運(yùn)用原子吸收光譜法測定大氣顆粒物中的重金屬

馮冠穎

文章編號：2095-6835（2016）07-0085-02

摘 要：隨著工業(yè)水平的不斷提升，我國大氣污染越來越嚴(yán)重，這給居民的正常生活帶來了極大的影響。大氣顆粒物最重要的組成物質(zhì)之一就是重金屬，它對人體的危害非常大。因此，相關(guān)部門必須加強(qiáng)對大氣顆粒物中重金屬的測量，為相關(guān)治理措施的制訂提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：原子吸收光譜法；大氣顆粒物；重金屬；消解方法

中圖分類號：O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.085

運(yùn)用原子吸收光譜法可以測定大氣顆粒物中的重金屬。與其他測定方法相比，該方法具有操作簡便、測量精確度高等優(yōu)點(diǎn)。為了提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，在對樣品進(jìn)行消解的過程中，要根據(jù)所測量樣本的具體情況選擇最為恰當(dāng)?shù)南夥椒ā＿\(yùn)用原子吸收光譜法可以測定多種金屬，它是目前測定效果最好的方法之一。因此，相關(guān)試驗(yàn)部門必須加強(qiáng)對該方法的研究與運(yùn)用，為大氣顆粒物中重金屬的測定奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)分析

1.1 試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)試劑

在本次研究中，所使用的試驗(yàn)儀器主要為PinAAcle 900 F原子吸收分光光度計，銅、鉛、鎘、鐵空心陰極燈（PE產(chǎn)）和多孔玻璃過濾器。本次試驗(yàn)所使用的試劑主要有鹽酸和硝酸等酸性溶液，其級別均為優(yōu)級純。此外，為了有效檢測大氣顆粒物中的重金屬，在試驗(yàn)之前，試驗(yàn)人員要準(zhǔn)備光譜純銅、純鈷等金屬以及硝酸鉛、硝酸鐵等試劑。硝酸鉛和硝酸鐵的級別也應(yīng)為優(yōu)級純。為了試驗(yàn)的順利進(jìn)行，試驗(yàn)人員還要根據(jù)測定需求制備高純度的三氧化二斕和硫酸錳。所謂“高純度試劑”是指純度大于99.99%的試劑。本次試驗(yàn)所采用的水均為二次去離子水，即在所使用的試驗(yàn)用水中不會檢測出重金屬。

1.2 試驗(yàn)器皿的處理

在試驗(yàn)前，要先對用到的試驗(yàn)器皿進(jìn)行處理。處理的方法為：先清理相關(guān)器皿。清理后，用自來水沖洗，然后用1∶1的硝酸溶液浸泡，浸泡的時間應(yīng)控制在30 min左右。浸泡后，再分別用自來水、一次去離子水、二次去離子水沖洗試驗(yàn)器皿。需要注意的是，在對器皿進(jìn)行清洗的過程中，記得清理集塵罐。

1.3 樣品制備

將玻璃纖維濾膜作為采樣工具，對被檢測區(qū)域的大氣進(jìn)行為期24 h的大流量采集。這種大流量、長時間的采集方式能夠?qū)V膜對取樣結(jié)果的干擾降到最小。在完成采樣之后，試驗(yàn)人員要小心謹(jǐn)慎地取下濾膜，并將濾膜的含塵面向里對折兩次后保存在紙袋中。值得注意的是，在折疊濾膜的過程中，為了保證樣本的完整性，允許濾膜以扇形存在。在消解開始時，將濾膜取出，并按照5 cm×10 cm的規(guī)格裁剪樣本。在裁剪完成后，將裁剪好的樣本小塊置于高型燒杯中。在燒杯中，加入10 mL的硝酸和過氧化氫，過氧化氫的量應(yīng)該與硝酸的量相當(dāng)。將燒杯中的樣品浸泡在混合液中，浸泡時間要控制在2 h以上，然后用微火加熱處理。在沸騰10 min后冷卻。冷卻后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2 10 mL。接著，將溶液加熱至沸騰微干，冷卻，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硝酸溶液20 mL，然后保持沸騰10 min。重復(fù)這一過程，直到消解完全為止。對消解完成后的熱溶液作過濾處理，過濾儀器主要為多孔玻璃過濾器。將過濾后的溶液收集到燒杯中，用少量硝酸溶液多次沖洗多孔過濾器。待濾液冷卻后，將溶液轉(zhuǎn)移到50 mL的容量瓶中，并用硝酸溶液稀釋，將溶液搖勻備用。取同批號、等面積的空白濾膜按樣品消解步驟消解，測定空白值。

