電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定空氣和廢氣顆粒物中鈷、鉈元素

徐麗繁

(佛山市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣東 佛山 528000)

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電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定空氣和廢氣顆粒物中鈷、鉈元素

徐麗繁

(佛山市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣東 佛山 528000)

建立了一種在硝酸-鹽酸消解體系下，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定空氣和廢氣顆粒物中鈷、鉈元素的方法。結(jié)果表明：鈷、鉈的檢出限低，精密度和準確度良好，該方法適用于環(huán)境空氣和廢氣顆粒物中鈷、鉈元素的分析測定。

環(huán)境空氣 廢氣 電感耦合等離子體質(zhì)譜法 鈷 鉈

近年來，城市環(huán)境空氣質(zhì)量越來越差，灰霾天氣時有發(fā)生，這使人們對環(huán)境空氣質(zhì)量格外關(guān)注，空氣和廢氣中重金屬的監(jiān)測尤其重要，因此，建立一種快速有效測定空氣和廢氣中金屬含量的方法具有重要意義。在人體里的重金屬含量超過其承受值就會引起中毒，鈷對皮膚有放射性損傷，鉈使人多發(fā)性神經(jīng)炎。目前，測定環(huán)境空氣和廢氣中重金屬的監(jiān)測方法有原子火焰法、石墨爐法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[1-2]。本文在硝酸-鹽酸體系下，利用微波消解儀、電熱板消解樣品，建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定空氣和廢氣顆粒物中鈷、鉈元素含量的方法。

1、實驗部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

7500cx型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(安捷倫科技有限公司)；Milestone微波消解儀(意大利)；勝譜電熱板(廣州分析測試中心)。

1.1.2 試劑、材料

玻璃纖維濾膜(瑞典Munktell，90 mm)；石英濾筒(Whatman，25×90 mm)；

飛灰(歐洲標準物質(zhì)，BCR-176R)；質(zhì)控濾膜(NAMI(1)B-4)；鋰、鎂、釔、鈰、鉈、鈷質(zhì)譜調(diào)諧液(安捷倫科技有限公司)；鈧、銠、銦、鉍混合內(nèi)標溶液(安捷倫科技有限公司)；硝酸-鹽酸混合溶液(于約500 mL超純水中加入55.5 mL硝酸及167.5 mL鹽酸，再用超純水稀釋至1 L)；超純水(Millipore 公司，電阻率為18.2 MΩ·cm)；硝酸、鹽酸均為優(yōu)級純。

1.2 實驗方法

1.2.1 方法依據(jù)

《空氣和廢氣 顆粒物中鉛等金屬元素的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》，HJ 657-2013。

1.2.2 樣品的前處理

取整張濾膜用陶瓷剪刀剪成小塊置于微波消解罐中，加入15.0 mL硝酸-鹽酸混合溶液，使濾膜浸沒其中，加蓋，置于消解罐組件中并旋緊，放到微波轉(zhuǎn)盤架上。設(shè)定消解溫度為200 ℃、消解持續(xù)時間為15分鐘，開始消解。消解結(jié)束后，取出消解罐組件，冷卻，以超純水淋洗內(nèi)壁，加入約10.0 mL 超純水，靜置半小時進行浸提，過濾，定容至50.0 mL，待測。

濾筒樣品取整個，用陶瓷剪刀剪成小塊置于Teflon燒杯中，加入25.0 mL硝酸-鹽酸混合溶液，使濾筒浸沒其中，蓋上表面皿，在電熱板上保持100℃，加熱回流2.0小時，然后冷卻。以超純水淋洗燒杯內(nèi)壁，加入約10.0 mL超純水，靜置半小時進行浸提，過濾，定容至100.0 mL，待測。

1.2.3 樣品分析

1.2.3.1 校準曲線的繪制

以2%硝酸為溶劑，在容量瓶中依次配制含鈷、鉈元素的不同濃度的標準溶液，濃度分別為0μg/L、0.5μg/L、2μg/L、4μg/L、6μg/L、8μg/L、10μg/L。內(nèi)標溶液在樣品霧化之前以另一蠕動泵加入，從而與樣品充分混合。用ICP-MS進行測定，繪制標準曲線。

1.2.3.2 樣品的測定

測定前用調(diào)諧液、內(nèi)標溶液調(diào)諧儀器各項指標，符合要求后，在線加入內(nèi)標溶液的同時將試劑空白、標準溶液、樣品溶液分別測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)標元素的選擇

