冷原子分光光度法測定固定污染源廢氣中汞的方法研究

＊果旺 王彩哲

（通遼環(huán)保投資有限公司 內(nèi)蒙古 028000）

汞是一種常見的有毒重金屬污染物，在固定污染源廢氣中廣泛存在。固定污染源廢氣中汞的排放不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，還對人體健康產(chǎn)生潛在威脅。因此，準(zhǔn)確測定固定污染源廢氣中汞的濃度對于污染物的監(jiān)測和廢氣治理具有重要意義。傳統(tǒng)的汞測定方法存在一些局限性，如分析時間長、操作復(fù)雜、樣品處理困難等。為了克服這些問題，近年來冷原子分光光度法逐漸得到廣泛應(yīng)用。冷原子分光光度法基于冷原子技術(shù)和光譜分析技術(shù)，通過將廢氣中的汞原子冷卻至低溫狀態(tài)，并利用光譜分析技術(shù)測量其吸收強度，從而實現(xiàn)對汞濃度的準(zhǔn)確測定。

1.冷原子分光光度法測定固定污染源廢氣中汞的意義

（1）環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵工具。冷原子分光光度法作為一種高度靈敏和選擇性的分析方法，在固定污染源廢氣中測定汞濃度方面具備重要的意義。汞作為一種極具毒性的重金屬，其排放對環(huán)境和人類健康帶來潛在威脅。因此，準(zhǔn)確測定汞排放量對于環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要。冷原子分光光度法在固定污染源廢氣中的應(yīng)用可以有效監(jiān)測廢氣中汞的濃度，幫助我們迅速發(fā)現(xiàn)和控制汞污染。通過該方法，我們能夠準(zhǔn)確地了解廢氣中汞的含量，及時采取必要的措施來限制其排放。這為環(huán)境保護(hù)提供了重要的工具和依據(jù)。該方法的應(yīng)用有助于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，維護(hù)大氣環(huán)境的純凈度。汞的排放會對水體、土壤和生物體造成嚴(yán)重的污染，對生態(tài)系統(tǒng)的平衡和物種的生存產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響。

（2）污染源治理的科學(xué)支持。冷原子分光光度法的高精度和可靠性使其成為政府監(jiān)管機構(gòu)和企業(yè)在固定污染源治理中重要的科學(xué)工具。政府機構(gòu)需要及時了解和監(jiān)測廢氣中的汞濃度，以制定相應(yīng)的環(huán)境管理政策和控制措施。通過該方法，政府可以實時監(jiān)測廢氣中的汞濃度變化，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取相應(yīng)的行動，限制汞的排放。對于企業(yè)來說，冷原子分光光度法的應(yīng)用不僅有助于提高企業(yè)的環(huán)保水平，還能降低環(huán)境違規(guī)排放的風(fēng)險。企業(yè)可以借助該方法對廢氣中的汞濃度進(jìn)行準(zhǔn)確測定，及時發(fā)現(xiàn)和控制潛在的污染源，確保企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和社會責(zé)任。

2.實驗材料與方法

（1）儀器設(shè)備。測定固定污染源廢氣中汞含量需要以下主要儀器和設(shè)備：

①汞分析儀。這是冷原子分光光度法的核心儀器，包括汞蒸氣生成器、光源、單色儀、檢測器等組件。汞分析儀通常會配備先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)，以確保分析的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

②氫氣發(fā)生器。用于產(chǎn)生高純度的氫氣，用于還原汞離子成為氣態(tài)汞原子。氫氣發(fā)生器需要保持高純度，以防止氣態(tài)汞原子的外部污染。

③樣品采集系統(tǒng)。用于采集廢氣樣品并將其引入汞分析儀中。樣品采集系統(tǒng)通常包括采樣管路、過濾器、樣品收集器等組件。

④標(biāo)準(zhǔn)溶液。包括汞的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用于制備標(biāo)準(zhǔn)曲線和校準(zhǔn)儀器。標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備需要嚴(yán)格控制以確保其精確度和準(zhǔn)確性。

