首页 > 资讯中心 > 知识中心

测定大气颗粒物中的痕量金属元素

2018-05-30 17:43:07
随着工业迅速发展,大量污染物进入环境,尤其是金属污染,十分严重。大气颗粒物中金属元素的监测分析也越来越为人们所关注。目前,大气颗粒物中镉、钴、镍、铷、锑、锶、铍、铊及钼等金属元素的测定方法主要有:原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等,其中电感耦合等离子体质谱法以其灵敏度超高、线性范围宽、能多元素同时分析等显著优点得到越来越广泛的应用。本文采用微波消解试样、电感耦合等离子体质谱法测定了大气颗粒物中的痕量金属元素。

试验部分

仪器与试剂

PerkinElmer DRC-e型电感耦合等离子体质谱仪,MLS1200型微波消解仪,进口空白滤膜(玻璃纤维),进口质控滤膜及颗粒物参考物质,多元素标准储备液(10.0mgL-1)及内标准备液(10.0mgL-1),氩气(纯度不低于99.99%),试验用试剂均为优级纯(硝酸和盐酸必要时需经亚沸蒸馏),试验用水为超纯水,硝酸-盐酸混合溶液(1+3+14)现用现配,ICP-MS洗涤空白溶液:0.5%(v/v)硝酸溶液。

仪器条件

ICP-MS:雾化气流量:0.91Lmin -1,透镜电压:6.75V,ICP功率:1.1kW,相似极电压:1950V,脉冲级电压:1000V,检测器阈值:70mV,采样锥孔径:1.1mm,截取锥孔径:0.9mm;

微波消解:设定功率1000W,消解温度:200℃,消解时间:15min。

试验方法

样品预处理

以进口玻璃纤维滤膜对大气中颗粒物进行采样。采用微波消解技术对采集的滤膜样品进行预处理,实验过程中,对消解温度、消解持续时间以及浸提时间进行了优化研究,最后确定预处理步骤如下。

取适量滤膜样品:大张TSP滤膜(20.3cm ×25.4cm)可取八分之一,小张圆滤膜(直径90mm)取整张。用陶瓷剪刀剪成小块置于微波消解罐中,加入10.0mL硝酸-盐酸混合溶液(酸用量可适当增加),使滤膜浸没其中,加盖,置于消解罐组件中并旋紧,放到微波转盘架上。设定消解温度为200℃、消解时间为15min,开始消解。消解结束后,取出消解罐组件,冷却。取出消解罐,以试验用水淋洗内壁,加入约10mL试验用水,静置30min进行浸提,过滤,定容至50.0mL,待测。

样品测定

分析每个样品前,先用洗涤空白溶液冲洗系统直到信号降至最低(通常约30s),待分析信号稳定后(通常约30s)才可开始收集数据。测定样品过程中,质量数的选择应综合考虑丰度和干扰等因素,尽量选择丰度高、干扰少的质量数,必须对所有可能影响数据准确性的质量进行监控,以观察是否存在基体干扰。相关质量同位素建议详见表1,若样品中待测元素浓度超出校准曲线范围,需经稀释后重新测定。必须使用内标准品来修正仪器飘移及物理干扰。

表1 推荐使用及必须监测的同位素表

结果与讨论

样品预处理条件的优化

以采集的实际滤膜样品对微波消解条件进行优化,主要对消解温度、消解时间以及浸提时间等条件进行了研究。图1~图3为所得结果。

由图1中可以看出,部分元素(Sr、Rb、Be)含量随着消解温度升高总体乘上升趋势,且消解温度达到200°C时,元素含量趋于稳定;其它元素(Sb、Ni、Mo、Cd、Co、Tl)含量随消解温度升高变化不大。综合考虑各元素情况,选定消解温度为200℃。

由图2中可以看出,Sr、Rb的含量在消解时间为10~20min时达到最高值;Ni、Be的含量在消解时间为15~20min时达到最高值;Mo的含量在消解时间为10~15min时达到最高值;Sb、Cd、Tl、Co的含量随消解时间增加变化不大。综合考虑各元素情况,并考虑到能源消耗的问题,选定消解时间为15min。

由图3中可以看出,Sr、Ni、Rb、Tl的含量在浸提时间为0.5h时达到最高值;Be含量随着浸提时间的增加起初含量变化不大,当增至3h时含量有所降低;Cd、Co、Mo、Sb的含量随浸提时间增加变化不大。综合考虑各元素情况,选定浸提时间为0.5h,即30min。

图1 消解温度的优化。

图2 消解时间的优化。

图3 浸提时间的优化。

校准曲线与检岀限

于微波消解罐中依次加入一系列待测元素标准溶液,使最终定容体积为50.0mL时各元素浓度为:0、0.100、0.500、1.00、5.00、10.0、50.0、100.0 mg/L。按样品预处理方法进行预处理,用ICP-MS测定各元素的响应强度,绘制校准曲线。各元素校准曲线的相关系数R应不小于0.999。

按试验方法对10.0mL硝酸-盐酸混合溶液进行空白试验,根据平行测定的标准偏差,计算各金属元素的检出限(3S),结果为:Cd-0.1mg×L-1、Co-0.1mg×L-1、Ni-2mg×L-1、Rb-1mg×L-1、Sb-0.2mg×L-1、Sr-2mg×L-1、Be-0.1mg×L-1、Tl-0.09mg×L-1、Mo-0.5mg×L-1

方法精密度试验

取一实际滤膜样品,均分成八等份,对其中6份进行平行测定,所得结果见表2。由表中数据可以看出,各金属元素含量的相对标准偏差在1.18%~7.81%之间。

表2 方法的精密度

方法准确度试验

按试验方法对质控滤膜和颗粒物参考物质进行了测定,结果见表3、表4。由表中数据可以看出,质控滤膜及颗粒物参考物质中各金属元素含量测定值与参考值相符。

表3 质控滤膜测定结果

表4 颗粒物参考物质测定结果

实际样品分析

依据«环境空气质量手工监测技术规范HJ/T 194,在不同地点分别采集了悬浮在空气中,空气动力学直径≤2.5μm (PM2.5)、10μm (PM10)、100μm (TSP)的颗粒物样品。PM2.5样品采样体积为24m3、PM10样品采样体积为260m3、TSP样品采样体积为260m3。按试验方法对实际样品进行测定,结果见表5,表中结果为样品滤膜扣除空白滤膜数据后的数值。

表5 样品分析

小结

本文将微波消解法与电感耦合等离子体质谱法相结合,建立了大气颗粒物中镉、钴、镍、铷、锑、锶、铍、铊及钼等痕量金属元素的测定方法,对方法的检出限、精密度、准确度等进行了详细探讨,并将该方法用于PM2.5、PM10、TSP等实际样品中金属元素的测定,取得了令人满意的结果。

来源:实验与分析

相关内容

推荐产品

最新资讯

最新产品

首页
电话联系