火焰原子吸收光譜法測(cè)定塵鉛前處理方法的研究

姚朝英，任蘭，徐笑寒

(南京市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，南京 210013)

鉛是一種在人體和動(dòng)物組織中有積蓄作用的有毒金屬，不易排出體外。攝入過多的鉛及其化合物，會(huì)導(dǎo)致心悸、易激動(dòng)，并會(huì)使神經(jīng)系統(tǒng)受損，甚至?xí)掳┖椭禄鸞1]。附著在顆粒物上以氣態(tài)形式排放是其主要污染途徑之一，在采礦、冶金、垃圾處理等生產(chǎn)過程中，均會(huì)向大氣中排放鉛煙、鉛塵。廢氣中鉛的測(cè)定主要采用火焰原子吸收光譜法(FAAS)[2–6]、石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS)[7]和電感耦合–等離子體發(fā)射光譜法(ICP–AES)[8]等。

GFAAS法基體干擾較大，在測(cè)定時(shí)需加入磷酸鹽等基體改進(jìn)劑；ICP–AES法儀器價(jià)格昂貴，試驗(yàn)成本較高；FAAS法靈敏度高，精密度和準(zhǔn)確度好，干擾因素少，操作簡(jiǎn)便。筆者采用FAAS法測(cè)定塵鉛樣品，研究了酸煮法、索氏提取法、微波消解法、超聲波提取法等不同前處理方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

火焰原子吸收光譜儀：SpectrAA 55型，美國(guó)Varian公司；

鉛空心陰極燈：北京威格拉斯儀器有限公司；

電熱板：EG20B型，美國(guó)LabTech公司；

索氏提取裝置：SCT–06型，杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；

微波消解儀：ETHOSD型，意大利MILESTONE公司；

超聲波發(fā)生器：SB3200型，上海必能信超聲有限公司；

真空抽濾裝置：GM–1.00型，天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

煙塵采樣儀：TH–880Ⅳ型，武漢天虹智能儀表廠；

超細(xì)玻璃纖維無膠濾筒：天津市東方綠色技術(shù)發(fā)展公司；

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：500 mg／L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究所；

鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液：100 mg／L，吸取10.0 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL容量瓶?jī)?nèi)，用1%硝酸溶液稀釋至標(biāo)線；

硝酸：優(yōu)級(jí)純；

過氧化氫：分析純；

實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2 儀器工作條件

波長(zhǎng)：283.3 nm；狹縫：0.5 nm；燈電流：2.0 mA；增益：55%；乙炔流量：2.0 L／min；空氣流量：8.0 L／min；火焰高度：10 mm；氘燈扣背景校正方式。

1.3 樣品采集

使用煙塵采樣儀，用超細(xì)玻璃纖維無膠濾筒，以20～30 L／min的流量對(duì)排鉛煙道采集20～30 min，采樣體積約400 L(標(biāo)況)。

1.4 樣品前處理

(1)酸煮法[2]。將濾筒剪成小塊，放入250 mL錐形瓶中，加入50%硝酸溶液50 mL和30%過氧化氫15 mL，插入一小漏斗，在電熱板上加熱至微沸并保持2 h。冷卻1 h后小心滴加過氧化氫5 mL，必要時(shí)可補(bǔ)加少量水，冷卻后抽濾。用水洗滌錐形瓶、濾渣和抽濾瓶3次以上，濾液與洗滌液合并至小燒杯中，于電熱板上微沸蒸至近干。加入50%硝酸溶液2 mL，加熱溶解殘?jiān)?，冷卻后轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中定容待測(cè)。

(2)索氏提取法[2]。將濾筒剪成小塊，放入提取器內(nèi)，于蒸餾瓶中加50%硝酸溶液50 mL和30%過氧化氫15 mL，加熱回流3 h。待冷卻后將溶液洗入燒杯中(如溶液混濁并伴有絮狀物，可先過濾)，于電熱板上緩慢蒸發(fā)至近干。加入50%硝酸溶液2 mL，加熱溶解殘?jiān)鋮s后轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中定容，待測(cè)。

(3)微波消解法。將濾筒剪成小塊，放入聚四氟乙烯消解罐中，加少量水濕潤(rùn)，再依次加入10 mL硝酸和3 mL 30%過氧化氫，于190℃下消解6 min[3]。消解液冷卻后抽濾，用水洗滌消解罐內(nèi)壁，濾液與洗滌液合并轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中定容待測(cè)。

(4)超聲波提取法[8]。將濾筒剪成小塊，置于50 mL比色管中，用4%硝酸溶液定容。將比色管置于超聲波發(fā)生器中，超聲作用90 min后過濾，濾液待測(cè)。

