王 鵬，任 鴻

（浙江省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，浙江杭州310012）

環(huán)境保護(hù)

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定空氣中6種重金屬元素

王 鵬，任 鴻

（浙江省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，浙江杭州310012）

建立電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、Mn等6種常見(jiàn)重金屬元素。用微孔濾膜采集空氣中的重金屬，經(jīng)高氯酸+硝酸（1+ 9）消解后由ICP-MS測(cè)定。該6種重金屬在0.000～1.000 μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r＞0.9992；方法的檢出限為2.1×10-5～7.4×10-5μg/mL；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.5%～6.3%之間；回收率在83.3%～108.3%之間。該法是一個(gè)靈敏、有效、準(zhǔn)確的方法，可以用于工作場(chǎng)所空氣中重金元素的測(cè)定。

工作場(chǎng)所；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；消解；重金屬元素

工作場(chǎng)所［1］是指勞動(dòng)者進(jìn)行職業(yè)活動(dòng)，并由用人單位直接或間接控制的所有工作點(diǎn)。目前蓄電池、紡織印染，皮革制造加工，鑄造等行業(yè)使用大量的重金屬作為原料或者輔料，其工作場(chǎng)所存在大量的重金屬毒物，重金屬毒物的長(zhǎng)期存在對(duì)勞動(dòng)者的健康具有極大的威脅。工作場(chǎng)所空氣中重金屬的測(cè)定方法包括原子吸收光譜法［2-7］、原子熒光法［8-9］等。ICP-MS具有靈敏度高，干擾少，超痕量檢出限，多元素同時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道用該法測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中重金屬。本文采用該法測(cè)定空氣中Cu、Pb、Cr、Cd、Ni、Mn等6種重金屬元素。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7700電感耦合等離子體質(zhì)譜（美國(guó)Agilent公司）；Vulcan 42全自動(dòng)樣品消解&稀釋系統(tǒng)（加拿大Questron公司）：配聚四氟乙烯消解罐；Milli-Q-P超純水系統(tǒng)（法國(guó)Millipore公司）；ZC-F粉塵采樣器（0～6 L/min）（浙江恒達(dá)儀器儀表有限公司）；微孔濾膜（直徑40 mm，鹽城方圓環(huán)保科技有限公司）。

銅標(biāo)液（1000 μg/mL）、錳標(biāo)液（500 μg/mL）、鎳標(biāo)液（500 μg/mL）、鉻標(biāo)液（1000 μg/mL）、鎘標(biāo)液（100 μg/mL）、鉛標(biāo)液（500 μg/mL）（環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所）；硝酸（優(yōu)級(jí)純，成都市科龍化工試劑廠）；高氯酸（優(yōu)級(jí)純，上海金鹿化工有限公司）；所有試驗(yàn)用水均為超純水。消解液：高氯酸+硝酸（1+9）。稀釋液：0.16 mol/L硝酸。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

在10 mL容量瓶中分別加入1 mL銅標(biāo)液、2 mL錳標(biāo)液、2 mL鉻標(biāo)液、2 mL鉛標(biāo)液、2 mL鎳標(biāo)液，用硝酸稀釋至刻度，配成濃度為100 μg/mL的銅、錳、鉛、鉻、鎳混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別取2.5 mL上述混合標(biāo)液和鎘標(biāo)液于50 mL容量中，用硝酸稀釋至刻度，配成濃度為5 μg/mL的銅、錳、鉛、鉻、鎳、鎘混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。在6個(gè)25 mL的容量瓶中分別加入0.00、0.05、0.25、1.00、2.50、7.50 mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用硝酸稀釋至刻度，得到濃度為0.000、0.020、0.050、0.200、0.500、1.000 μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.3 儀器工作條件

依據(jù)調(diào)諧液的檢出信號(hào)對(duì)儀器各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，氧化物水平和雙電荷水平達(dá)到測(cè)定要求，主要工作參數(shù)為RF發(fā)射功率1550 W；載氣（氬氣）流速：1.09 L/min；采用氦模式：碰撞池氦氣流量為3.9 mL/min。

1.4 樣品采集[2-7]

在采樣現(xiàn)場(chǎng)將裝好微孔濾膜的采樣夾，以5 L/min的流量采集15 min空氣樣品（短時(shí)間采樣）或者以1 L/min的流量采集2～8 h空氣樣品（個(gè)體或長(zhǎng)時(shí)間采樣），同時(shí)做空白對(duì)照。采樣后，將濾膜的接塵面朝里對(duì)折，放入具塞刻度試管中運(yùn)輸和保存。樣品可長(zhǎng)期保存。

1.5 樣品分析

1.5.1 樣品消解

將采過(guò)樣的濾膜放入聚四氟乙烯消解罐中，置于全自動(dòng)樣品消解和稀釋系統(tǒng)中，加入3 mL消解液，設(shè)置消解溫度為200℃，至消解液基本揮發(fā)干，冷卻后定容至10 mL。