⑤質(zhì)量控制材料。用于質(zhì)量控制和性能驗證，包括汞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和質(zhì)控樣品。

（2）樣品處理。樣品處理是冷原子分光光度法中至關(guān)重要的步驟之一，它確保了廢氣樣品中的汞離子被還原為氣態(tài)汞原子，以便進(jìn)行測定。以下是樣品處理的詳細(xì)步驟：

①廢氣采集。首先，需要采集來自固定污染源的廢氣樣品。采集時要確保采樣管路不受外部污染影響，并采用適當(dāng)?shù)牟蓸臃椒ǎ员３謽悠返耐暾浴?/p>

②樣品預(yù)處理。廢氣樣品進(jìn)入樣品預(yù)處理系統(tǒng)，通常包括一個反應(yīng)室。在反應(yīng)室中，氣態(tài)汞離子與高純度氫氣反應(yīng)，將其還原為氣態(tài)汞原子。這個過程需要嚴(yán)格控制溫度和反應(yīng)時間，以確保高效的還原反應(yīng)。

③氣態(tài)汞原子的收集。生成的氣態(tài)汞原子被引入汞分析儀的蒸氣生成器中。這里，氣態(tài)汞原子與其他氣體混合，以便進(jìn)行后續(xù)的分析。

（3）分析步驟。冷原子分光光度法的分析步驟如下：

①標(biāo)定儀器。為了確保測定的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，需要使用一系列不同濃度的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液來標(biāo)定儀器。通過測量每個標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，可以確定儀器的靈敏度和線性范圍。

②樣品測定。將氣態(tài)汞原子引入分光光度儀器，通過測量吸光度來確定樣品中汞的濃度。吸光度與汞濃度呈線性關(guān)系，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以計算樣品中汞的濃度。

③質(zhì)量控制。進(jìn)行質(zhì)量控制，包括周期性的標(biāo)準(zhǔn)品測定以驗證儀器的性能和準(zhǔn)確性。此外，還可以測定空白樣品以檢測外部污染源。

④數(shù)據(jù)記錄。記錄每個樣品的吸光度測量值，并將其與標(biāo)準(zhǔn)曲線相對應(yīng)以獲得汞濃度。

⑤結(jié)果計算。使用標(biāo)準(zhǔn)曲線中的回歸方程，將吸光度值轉(zhuǎn)化為汞的濃度。通常，結(jié)果以微克/立方米（μg/m3）或其他適當(dāng)?shù)臐舛葐挝槐硎尽?/p>

⑥數(shù)據(jù)分析。計算樣品的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以評估分析的精度和可重復(fù)性。

⑦報告結(jié)果。將汞濃度的測定結(jié)果報告出來，并確保符合適用的監(jiān)管要求。結(jié)果應(yīng)包括測定值、樣品標(biāo)識、分析日期和相關(guān)質(zhì)量控制信息。

3.結(jié)果與討論

（1）數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理是冷原子分光光度法中不可或缺的一部分，它涉及將實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有意義的結(jié)果。以下是數(shù)據(jù)處理的主要步驟：

①吸光度測量。在分析過程中，記錄每個樣品的吸光度測量值。這些值是分析的原始數(shù)據(jù)。

②汞濃度計算。使用標(biāo)準(zhǔn)曲線中的回歸方程，將吸光度值轉(zhuǎn)化為汞的濃度?；貧w方程通常是線性的，可以使用線性回歸分析得到。

③結(jié)果統(tǒng)計。計算樣品的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以評估分析的精度和可重復(fù)性。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以用于確定分析的準(zhǔn)確性和可靠性。

④質(zhì)量控制。比較質(zhì)控樣品的測定值與已知值，以驗證儀器的性能。如果質(zhì)控樣品的測定值不在可接受的范圍內(nèi)，可能需要重新校準(zhǔn)儀器或重新分析樣品。

⑤結(jié)果報告。將汞濃度的測定結(jié)果報告出來。報告應(yīng)包括測定值、單位、樣品標(biāo)識、分析日期和相關(guān)質(zhì)量控制信息。此外，應(yīng)根據(jù)需要提供結(jié)果的解釋和分析。

