原子吸收分光光度法在不同消解體系下測定大氣顆粒物中的鋅

陳金鵬

(山東省東營生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 東營 257091)

鋅是人體必需的微量元素，鋅對人體生長發(fā)育、免疫等重要生理過程中起著極其重要的作用，人體攝入過量鋅會導(dǎo)致中毒[1-2]。鋅礦開采、冶煉加工、鍍鋅、儀器儀表等工業(yè)排放的粉塵含有鋅及其化合物，長期接觸會對呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、眼睛、皮膚產(chǎn)生刺激。顆粒物是重金屬的載體，大氣顆粒物中的鋅污染物具有不可降解性，并可通過呼吸進(jìn)入人體，造成人體機(jī)能障礙，引發(fā)各種疾病，影響人類健康。

消解是測定重金屬元素的重要預(yù)處理手段，目前對樣品的預(yù)處理多參照土壤樣品的消解方法，包括微波消解[3-4]和電熱板加熱消解等[5-6]，不同的實(shí)驗根據(jù)不同的實(shí)驗條件，可以選擇不同的消解方式，本文優(yōu)化了4種消解體系，用于顆粒物中鋅的測定，效果較好。

1 實(shí)驗部分

1.1 儀器和試劑

美國PE原子分光光度計，美國CEM MARS XPRESS 微波消解儀，普立泰科全自動消解儀。鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究所)，硝酸(優(yōu)級純，上海國藥)，鹽酸(優(yōu)級純，上海國藥)，高氯酸(優(yōu)級純，上海國藥)，氫氟酸(優(yōu)級純，上海國藥)，實(shí)驗用水均為超純水。

1.2 樣品采集

在A企業(yè)和B企業(yè)各采集無組織排放廢氣顆粒物樣品。 另外采樣點(diǎn)位設(shè)在某地C，使用顆粒物采樣器采集PM2.5樣品，采集濾膜為石英纖維濾膜，采樣時間為每日8:00至次日7:30，共23.5 h。采樣后濾膜保存于-20℃冰箱。采集后的濾膜保存于4℃冰箱。

1.3 實(shí)驗方法

取1/2張濾膜，實(shí)驗分為4組，每組均包括空白樣品、質(zhì)控濾膜、采樣濾膜樣品、采樣濾膜+標(biāo)準(zhǔn)樣品，每個樣品設(shè)2個平行。分別采用硝酸-鹽酸微波消解、硝酸-鹽酸電熱板消解、硝酸-氫氟酸-高氯酸微波消解、硝酸-氫氟酸-高氯酸電熱板消解。液體標(biāo)準(zhǔn)樣品在消解前加入，對于采樣濾膜+標(biāo)準(zhǔn)樣品，消解前在加有采集濾膜的消解罐中加入標(biāo)準(zhǔn)樣品。采樣火焰原子吸收法測定樣品中鋅的含量。表1為消解體系設(shè)計。

表1 消解體系設(shè)計

消解結(jié)束后，第1,2組以10 mL水淋洗內(nèi)壁，搖勻，靜置0.5 h進(jìn)行浸提，過濾，定容至50.0 mL，搖勻待測。第3,4組在電熱板上趕酸至近干，取下冷卻，加入2.0 mL硝酸，加熱溶解殘渣，冷卻后以水定容至50.0 mL，搖勻后待測。

譜線寬0.2 nm，狹縫寬0.5 nm，燈電流5.0 mA，峰面積測量，氘燈扣背景開，進(jìn)樣量20 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度

根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測 分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》[7]的規(guī)定，采樣空白濾膜進(jìn)行方法的檢出限、精密度及準(zhǔn)確度實(shí)驗，測定結(jié)果見表2。根據(jù)HJ168-2010中方法進(jìn)行計算，實(shí)驗中4種消解體系的檢出限分別為0.024，0.012，0.025，0.025 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.62%，7.61%，5.44%，6.55%。

采用顆粒物模擬樣品進(jìn)行了方法精密度實(shí)驗。塵樣為某企業(yè)焙燒工段電除塵采得。顆粒物模擬樣品：準(zhǔn)確稱取10 mg 塵樣，置于1/4空白濾膜制成模擬樣品。分別用不同消解方法進(jìn)行預(yù)處理，然后測定其中的銅、鋅元素濃度，各平行測定6次，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。由表2可以看出，各前處理方法鋅測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.8%～5.4%之間，精密度良好。

表2 鋅精密度測試數(shù)據(jù)-模擬樣品測試數(shù)據(jù)表

取質(zhì)控濾膜(Zn:GBW(E)080211)各1/4張，分別用四種消解方法進(jìn)行預(yù)處理，測定其中鋅元素含量，并計算相對誤差，見表3。鋅的相對誤差在-8.1%～2.7%之間，準(zhǔn)確度良好。

表3 鋅的準(zhǔn)確度測試數(shù)據(jù)-質(zhì)控濾膜測試數(shù)據(jù)表

準(zhǔn)確稱取10 mg 塵樣置于空白濾膜中，制備固定污染源無組織排放廢氣顆粒物模擬樣品，向模擬樣品中準(zhǔn)確加入含60 μg鋅的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別用不同消解方法進(jìn)行預(yù)處理，然后測定其中的鋅元素濃度，各平行測定6次，計算加標(biāo)回收率見表4。鋅的加標(biāo)回收率在88.12%～109.8%之間，準(zhǔn)確度良好。

表4 鋅模擬樣品準(zhǔn)確度測試-加標(biāo)回收測試數(shù)據(jù)

2.2 實(shí)際樣品測定

實(shí)際樣品為公司A和公司B各采集無組織排放廢氣顆粒物樣品，及某地PM2.5樣品(C)。每張濾膜均勻分成4份，取1/4濾膜按照分別用4種不同的前處理方法制備試樣并測定，測定結(jié)果見表5。

表5 鋅實(shí)際樣品測定數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

采用4種不同的消解體系對石英纖維濾膜材質(zhì)采集的顆粒物樣品進(jìn)行消解，利用原子吸收法測定樣品中的鋅元素，精密度和準(zhǔn)確度均良好，將建立了方法用于實(shí)際樣品分析，結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)HJ657-2013[8]中一致。本研究提供的4種前處理方法為不同的實(shí)驗條件及環(huán)境進(jìn)行顆粒物鋅分析提供了選擇，易于推廣應(yīng)用。