在采用上述前處理方法制備樣品時(shí)，均同步制備濾筒空白。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的線性與檢出限

用1%硝酸溶液將100 mg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液稀釋 配 制 成 0，0.100，0.200，0.500，0.700，1.00 mg／L標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，在上述儀器工作條件下分別測(cè)量吸光度。以吸光度y對(duì)質(zhì)量濃度x繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為y=0.0198x+0.0023，相關(guān)系數(shù)r=0.9997。

連續(xù)測(cè)定1%硝酸溶液11次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差確定儀器檢出限為0.023 mg／L。按定容體積50 mL、采樣體積400 L計(jì)，該方法測(cè)定塵鉛樣品的檢出限為 2.88 μg／m3。

2.2 干擾試驗(yàn)

在5.00 mg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入500 mg／L Ag+，Al3+，Bi3+，Cd2+，Co2+，Cr3+，Cu2+，F(xiàn)e2+，Mn2+，Ni2+，Zn2+，K+，Na+，Ca2+，Mg2+，Cl–，SiO32–和10 mg／L F–，經(jīng)測(cè)定未見顯著影響。

2.3 前處理方法比較

玻璃纖維濾筒鉛含量較高，使用前可先用50%熱硝酸溶液浸泡約3 h(不能煮沸，以免破壞濾筒)。從酸中取出后，在水中浸泡10 min，取出用水淋洗至近中性，烘干后備用。

由于污染源排放濃度變化較大，難以采集到平行樣品，且我國(guó)目前尚無此類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。因此前處理方法的準(zhǔn)確度只能用加標(biāo)回收率來判定。

取60只空白濾筒(經(jīng)脫鉛處理)，平均分為4組，在每組15只濾筒中，5只加入1 mL 100 mg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(即加標(biāo)0.100 mg)，5只加入5 mL 100 mg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(即加標(biāo)0.500 mg)，5只加入10 mL 100 mg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(即加標(biāo)1.00 mg)。用移液管添加標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，盡量均勻地將其滴到空白濾筒上，晾干后作為加標(biāo)樣品使用。分別用酸煮法、索氏提取法、微波消解法、超聲波提取法4種前處理方法消解空白濾筒加標(biāo)樣品，消解液定容至50 mL測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 4種前處理方法加標(biāo)回收與精密度試驗(yàn)結(jié)果(n=5)

由表 1可見，對(duì)于 0.100，0.500，1.00 mg 3個(gè)質(zhì)量水平的空白濾筒加標(biāo)樣品，采用酸煮法處理，回收率為91.8%～97.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.2%～3.2%；采用索氏提取法處理，回收率為83.0%～86.8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.4%～10.3%；采用微波消解法處理，回收率為93.6%～97.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.5%～3.7%；采用超聲波提取法處理，回收率為89.3%～90.9%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2%～4.5%。4種前處理方法的回收率與精密度均能達(dá)到分析質(zhì)控要求，以酸煮法和微波消解法的提取效果最佳，超聲波提取法次之，索氏提取法相對(duì)最差。

3 結(jié)語

采用酸煮法、索氏提取法、微波消解法、超聲波提取法4種前處理方法，火焰原子吸收光譜法測(cè)定塵鉛樣品，空白濾筒加標(biāo)的回收率與精密度均能達(dá)到環(huán)境監(jiān)測(cè)分析的相關(guān)要求[2]。酸煮法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，可大批量處理樣品；缺點(diǎn)是試劑用量較多，步驟較繁瑣，多次補(bǔ)充試劑和轉(zhuǎn)移溶液易造成樣品沾污，操作較為復(fù)雜。索氏提取法的優(yōu)點(diǎn)是不易受環(huán)境污染，過程簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是裝置復(fù)雜，處理時(shí)間較長(zhǎng)，且受裝置影響，在3 h的回流時(shí)間內(nèi)，提取效率不夠穩(wěn)定，易造成樣品前處理不均勻，提取率和回收率低。微波消解法的優(yōu)點(diǎn)是試劑用量少，操作簡(jiǎn)便，消解速度快，回收率和精密度高；缺點(diǎn)是受微波消解儀容積限制，每批次消解的樣品數(shù)量有限，消解液的冷卻和轉(zhuǎn)移定容也較費(fèi)時(shí)。超聲波提取法的回收率稍低，其優(yōu)點(diǎn)是樣品消解后無需冷卻，直接在比色管中定容簡(jiǎn)化了操作步驟，節(jié)省了時(shí)間；缺點(diǎn)是受超聲波發(fā)生器容積限制，每批次消解的樣品數(shù)量有限。實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)樣品分析的具體要求，以及自身的儀器設(shè)備配置情況，選擇適合的前處理方法。

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