對某汽車制造企業(yè)車間空氣錳含量的火焰原子吸收光譜法測定與結(jié)果分析

劉俊杰

摘 要：采用微孔濾膜對某汽車制造企業(yè)車間焊接作業(yè)點(diǎn)位空氣中錳進(jìn)行樣品采集，通過酸消解--火焰原子吸收光譜法對樣品測定，在方法線性范圍0.0-3.0ug/mL內(nèi)，相關(guān)系數(shù)為0.9999，最低檢出限為0.013ug/mL，回收率均在95.0%-105.0%之間，精密度均小于5%。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)車間部分焊接作業(yè)點(diǎn)位空氣中錳含量存在超標(biāo)現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：車間空氣;錳;火焰原子吸收光譜法

0 引言

在汽車制造業(yè)中，存在各種焊接作業(yè)工序，焊接作業(yè)會產(chǎn)生錳煙或錳塵等有毒有害物質(zhì)。電焊工錳中毒作為常見的職業(yè)病之一，長期錳煙或錳塵吸入會引起中毒，主要表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，如頭暈、頭痛、心悸，后期會出現(xiàn)震顫麻痹綜合癥;錳塵的吸入聚集還可導(dǎo)致塵肺病。為保護(hù)工人健康，定期對車間空氣錳含量監(jiān)測具有重要意義。GBZ2.1-2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分：化學(xué)有害因素》中規(guī)定了錳及其無機(jī)化合物的時間加權(quán)平容許濃度（PC-TWA）為0.15mg/m3[1]。

工作場所空氣中錳的測定方法有火焰原子吸收光譜法和高碘酸鉀分光光度法[2]?；鹧嬖游展庾V法具有靈敏度高、選擇性好、檢出限低、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，本文采用火焰原子吸收光譜法來進(jìn)行空氣中錳含量的測定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

空氣中氣溶膠態(tài)錳及其化合物用微孔濾膜采集，酸消解后，用乙炔--空氣火焰原子吸收光譜儀在279.48nm波長下測定吸光度，在一定的線性條件范圍內(nèi)，吸光度值與錳濃度成正比，以此進(jìn)行定量分析。

1.2 儀器與設(shè)備

火焰原子吸收光譜儀：PinAAcle900T，美國PerkinElmer

公司，配有火焰原子化器，以及高靈敏度霧化器;錳空心陰極燈;空氣壓縮機(jī);乙炔氣瓶;微孔濾膜，孔徑0.8um;FC-4空氣采樣器（流量：0-25L/min）;大采樣夾，直徑40mm;溫控電熱板;燒杯，50mL;具塞刻度試管，10mL;容量瓶，100mL。

1.3 試劑與材料

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水，用酸為優(yōu)級純;錳單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW（E）080157，中國計量科學(xué)研究院;濾膜錳質(zhì)控樣（AK-QC203-1，濃度20.0±1.2ug/張;AK-QC203-2，濃度40.0±2.4ug/張;批號20180501;中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院）;高氯酸（GR），1.67g/mL;硝酸（GR），1.42g/mL;鹽酸（GR），1.18g/mL;（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）;消解液，取100mL高氯酸加入到900mL硝酸中;鹽酸溶液（1+99），0.12mol/L，取10mL鹽酸加入到990mL水中。

1.4 樣品的采集與保存

將微孔濾膜安裝在采樣夾內(nèi)，按照GBZ159規(guī)定，以5L/min流量采集15min空氣樣品。采樣完成后，接塵面對折兩次，放入清潔塑料袋或紙袋內(nèi)，置于清潔容器內(nèi)運(yùn)輸保存。[3]

1.5 實(shí)驗(yàn)分析

1.5.1 儀器工作條件

經(jīng)反復(fù)調(diào)試，確定以下工作條件：燈電流20mA，光譜通帶0.2nm，波長279.48nm，乙炔氣流量：2.0L/min;空氣流量：10.0L/min;觀測高度：14.62mm;燃燒頭位置：水平位置10.14mm，垂直位置40.69mm。

1.5.2 樣品處理

將采過樣的濾膜放入50mL燒杯內(nèi)，加入5mL消解液，在電熱板上加熱消解，保持200℃左右，待消解液基本揮發(fā)干時，許下稍冷，用0.12mol/L的鹽酸溶液溶解殘渣，并定量轉(zhuǎn)移入具塞刻度試管中，稀釋至10.0mL，搖勻，供測定。濃度超出線性范圍時用鹽酸溶液稀釋后測定，計算結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)。

1.5.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

取100mL容量瓶，用0.12mol/L的鹽酸溶液稀釋錳單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液成為10.0ug/mL的錳標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液。再取6支10mL具塞比色管，分別加入0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0mL應(yīng)用液，定容，配制成0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0ug/mL標(biāo)準(zhǔn)系列，在已調(diào)試好的火焰原子吸收光譜儀上測量各濃度的吸光度，每個濃度重復(fù)測定3次，然后以濃度（ug/mL）為橫坐標(biāo)，吸光度均值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5.4 樣品測定

