大氣顆粒物重金屬監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展

李月林 羅芳 李波

摘 要：針對(duì)重金屬元素極易富集在大氣顆粒中，給暴露人群身體健康帶來(lái)巨大危害，但大氣顆粒物中重金屬測(cè)定技術(shù)與方法不完備的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)重金屬監(jiān)測(cè)方法技術(shù)的匯總，探討在顆粒物重金屬分析監(jiān)測(cè)中需要注意并遵循的技術(shù)規(guī)范和方法要求。并結(jié)合前人研究資料，提出以消解處理，ICP-MS測(cè)試技術(shù)為主的重金屬研究發(fā)展方向。完善大氣顆粒物重金屬元素監(jiān)測(cè)體系，可為大氣環(huán)境防治提供方法依據(jù)，為我國(guó)環(huán)境治理及監(jiān)控提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大氣顆粒物；重金屬；環(huán)境監(jiān)測(cè)

1.前言

2013年，我國(guó)成為工業(yè)產(chǎn)品出口量最大的世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)，與此同時(shí)，環(huán)境污染（如廢氣排放、土壤沙漠化、水資源污染等）問(wèn)題日趨嚴(yán)重，灰霾大氣事件常有發(fā)生（Wang等，2014）。重金屬元素極易富集在細(xì)顆粒物中，給人體帶來(lái)巨大危害（張霖林等，2015）。大氣顆粒物主要為分散在空氣中以氣溶膠形式存在的固態(tài)和液態(tài)顆粒物。其中的重金屬元素（Pb、As、Cd等）組要來(lái)自與人類活動(dòng)（李萬(wàn)偉，2011）。富集在細(xì)顆粒物中的重金屬，對(duì)人體呼吸健康、心血管、癌癥等疾病具有十分重要的影響（Chen等，2010；楊欣等，2014）。因此，建立和完善大氣顆粒物中重金屬的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法體系，有利于大氣重金屬污染的防治（姚琳等，2012）。通過(guò)將大氣顆粒物中重金屬元素的監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法進(jìn)行歸納分析，為大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。

2.顆粒物采樣方法

2.1采樣儀器

根據(jù)采樣目的不同，可采樣大、中流量的TSP采樣器，或用大、中、小流量的PM10、PM2.5采樣器（陳建華等，2005；朱曉華等，2014；徐蘭等，2014；黃麗坤等，2014；張勇等，2014）。采樣器入口一般離地面1.5m（張霖林等，2015）。

2.2濾膜

重金屬元素的物化性質(zhì)不同于硫氧化物、氮氧化物、有機(jī)污染物等其它大氣污染物。而普通玻璃纖維除了硅鋁酸鹽作為主要成分外，還含有其它金屬雜質(zhì)。并且在預(yù)處理中，玻璃纖維濾膜易形成糊狀難分解，其灰分含量也較較高。因此，一般不宜采用玻璃纖維濾膜采樣。使用有機(jī)濾膜（聚氯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維、過(guò)氯乙烯等）效果較好。

3.樣品處理方法

3.1全消解方法

全消解方法分為堿熔法和酸溶法。堿熔法的消解體系主要為NaOH、Na2O2-NaOH、Na2O2-Na2CO3、KHSO4-K2S2O7等。此方法適用于Al、Ca、Mg、K、Fe、Na、Ti等重金屬的ICP-AES法分析。該方法有試劑試劑用量大，空白高，堿金屬元素易造成背景干擾的特點(diǎn)，因此不適用于ICP-MS等儀器分析（張霖林等，2015）。

酸消解法自90年代開始進(jìn)行了較全面的研究，結(jié)果表明高壓消解的操作簡(jiǎn)便、空白值低、消解完全、準(zhǔn)確度較高的特點(diǎn)（李振聲等，1990）。其中，HNO3-HCIO4消解法比其它幾種方法操作更簡(jiǎn)便、金屬溶出率更高、空白值低，各重金屬元素的回收率在90%以上（王澤俊等，2002）。微波消解可以抑制揮發(fā)元素的損失（史庭安等，1996；朱奕等，2013）。目前，環(huán)保部已規(guī)定ICP-MS法為測(cè)定大氣顆粒物重金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)方法。

4.樣品分析測(cè)試

顆粒物重金屬的測(cè)試方法主要采用無(wú)機(jī)測(cè)定的方法，主要有：中子活化法（INAA）、X射線熒光光譜法（XRF）、電子微探計(jì)、原子吸收法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。其中，ICP-MS具有多元素同時(shí)分析的優(yōu)點(diǎn)。其發(fā)展方向?yàn)楦雍哿?、更加便捷、涉及元素更加廣泛。

5.結(jié)論

隨著今年突發(fā)大氣事件頻發(fā)，源解析工作的迫切需要，快速便捷的大氣環(huán)境測(cè)測(cè)方法已成為環(huán)境學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)方向。在重金屬元素監(jiān)測(cè)中，微波消解法，ICP-MS、ICP-AES多元素同時(shí)分析等先進(jìn)方法值得進(jìn)一步研究和廣泛使用。（作者單位：1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2.成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院）

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