ICP-AES法测定空气细颗粒物中的有害元素

空气中的颗粒物里，粒径小于2.5 微米的细粒子，被称为细颗粒物(俗称为PM2.5)。2011 年11 月，《环境空气质量标准》将PM2.5纳入常规空气质量评价，PM2.5 年和24 小时平均浓度限值被定为分别定为每立方米0.035毫克和每立方米0.075 毫克。细颗粒物中，铅、锰、镉、锑、锶、砷、镍、硫酸盐、多环芳烃等含量较高，有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远。细颗粒物被吸入人体后会直接深入到肺部的气体交换器官，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病，对人健康危害极大。对于PM2.5的重金属进行检测，一方面可以了解其有毒重金属的含量，有针对性的对可能对健康造成的危害进行防治，另一方面更重要的意义在于，重金属含量的变化对于PM2.5 的来源分析是非常有意义的提示。本文参考GB/T 11739，使用ICP-AES 法测定了空气细颗粒物样品中重金属和硫元素含量。

1 实验部分

1.1 仪器

岛津 ICPE-9000 等离子体发射光谱仪

1.2 实验器皿及试剂

实验中所用水为超纯去离子水;玻璃器皿于硝酸溶液浸泡24 小时;质控滤膜标准品GBW(E)080212(中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所)。

1.3 样品采集和样品的前处理

在建筑物顶层，使用中流量颗粒采样器及相应切割器和 Waterman 公司90 mm 石英滤膜，以0.1 m3/min 的流量采气288 m3(48 h)，收集细颗粒物样品。大气压和温度数据用采样器记录均值。测定前滤膜干燥恒温24 小时，称重并记录。采样完成后，样品滤膜密封送回实验室干燥器恒温干燥24 小时后，取出称重记录。

取细颗粒物采样滤膜置于50 mL 刻度离心管底部，加入5% 硝酸溶液20 mL 浸没截取的滤膜，拧紧离心管的螺旋盖，于通风橱里70℃ 水浴超声浸提3 h。浸提后取出放至室温，浸提液用0.45 μm 滤头过滤，向离心管中加入少量去离子水清洗内壁并过滤，合并滤液转移至50 mL容量瓶中，以去离子水定容，振荡混匀，备用。同时取未采样滤膜同时制备样品空白，并另取空白滤膜做加标回收实验。

1.4 仪器参数和分析线的选择

按照表1，制备各元素的混合标准溶液，含5%硝酸(与样品中酸度一致)。

根据不同的元素的灵敏度和在样品中的含量，确定各元素选用观测方式等仪器参数。Zn, Fe,Mg, Mn, Ca, Sr 等6 个元素灵敏度较高，或在样品中含量较高，使用纵向观测条件;其它金属元素在样品中含量较低，使用灵敏度较高的轴向观测条件。岛津ICPE-9000 可以轴向、纵向两种方式同时采集数据。按表2 仪器工作条件，使用标准曲线法计算结果。

2. 结果与讨论

2.1 标准曲线与轮廓图

各元素的标准曲线如下：

2.2 各元素谱峰轮廓图

部分元素的轮廓图如下：

2.3 方法的检出限

对空白标准溶液的分析元素进行 10 次测定，取3 倍的空白标准偏差除以标准曲线斜率即为各元素的检出限，其结果见表3。

表3

2.4 样品测定结果

按实验方法对细颗粒物(PM2.5)样品以及GBW(E) 080212 质控滤膜样品进行分析。PM2.5样品分析结果见表4，质控滤膜样品分析结果见表5。

2.5 样品回收率结果

按实验方法处理空白滤膜，并另作滤膜加标实验。回收率结果请见表6。

3. 结论

本文参考GB/T 11739 方法标准，使用ICP-AES 法分别测定了细颗粒物样品中重金属元素已经硫元素的含量。实验结果表明，各元素线性关系及重复性良好，质控滤膜测定结果与标定值吻合，各元素的方法检出限良好。该方法快速高效，定量准确，适用于快速评价细颗粒物无机元素的含量。

来源：实验与分析