1.5.2 樣品分析

用測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列的操作條件，測(cè)定樣品溶液和空白對(duì)照溶液；測(cè)得的樣品豐度值（CPS）減去空白對(duì)照豐度值（CPS）后，由標(biāo)準(zhǔn)曲線得重金屬濃度（μg/mL），按式（1）計(jì)算空氣中重金屬的濃度。

式中：C-空氣中重金屬的濃度，mg/m3；10-樣品溶液的總體積，mL；Ci-測(cè)得樣品溶液中重金屬的濃度，μg/mL；V-標(biāo)準(zhǔn)采樣體積，L。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性關(guān)系

校準(zhǔn)方程及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表1。結(jié)果表明6種元素的線性關(guān)系良好。

表1 校準(zhǔn)方程及相關(guān)系數(shù)

2.2 精密度及準(zhǔn)確度試驗(yàn)

取18張微孔濾膜分為3組，每組6張，分別加入高、中、低三個(gè)層次的重金屬，在干燥器內(nèi)自然晾干。按照試驗(yàn)方法分別測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，6種重金屬的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差［RSD（n=6）］在1.5%～6.3%之間，表明方法的精密度良好；加標(biāo)回收率為83.3%～108.3%，表明方法的準(zhǔn)確度良好。

表2 精密度及解吸效率試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

2.3 檢出限

在相同的儀器工作條件下，連續(xù)測(cè)定空白樣品溶液10次，測(cè)得豐度值（CPS）標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=10）的3倍除以靈敏度（即工作曲線的斜率）所得結(jié)果為方法的檢出限，經(jīng)計(jì)算得到的各元素檢出限，最低檢出濃度（以采集75 L空氣樣品計(jì)）見(jiàn)表3。

表3 檢出限和最低檢出濃度

2.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

利用該法分別對(duì)浙江省某造船廠電焊作業(yè)崗位的錳和鎳、浙江某煉銅廠熔煉爐崗位的銅和鉛、浙江某電鍍廠電鍍崗位的鉻以及浙江某垃圾發(fā)電廠渣庫(kù)的鉛和鎘進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在不同時(shí)段，以短時(shí)間采樣分別采集三個(gè)樣品，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

對(duì)ICP-MS法測(cè)定工作場(chǎng)所空氣中6種常見(jiàn)重金屬元素進(jìn)行研究，確定了方法的檢出限及線性關(guān)系，并進(jìn)行了重現(xiàn)性、準(zhǔn)確度試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《工作場(chǎng)所空氣中毒物檢測(cè)方法的研制規(guī)范》［10］的要求，證明該方法是一個(gè)靈敏、有效、準(zhǔn)確的方法，可以用于工作場(chǎng)所空氣中重金屬毒物的測(cè)定。

［1］GBZ 1-2010.工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］GBZ/T 160.05-2004.工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定鎘及其化合物［S］.

［3］GBZ/T 160.07-2004.工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定鉻及其化合物［S］.

［4］GBZ/T 160.09-2004.工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定銅及其化合物［S］.

［5］GBZ/T 160.10-2004.工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定鉛及其化合物［S］.

［6］GBZ/T 160.13-2004.工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定錳及其化合物［S］.

［7］GBZ/T 160.16-2004.工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)測(cè)定鎳及其化合物［S］.

［8］謝勇堅(jiān)，葉立和.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定作業(yè)場(chǎng)所空氣中汞［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2002，12（4）:440-441.

［9］趙飛蓉，彭謙，陳憶文，等.作業(yè)場(chǎng)所空氣中錫的微波消解-氰化物發(fā)生原子熒光光度測(cè)定法［J］.環(huán)境與健康雜志，2006，123（6）:555-556.

［10］WS/T 73-1996.工作場(chǎng)所空氣中毒物檢測(cè)方法的研制規(guī)范［S］.

Determination of Six Heavy Metal Elements in Workplace Air by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry(ICP-MS)

WANG Peng,RENG Hong
（Zhejiang Institute of Safety Science and Technology，Hangzhou，Zhejiang 310012，China）

To establish a method for the determination of 6 heavy metal elements in workplace air by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）.The samples were absorbed by millipore filter and dispel by HNO3+HClO4（1+9）.The inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）were selected to determine the heavy metal elements.Calibration curve of the method was linear within the range 0.000～1.000 μg/mL and showed good linearity with r＞0.9992.The determination limit of the method was 2.1×10-5～7.4×10-5μg/mL.The relative standard deviation（RSD）was 1.5%～6.3%.Recoveries were between 83.3%～108.3%.This method is quick，effective and accurate，can be used for determine the heavy metal elements in workplace air.

workplace air;inductively coupled plasma mass spectrometry;dispel;heavy metal elements

1006-4184（2015）5-0042-03

2015-04-24

浙江省科技廳科技條件建設(shè)項(xiàng)目（2013F10018）。

王鵬（1986-），男，碩士研究生，工程師，主要從事工作場(chǎng)所空氣質(zhì)量分析研究。E-mail:psea2000@sina.com。