（2）質(zhì)量控制。為確保冷原子分光光度法的準(zhǔn)確性和可靠性，必須嚴(yán)格實施質(zhì)量控制程序。以下是一些常見的質(zhì)量控制措施：

①標(biāo)準(zhǔn)曲線。使用一系列不同濃度的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液來制備標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線用于校準(zhǔn)儀器并將吸光度值轉(zhuǎn)化為汞濃度。

②質(zhì)控樣品。定期測定質(zhì)控樣品，這些樣品的汞濃度是已知的。比較測定值與已知值，以驗證儀器的性能。

③空白樣品。分析空白樣品以檢測外部污染源?？瞻讟悠窇?yīng)當(dāng)不含汞，如果測定結(jié)果顯示汞含量，則可能需要檢查分析過程中的污染源。

④儀器校準(zhǔn)。定期校準(zhǔn)儀器，確保儀器的性能穩(wěn)定。校準(zhǔn)包括檢查光源強度、單色儀的精度以及檢測器的響應(yīng)。

⑤方法驗證。進(jìn)行方法驗證以確定分析的準(zhǔn)確性、重復(fù)性和線性范圍。這通常涉及分析合成樣品或參考樣品，以驗證方法的可靠性。

（3）示例數(shù)據(jù)和表格。為了更好地理解冷原子分光光度法的應(yīng)用，表1是一個示例標(biāo)準(zhǔn)曲線表格，用于測定汞的濃度。

表1 汞標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線表

使用上述標(biāo)準(zhǔn)曲線，可以計算樣品中汞的濃度。例如，如果樣品的吸光度為0.125，那么根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，汞濃度為3.9μm/L。

除了標(biāo)準(zhǔn)曲線，表2是一個示例數(shù)據(jù)表格，展示了多個樣品的吸光度測量值和計算得到的汞濃度。

表2 汞濃度數(shù)據(jù)表

這個表格顯示了各個樣品的吸光度測量值以及根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出的汞濃度。這些數(shù)據(jù)可用于確定廢氣樣品中汞的濃度，從而評估環(huán)境汞污染的水平。

4.應(yīng)用與注意事項

（1）樣品采集。為了確保采集過程的準(zhǔn)確性和可靠性，必須采取一系列措施來避免引入外部污染源。首先，選擇合適的采樣點非常重要。采樣點應(yīng)位于污染源附近且不受其他污染物的干擾。其次，采樣人員需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，了解正確的采樣方法和操作步驟。在采樣過程中，要使用合適的工具和設(shè)備，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。此外，采樣人員應(yīng)穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)裝備，如手套、口罩和護(hù)目鏡，以保護(hù)自己免受汞和其他有害物質(zhì)的傷害。最后，樣品采集后應(yīng)立即進(jìn)行密封和標(biāo)記，以確保樣品的完整性和防止樣品受到外界污染。

（2）質(zhì)量控制。在汞分析中，需要嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量控制程序。首先，標(biāo)準(zhǔn)曲線制備是一個重要的環(huán)節(jié)。通過制備已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，可以使用標(biāo)準(zhǔn)曲線對未知樣品進(jìn)行分析，從而獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。質(zhì)控樣品測定也是必要的步驟之一。通過制備一定濃度的質(zhì)控樣品，可以驗證儀器的性能和分析方法的有效性。此外，儀器校準(zhǔn)也是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。定期校準(zhǔn)儀器可以確保其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。只有經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制程序，才能保證分析結(jié)果的可靠性和可信度。

5.結(jié)束語

總的來說，冷原子分光光度法在固定污染源廢氣中汞的測定中具有重要的意義。它不僅是環(huán)境保護(hù)的得力工具，還支持了科學(xué)研究的進(jìn)展，為政府監(jiān)管和企業(yè)環(huán)保提供科學(xué)支持，同時也促進(jìn)了國際環(huán)保合作。期待該研究能夠為環(huán)境保護(hù)和人類健康提供有力支持，并為相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)新做出貢獻(xiàn)。