適用于大氣干濕沉降中重金屬分析的樣品采集及提取方法研究

李璐

摘要：提出了一種適用于大氣干濕沉降中重金屬分析的樣品采集及提取方法，可定量分析其中的重金屬組分，經(jīng)計算得大氣干沉降及其中重金屬的沉降量和沉降通量。實踐表明：該方法是一種適用于對干濕沉降樣品中大氣重金屬定量分析的、可靠易行的樣品采集及提取方法，它在環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域里具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：大氣干濕沉降；重金屬；收集；提取

中圖分類號：X51

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）8010102

1引言

大氣干濕沉降是指在自然環(huán)境條件下，依靠重力作用或雨雪沖刷沉降到地面的顆粒物。由于大氣顆粒物的粒徑不同，沉降區(qū)域和影響范圍也不一樣，直徑大于100 μm的粗顆粒通常在源區(qū)附近落到地面，而小于2.5 μm的細顆粒物（PM2.5）會隨著氣流輸送到距源區(qū)1000 km遠的區(qū)域。隨著城市化和工業(yè)化的不斷推進，城市降塵量明顯增加，降塵中各種重金屬含量也逐漸增加。大氣重金屬是向生態(tài)系統(tǒng)中輸入與富集重金屬最重要的外源因子之一。據(jù)KLOKE的報道，在許多工業(yè)發(fā)達國家，大氣沉降對生態(tài)系統(tǒng)中重金屬累積貢獻率在各種外源輸入因子中排列首位。

大氣干濕沉降不僅對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生物理侵害，更嚴重的是產(chǎn)生化學危害，并可產(chǎn)生二次污染，如土壤中的重金屬被植物吸收，進而被動物或人類食用，會對人體造成很大危害。

2方法介紹

大氣沉降包括干降塵和濕降塵，其中，干降塵主要表現(xiàn)為塵暴以及自然灰塵，而濕降塵則主要是通過雪雹、降雨等形式將大氣中含有的粉塵清洗下來。從采樣介質(zhì)和方法來看，應(yīng)用最廣泛的是干降塵重金屬污染研究大氣污染。研究了一種適用于大氣干濕沉降中重金屬分析的樣品采集及提取方法，該方法具體步驟如下。

2.1采樣

采用我國國家標準《環(huán)境空氣降塵的測定重量法》GB/T15265-94中濕法采樣進行。采樣前用游標卡尺測量集塵缸內(nèi)徑，按不同方向至少測量3處，取算術(shù)平均值（D）。采樣面積為：S=Pi×（D/2）2，Pi=3.14。

2.2樣品的收集和保存

取樣品前應(yīng)把手洗凈，樣品收集時，先利用尺子量一下總沉降集塵缸內(nèi)樣品的高度（H），記錄到采樣表中。取少量樣品于小號收集瓶內(nèi)，用于實驗室測定其pH值和電導(dǎo)率；把剩余的樣品用大容器帶回實驗室。采樣后所有樣品用樣品瓶保存，再放入干燥器或帶有干燥劑的冷藏箱中保存，由專人保管運送至實驗室。如樣品不能及時分析，應(yīng)將樣品放入實驗室冰箱的冷藏箱中。

2.3樣品的提取

（1）濾膜的準備。首先計算抽濾時需要的濾膜數(shù)量，按照每個降塵樣品需要5張濾膜準備；為了檢驗濾膜上是否含有不耐高溫的雜質(zhì)，可將混合纖維素濾膜平鋪在鋁箔紙上，放置于鼓風干燥箱中100℃烘1 h，然后放置在干燥器中平衡24 h以上，之后進行稱重（m0），并一一編號，備用。

（2）超聲振蕩。將樣品瓶中的樣品搖勻后放到超聲波清洗器中，加入的水盡量高于樣品瓶中的液面，以期將樣品瓶壁上的顆粒物全部震蕩下來。設(shè)置參數(shù)：溫度，30℃；超聲頻率，90%；超聲時間，20min。若瓶壁上殘留顆粒物，可進行多次超聲振蕩。

（3）樣品抽濾。將濾膜放置在溶劑過濾器上，用軟管連接溶劑過濾器和隔膜真空泵，開通電源后緩慢倒入混勻后的樣品，直到樣品全部抽濾完畢，將樣品瓶用極少量的高純水進行清洗，并進行抽濾。

（4）抽濾后的溶液可視為大氣濕沉降樣品。可用ICP-MS、原子熒光或原子吸收等方法定量分析其中的重金屬組分，分析后的重金屬的濃度即為濕沉降中重金屬的濃度，再根據(jù)采樣時間和集塵缸橫截面積計算大氣重金屬的濕沉降量和沉降通量。

（5）濾膜上的樣品即為干沉降樣品。抽濾后的濾膜先風干24 h以上，然后放入烘箱中100℃烘1 h，在干燥器中平衡24 h以上，之后進行稱重（m1）。前后兩次的質(zhì)量之差為干沉降樣品的重量（Mg=m1-m0），再根據(jù)采樣時間和集塵缸橫截面積計算大氣干沉降通量（Mg-t=Mg/（ST），T為采樣時間。

（6）稱重后的濾膜可按照傳統(tǒng)的膜樣品進行消解后，用ICP-MS、原子熒光或原子吸收等方法進行重金屬定量分析，再根據(jù)采樣時間和集塵缸橫截面積計算干沉降中大氣重金屬的干沉降量和沉降通量。

3結(jié)語

本文介紹的適用于大氣干濕沉降中重金屬分析的樣品采集及提取方法，同常規(guī)收集方法相比優(yōu)點是：集塵缸可以隨時隨地使用，加入的乙二醇在采樣時可以有效地避免“二次起塵”現(xiàn)象和抑制微生物滋生（表1）；抽濾所需要的時間較短，樣品處理徹底，不會出現(xiàn)迸濺、附著等現(xiàn)象；抽濾的溶液可以作為濕沉降樣品，濾膜樣品作為干沉降樣品，分別分析濕沉降和干沉降樣品和其中重金屬的沉降量和沉降通量。

參考文獻：

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路璐，朱立新，岑況，等.大氣干濕沉降樣品收集方法及應(yīng)用實例[J].礦床地質(zhì)，2012（31）：1158～1159.

[2]柯馨姝，張凱，盛立芳.大氣沉降中重金屬元素污染研究進展[C]∥中國環(huán)境科學學會.中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集.北京：中國環(huán)境科學學會，2014：6146～6152.