收瓶A和吸收瓶B中加入1片DPD3试剂片,并用玻璃棒轻轻振捣至完全溶解,再分别加入1mL 5g/L的淀粉溶液,振荡使其混合均匀。

　　 (3)选取氯消毒的室内游泳馆,在该游泳馆一天人流量最大时段将NCl₃现场检测装置的进气口置于池边水面以上30cm处。如果有条件也可以将进气口置于池中水面以上30cm处。

　　 (4)开启真空泵,将抽气流量控制为1L/min,抽气时间为100min,总抽气量100L。

　　 (5)将吸收瓶A内的吸收液倒入25mL容量瓶中,用少量纯水冲洗活芯儿气体采样器内壁,将残液倒入容量瓶,并定容至25mL,容量瓶内待测液体称为溶液A。对吸收瓶B内的吸收液操作同吸收瓶A,容量瓶内待测液体称为溶液B。

　　 (6)在严格控制抽气量且NCl₃浓度在限定标准以下时,吸收瓶B的吸收液能完全吸收NCl₃,溶液A仅作空白参照。

　　 (7)同一时间将DPD-KI方法试验装置分别和过量KI方法试验装置、淀粉-KI方法试验装置进行并联,将2组并联试验装置分别进行50 min、100 min、150 min、200 min、250 min和300min的试验,并分别分析不同时间DPD-KI吸收液游离氯值、过量KI吸收液在350nm波长下的吸光度值以及DPD-KI吸收液游离氯值、淀粉-KI吸收液在570nm波长下的吸光度值之间的线性相关性。DPD-KI现场检测方法使用百灵达便携式分光光度计对吸收液A和吸收液B进行测定,分别记为a值和b值;过量KI现场检测方法使用普析通用722s可见分光光度计测定吸收液A₁和吸收液B₁的吸光度值,分别为a₁值和b₁值;淀粉-KI现场检测方法使用普析通用722s可见分光光度计测定吸收液A₂和吸收液B₂的吸光度值,分别为a₂值和b₂值。

　　 游离氯值c为:

　　 式中3.4———NCl₃的分子量(120.5)与Cl原子量(35.5)之比值;

　　 25———活芯儿气体采样器中吸收液的定容体积,mL;

　　 10^-3———换算系数;

　　 V———总抽气量,为100L;

　　 c———游离氯值,mg/L。

　　 350nm波长下的吸光度值c₁为:

　　 570nm波长下的吸光度值c₂为:

　　 为研究DPD-KI现场检测方法的游离氯值c随时间的变化特性及该方法的稳定性,选择朝阳区某室内游泳馆将2组试验装置并联以观察该方法的稳定性以及该方法游离氯值随时间的变化特性,具体操作方法为分别将2组试验装置并联且分别抽取室内游泳馆空气50L、100L和150L,其实测结果见表1和图3。

　　 根据图3可以得出DPD-KI现场检测方法游离氯c值与抽气体积的线性相关性较好,并联2组试验的线性相关性系数R²分别为0.997 3和0.998 0。

　　 为研究3种现场检测方法的线性相关性,选择朝阳区某室内游泳馆进行长期实测,实测结果见表2和图4,表3和图5。

　　 根据图4的相关关系曲线得出:朝阳区某游泳馆DPD-KI现场检测方法c值和过量KI现场检测方法c₁值之间的线性相关性较好,其线性回归系数R²为0.981 8;其一元线性回归方程为:y=0.409 2x-0.003 9。

　　 根据图5的相关关系曲线得出:朝阳区某游泳馆DPD-KI现场检测方法c值和淀粉-KI现场检测方法c₂值之间的线性相关性较好,其线性回归系数R²为0.969 6;其一元线性回归方程为:y=0.089 5x+0.002 7。

　　 (1)DPD-KI现场检测方法游离氯c值与抽气体积的线性相关性较好,该方法所测游离氯值随时间的差异性较小。

　　 (2)经过在北京朝阳区某室内游泳馆同时进行DPD-KI方法、过量KI方法并联实测和DPD-KI方法、淀粉-KI方法并联实测,试验结果表明DPD-KI现场检测方法和过量KI现场检测方法、DPD-KI现场检测方法和淀粉-KI现场检测方法的线性相关性均较好,其线性相关性系数R²分别为0.981 8和0.969 6,其一元线性回归方程分别为y=0.409 2x-0.003 9和y=0.089 5x+0.002 7。

　　 (3)经过试验验证表明:由于DPD-KI现场检测方法与过量KI现场检测方法和淀粉-KI现场检测方法均具有较好的线性相关性,在DPD-KI现场检测方法因为某些现实条件,如实测成本过高而无法大规模推广的情况下可以用过量KI现场检测方法和淀粉-KI现场检测方法以及其与DPD-KI现场检测方法的一元线性回归方程换算出室内游泳池空气中NCl₃的质量浓度。