本實驗采用20 μg/L鈧、銠、銦、鉍混合內(nèi)標溶液。待測元素測定時所使用的內(nèi)標元素見表1。

表1 內(nèi)標元素的選擇

2.2 標準曲線和檢出限

在上述儀器工作條件下，繪制鈷、鉈的標準曲線。本方法鈷、鉈元素的標準曲線，

Co：y=0.7582*x+0.02552，r=0.9998；

Tl：y=0.6883*x+0.004457，r=0.9999

線性擬合較好，其相關(guān)系數(shù)r值均在0.9990以上，滿足分析要求。

將7個空白濾膜(空白濾筒)進行處理后，對空白溶液進行測定，計算標準偏差σ(μg/L)，以3.143σ作為Co、Tl元素的檢出限。假定：空氣采樣體積為150 m3，定容體積為50.0 mL；廢氣采樣體積為0.600 m3，定容體積為100.0 mL。經(jīng)計算得出本方法的檢出限(ng/m3，μg/m3)，結(jié)果見表2。從表2可以看出，檢出限均低于HJ 657-2013中相對應(yīng)的檢出限。因此，此方法能滿足環(huán)境空氣以及無組織排放和污染源廢氣顆粒物中Co、Tl元素的分析要求。

表2-1 方法檢出限

表2-2 方法檢出限

注：空氣采樣體積按150 m3(標準狀態(tài))計算，廢氣采樣體積按0.600 m3(標準狀態(tài)干煙氣)計算。

2.3 方法的精密度

稱取50 mg(±0.5 mg)飛灰(BCR-176R)置于空白濾膜中制成飛灰模擬樣品，共制備6個模擬樣品，用微波消解法進行消解后，定容到50.0 mL，測定其中金屬元素的濃度，并進行全程空白試驗。扣除空白濾膜數(shù)據(jù)后所得結(jié)果見表3-1，由表中結(jié)果可知，測定的相對標準偏差RSD在1.6%～1.8% 之間，精密度良好。

稱取100 mg(±0.5 mg)飛灰置于空白濾筒中制成飛灰模擬樣品，共制備6個模擬樣品，用電熱板消解法進行消解后，定容到100.0 mL，測定其中金屬元素的濃度，并進行全程空白試驗?？鄢瞻诪V筒數(shù)據(jù)后所得結(jié)果見表3-2，由表中結(jié)果可知，測定的相對標準偏差RSD在2.2%～3.2%之間，精密度良好。

表3-1 精密度測定結(jié)果-濾膜模擬樣品

表3-2 精密度測定結(jié)果-濾筒模擬樣品

2.4 方法的準確度

2.4.1 質(zhì)控濾膜

按照實驗方法對質(zhì)控濾膜(NAMI(1)B-4)進行消解并測定，同時進行全程空白實驗，測定結(jié)果見表4。由表4可知：分析結(jié)果與標準值相符，準確度良好。

2.4.2 飛灰參考物質(zhì)

將表3-1、表3-2所得的數(shù)據(jù)與飛灰中鈷、鉈元素的標準值進行比較，結(jié)果見表4。由表中結(jié)果可知：分析結(jié)果與標準值相符，準確度良好。

表4 飛灰參考物質(zhì)和質(zhì)控濾膜測定結(jié)果

2.5 實際樣品的測定

采集佛山某街道監(jiān)測點位的環(huán)境空氣和佛山某企業(yè)的廢氣，按照上述方法進行前處理后，平行測定兩次取其平均值，扣除空白濾膜、濾筒數(shù)據(jù)后，測定結(jié)果見表5。

表5 實際樣品分析結(jié)果

3 結(jié)論

以上實驗結(jié)果表明，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定環(huán)境空氣和廢氣中鈷、鉈元素的曲線線性良好，均在0.9990以上，檢出限低于電感耦合等離子體質(zhì)譜法HJ657-2013中相應(yīng)元素的檢出限。在硝酸-鹽酸體系下用電熱板或者微波消解處理飛灰模擬濾筒和濾膜樣品，測定后發(fā)現(xiàn)精密度和準確度均良好。因此，此方法適用于環(huán)境空氣、無組織排放及污染固定源廢氣中鈷、鉈元素分析。

[1]樊穎果，徐國津，張倩，等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定廢氣中的鉛方法研究[J].干旱環(huán)境監(jiān)測，2014，28(4)：169-173.

[2]張貴彬，蔣平安，余艷華，等.新疆奎屯墾區(qū)土壤氟污染調(diào)查[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，31(1)：57-59.