1.4 不同樣品預(yù)處理方法的比較

除了上述樣品制備中提到的消解方法外，在試驗(yàn)過程中還可以采用其他消解方法，比如HNO3-HClO4消解法、HNO3-H2SO4消解法等。下面對這兩種消解方法進(jìn)行介紹。

1.4.1 HNO3-HClO4消解法

取玻璃纖維濾膜的1/8作為消解對象，將其剪碎后放入200 mL的三角瓶中，然后向三角瓶中加入10 mL HNO3和4 mLHClO4。為了確保消解的順利進(jìn)行，要在三角瓶口放置小玻璃漏斗，并將混合溶液放置一夜，然后再利用電板將其加熱到近干狀態(tài)。此時，試驗(yàn)人員可以將小玻璃漏斗取下，然后繼續(xù)加熱，直到HClO4干盡為止。接著將三角瓶取下冷卻，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的HNO3淋洗瓶壁，所使用的HNO3溶液的量要控制在10 mL左右。繼續(xù)用電板加熱處理，保持微沸10 min，取下冷卻，用中性濾紙過濾，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的HNO3定容到50 mL的容量瓶中，搖勻待測。取同批號、等面積空白濾膜按樣品消解步驟消解，測定空白值。

1.4.2 HNO3-H2SO4消解法

將樣品膜的1/8剪成小塊放入200 mL的三角瓶中，然后向三角瓶中加入2 mL H2SO4和8 mL HNO3；在三角瓶瓶口放置小玻璃漏斗，用電熱板加熱，直到呈完全碳化的狀態(tài)；取下冷卻，用水沖洗瓶壁，然后向三角瓶中加入3 mL HNO3和2 mL HClO4；繼續(xù)加熱，直到溶液呈清亮狀態(tài)；取下漏斗，將溶液蒸至冒SO3白煙，近干，冷卻，加人0.1 molHNO3少許，微熱使殘渣溶解，定量轉(zhuǎn)移至50 mL的容量瓶中。取同批號、等面積空白濾膜按樣品消解步驟消解，測定空白值。

2 結(jié)果分析

2.1 平行測試

為了建立一整套完整的大氣金屬原子分析系統(tǒng)，在試驗(yàn)之前，試驗(yàn)人員對土壤中Cu、Pb、Zn和Cd的含量進(jìn)行了測定。之所以采取這種方式，是因?yàn)榇髿夂屯寥浪目晌腩w粒物的種類相似，其測定結(jié)果可以與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。通過測定發(fā)現(xiàn)，土壤標(biāo)本中的平行值較好，所測定的數(shù)據(jù)能與標(biāo)準(zhǔn)值保持一致。其中，部分金屬元素的測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值存在偏差，主要原因是選用的消解體系不同。此外，為了確保試驗(yàn)方法的精確度，我們還在試驗(yàn)過程中進(jìn)行了平行樣品測試和加標(biāo)回收測試。

2.2 空白值比較

選用的消解方法不同，測得的空白值也不同。表1所示為

三種消解法的空白值比較。

2.3 方法的準(zhǔn)確度

對已知兩個降塵樣品進(jìn)行Cu、Pb、Cd和Fe 4種金屬元素的加標(biāo)回收測定，其回收率在94.5%～106%范圍內(nèi)，符合方法和測定要求。具體數(shù)值如表2所示。

3 討論

在測定大氣顆粒物中的重金屬時可以選用原子吸收光譜法。研究發(fā)現(xiàn)，測定重金屬時，最有效的預(yù)處理方法為HNO3-HClO4消解法。合理應(yīng)用這一方法對提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確度有著極大的意義。與其他測定方法相比，原子吸收光譜法具有操作簡單、測試效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，試驗(yàn)人員應(yīng)加強(qiáng)對該方法的研究與應(yīng)用。另外，大氣顆粒物中的其他重金屬，比如銅、鉛、鋅、鎘、鐵、錳和鎳等也可以采用該方法測定。

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〔編輯：劉曉芳〕