大氣顆粒物采樣濾膜中金屬元素空白值對(duì)比研究

胡小敏 李學(xué)艷 趙樹慈 段曉晨

(河北工院云環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有限公司，河北 石家莊 050000)

大氣顆粒物中的金屬污染物具有難降解性，能通過(guò)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，造成人體各種疾病，影響人類的健康[1]。目前，用于采集大氣顆粒物樣品的濾膜有玻璃纖維濾膜、過(guò)濾乙烯濾膜、石英濾膜、聚四氟乙烯濾膜等[1，2]。本文參考標(biāo)準(zhǔn)HJ657，采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICPMS)對(duì)不同濾膜中9種金屬元素空白含量進(jìn)行了對(duì)比研究，其中Munktell石英濾膜金屬元素的空白值低，更適合大氣顆粒物樣品金屬的采集。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

Thermo Fisher iCAP RQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、CEM Mars 6微波消解儀。

1.2 試劑和材料

鈹、鈷、鎳、鎘、銻、鉈單元素金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 μg/mL，壇墨質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 μg/mL，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；釷標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 μg/mL，SITAER；鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 μg/mL，SITAER；硝酸：優(yōu)級(jí)純；鹽酸：優(yōu)級(jí)純；超純水；硝酸-鹽酸混合溶液：于500 mL超純水中加入55.5 mL硝酸和167.5 mL鹽酸，用超純水定容至1 L；質(zhì)譜儀調(diào)諧液：1.0 μg/L鋰、鈷、銦、鈾、鋇、鉍、鈰的質(zhì)譜調(diào)諧液；內(nèi)標(biāo)溶液：1 000 μg/mL銠標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用前用1%硝酸逐級(jí)稀釋至10 μg/L。高純氬氣：純度99.99%以上；待測(cè)濾膜：選用國(guó)內(nèi)外常用的5種濾膜，具體信息見表1。

表1 待測(cè)濾膜信息Tab. 1 Iuformation of filters to tested

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

混合標(biāo)準(zhǔn)中間液：分別準(zhǔn)確吸取1 mL單元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此溶液所含元素濃度為10 μg/mL；混合標(biāo)準(zhǔn)使用液：準(zhǔn)確吸取10 mL混合標(biāo)準(zhǔn)中間液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此溶液所含元素濃度為1 μg/mL；混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：分別吸取混合標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.05、0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 mL于7個(gè)100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，所含元素濃度分別為0、0.50、1.00、5.00、10.0、50.0、100 μg/L。

1.4 儀器條件

儀器點(diǎn)火后，預(yù)熱30 min，選用碰撞池模式，用質(zhì)譜儀調(diào)諧液調(diào)諧，使鈷信號(hào)響應(yīng)大于30 000 cps，59Co/35Cl.16O大于18。載氣流量：14 mL/min；輔助氣流量：0.8 mL/min；采樣深度：5 mm；等離子體功率：1 550 W；碰撞池氦氣流速：4.5 ml/min；蠕動(dòng)泵泵速：40 rpm/min。

1.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)分為五組，每種濾膜為一組，每組分別為空白濾膜、空白濾膜+混合標(biāo)液，每個(gè)樣品設(shè)定2個(gè)平行，消解前在空白濾膜的消解罐中加入混合標(biāo)液。通過(guò)對(duì)空白濾膜測(cè)定值的比較及空白濾膜加標(biāo)回收率的計(jì)算驗(yàn)證消解效果。

1.6 樣品前處理

用陶瓷剪刀將濾膜剪成小塊置于消解罐中，加入10.0 mL硝酸-鹽酸混合溶液，置于消解罐組件中并旋緊，放到微波轉(zhuǎn)盤架上。設(shè)定消解溫度為200 ℃、時(shí)間為15 min，開始消解。消解結(jié)束后，取出消解罐組件冷卻，以超純水淋洗內(nèi)壁，定容至50.0 mL，經(jīng)離心分離后取上清液進(jìn)行測(cè)定[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濾膜空白值測(cè)定結(jié)果對(duì)比

按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)采樣濾膜進(jìn)行消解和測(cè)定，測(cè)定結(jié)果按照標(biāo)準(zhǔn)HJ657采樣體積進(jìn)行折算，5種采樣濾膜金屬元素空白值測(cè)定結(jié)果及偏差分析見表2。

結(jié)合表2和圖1可知，玻璃纖維濾膜(嶗應(yīng)和上海興亞)中金屬的空白值相對(duì)較高，其次為潔清環(huán)保的石英濾膜，過(guò)濾乙烯濾膜和Munktell石英濾膜金屬空白值最低，但過(guò)濾乙烯濾膜中釷元素不滿足標(biāo)準(zhǔn)低于測(cè)定下限的要求，Munktell石英濾膜金屬空白值最低且測(cè)定結(jié)果的平行性最好，最大RSD為8.9%。

表2 5種采樣濾膜金屬元素空白值測(cè)定結(jié)果及偏差Tab. 2 The measurement results and deviations of the blank value of the metal elements in 5 sampling filters

圖1 5種采樣濾膜金屬元素空白值結(jié)果Fig. 1 The results of blank values of metal elements in 5 sampling filters

2.2 不同濾膜回收率的結(jié)果對(duì)比

按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)不同濾膜空白加標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果取平均值，按照標(biāo)準(zhǔn)HJ657采樣體積進(jìn)行折算，結(jié)果見表3。

由表3可知，5種采樣濾膜的加標(biāo)回收率均基本處于合理范圍，整體范圍為75.2%～108%。加標(biāo)回收率結(jié)果最好的為Munktell石英濾膜，加標(biāo)回收范圍為 85.0%～106%，準(zhǔn)確度良好，Munktell石英濾膜可用于大氣顆粒物樣品中金屬的采集。

表3 5種采樣濾膜金屬元素加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果Tab. 3 Determination results of recovery of metal elements in 5 sampling filters

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同材質(zhì)濾膜的消解及金屬含量的測(cè)定可知，Munktell石英濾膜金屬元素的空白值低、回收率好，更適合大氣顆粒物樣品中金屬的采集。