將采樣后的微孔濾膜與空白膜按步驟1.5.2進(jìn)行消解處理，定容，與測定標(biāo)準(zhǔn)系列相同的儀器條件測定樣品溶液，讀取其吸光度，扣去空白值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線測得樣品溶液錳濃度，根據(jù)采樣體積計算出空氣中的錳含量。

2 檢測結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及方法檢出限

濃度為0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0ug/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列，吸光度依次為0.0006、0.0317、0.0769、0.1537、0.2964、

0.4512，其回歸方程為y=0.14955x+0.00117，相關(guān)系數(shù)r=0.9999，表明錳在濃度0.0-3.0ug/mL范圍之內(nèi)，吸光度與質(zhì)量濃度有著良好的線性關(guān)系。配制低濃度的錳溶液，按照實(shí)驗(yàn)步驟對其進(jìn)行測定，連續(xù)測定11次，得到11次測定結(jié)果見表1，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.00432ug/mL，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，檢出限為0.013ug/mL[4]。

2.2 準(zhǔn)確度及精密度

取6張空白微孔濾膜分成3組，每組雙份，一份直接電熱板進(jìn)行酸消解，另一份分別各加入0.2、1.0、3.0mL錳標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液（10.0ug/mL），然后進(jìn)行消解測定，計算加標(biāo)回收率，其結(jié)果見表2，回收率均在95.0%-105.0%之間，方法準(zhǔn)確度高。

在標(biāo)準(zhǔn)曲線上取低（0.2ug/mL）、中（1.0ug/mL）、高（3.0ug/mL）三個濃度溶液，在上述儀器條件下分別進(jìn)行6次測定，結(jié)果見表3，RSD均小于5%，方法精密度良好。

2.3 質(zhì)控樣測定結(jié)果

對錳濾膜質(zhì)控樣AK-QC203-1、AK-QC203-2進(jìn)行測定，結(jié)果分別為25.3ug/張、45.7ug/張，滿足擴(kuò)展不確定度要求，結(jié)果滿意。

2.4 樣品結(jié)果

對該汽車制造企業(yè)焊接車間7個焊接作業(yè)點(diǎn)位的空氣采集樣品進(jìn)行檢測，結(jié)果如表4：

3 分析與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)條件的選擇

3.1.1 儀器條件的選擇

火焰原子吸收光譜法儀器條件對結(jié)果的影響很大，選擇合適的實(shí)驗(yàn)條件才能得出理想的結(jié)果。測定波長、狹縫寬度、火焰的燃助比、火焰高度、樣品的提升量等多種因素都會對結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，在保證方法線性、靈敏度、準(zhǔn)確度、精密度的條件下，提高吸光度值，結(jié)果更可靠。因此，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，優(yōu)化各項實(shí)驗(yàn)參數(shù)，確定最佳儀器條件。

3.1.2 試劑的選擇

選擇合適的試劑和純度可以提高結(jié)果的準(zhǔn)確度?，F(xiàn)在市場銷售的試劑純度不一，試驗(yàn)時選擇純度在優(yōu)級純及以上的試劑，可以使結(jié)果的準(zhǔn)確性更高。實(shí)驗(yàn)用水應(yīng)使用去離子水，減少干擾離子對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。在選擇錳標(biāo)準(zhǔn)溶液時，盡量選擇國家認(rèn)可的錳標(biāo)準(zhǔn)溶液，可以減少誤差，提高準(zhǔn)確度。

3.2 現(xiàn)場樣品結(jié)果分析

此次對某汽車制造企業(yè)焊接車間焊接作業(yè)點(diǎn)位空氣采集樣品檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場存在空氣中錳含量超標(biāo)現(xiàn)象，對7個點(diǎn)位檢測后發(fā)現(xiàn)有4個點(diǎn)位空氣中錳含量超標(biāo)，超標(biāo)率為57.1%，說明該車間空中錳含量較高，存在職業(yè)衛(wèi)生隱患。該企業(yè)需要對車間焊接作業(yè)方式進(jìn)行整改，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使用低錳或無錳焊條代替高錳焊條;增加排風(fēng)設(shè)施，在焊接作業(yè)點(diǎn)位應(yīng)添加局部排風(fēng)，降低空氣中錳含量;并加強(qiáng)作業(yè)人員個人防護(hù)，佩戴防護(hù)口罩等防護(hù)用品;定期對作業(yè)場所空氣中錳含量進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題并整改;定期組織焊接作業(yè)人員進(jìn)行職業(yè)健康體檢，做到早發(fā)現(xiàn)，早治療，盡量減少職業(yè)病的發(fā)生，保護(hù)工人健康。

參考文獻(xiàn)：

[1] GBZ2.1-2007.工作場所有害因素職業(yè)接觸限值化學(xué)有害因素[S].中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，2007.

[2] GBZ/T300.17-2017.工作場所空氣有毒物質(zhì)測定第17部分：錳及其化合物[S].中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，2017.

[3] GBZ159-2004.工作場所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測的采樣規(guī)范[S].中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，2004.

[4] GBZ/T210.4-2008.職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)制定指南第4部分：工作場所中化學(xué)物質(zhì)測定方法[S].中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，2008.