ICPAES法測定空氣細顆粒物中的有害元素

空氣中的顆粒物里，粒徑小于2.5 微米的細粒子，被稱為細顆粒物(俗稱為PM2.5)。2011 年11 月，《環境空氣質量標準》將PM2.5納入常規空氣質量評價，PM2.5 年和24 小時平均濃度限值被定為分別定為每立方米0.035毫克和每立方米0.075 毫克。細顆粒物中，鉛、錳、鎘、銻、鍶、砷、鎳、硫酸鹽、多環芳烴等含量較高，有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠。細顆粒物被吸入人體后會直接深入到肺部的氣體交換器官，干擾肺部的氣體交換，引發包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病，對人健康危害極大。對于PM2.5的重金屬進行檢測，一方面可以了解其有毒重金屬的含量，有針對性的對可能對健康造成的危害進行防治，另一方面更重要的意義在于，重金屬含量的變化對于PM2.5 的來源分析是非常有意義的提示。本文參考GB/T 11739，使用ICP-AES 法測定了空氣細顆粒物樣品中重金屬和硫元素含量。

1 實驗部分

1.1 儀器

島津 ICPE-9000 等離子體發射光譜儀

1.2 實驗器皿及試劑

實驗中所用水為超純去離子水;玻璃器皿于硝酸溶液浸泡24 小時;質控濾膜標準品GBW(E)080212(中國疾病預防控制中心職業衛生與中毒控制所)。

1.3 樣品采集和樣品的前處理

在建筑物頂層，使用中流量顆粒采樣器及相應切割器和 Waterman 公司90 mm 石英濾膜，以0.1 m3/min 的流量采氣288 m3(48 h)，收集細顆粒物樣品。大氣壓和溫度數據用采樣器記錄均值。測定前濾膜干燥恒溫24 小時，稱重并記錄。采樣完成后，樣品濾膜密封送回實驗室干燥器恒溫干燥24 小時后，取出稱重記錄。

取細顆粒物采樣濾膜置于50 mL 刻度離心管底部，加入5% 硝酸溶液20 mL 浸沒截取的濾膜，擰緊離心管的螺旋蓋，于通風櫥里70℃ 水浴超聲浸提3 h。浸提后取出放至室溫，浸提液用0.45 μm 濾頭過濾，向離心管中加入少量去離子水清洗內壁并過濾，合并濾液轉移至50 mL容量瓶中，以去離子水定容，振蕩混勻，備用。同時取未采樣濾膜同時制備樣品空白，并另取空白濾膜做加標回收實驗。

1.4 儀器參數和分析線的選擇

按照表1，制備各元素的混合標準溶液，含5%硝酸(與樣品中酸度一致)。

根據不同的元素的靈敏度和在樣品中的含量，確定各元素選用觀測方式等儀器參數。Zn, Fe,Mg, Mn, Ca, Sr 等6 個元素靈敏度較高，或在樣品中含量較高，使用縱向觀測條件;其它金屬元素在樣品中含量較低，使用靈敏度較高的軸向觀測條件。島津ICPE-9000 可以軸向、縱向兩種方式同時采集數據。按表2 儀器工作條件，使用標準曲線法計算結果。

2. 結果與討論

2.1 標準曲線與輪廓圖

各元素的標準曲線如下：

2.2 各元素譜峰輪廓圖

部分元素的輪廓圖如下：

2.3 方法的檢出限

對空白標準溶液的分析元素進行 10 次測定，取3 倍的空白標準偏差除以標準曲線斜率即為各元素的檢出限，其結果見表3。

表3

2.4 樣品測定結果

按實驗方法對細顆粒物(PM2.5)樣品以及GBW(E) 080212 質控濾膜樣品進行分析。PM2.5樣品分析結果見表4，質控濾膜樣品分析結果見表5。

2.5 樣品回收率結果

按實驗方法處理空白濾膜，并另作濾膜加標實驗。回收率結果請見表6。

3. 結論

本文參考GB/T 11739 方法標準，使用ICP-AES 法分別測定了細顆粒物樣品中重金屬元素已經硫元素的含量。實驗結果表明，各元素線性關系及重復性良好，質控濾膜測定結果與標定值吻合，各元素的方法檢出限良好。該方法快速高效，定量準確，適用于快速評價細顆粒物無機元素的含量。