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        原子熒光分光光度法測(cè)定空氣中汞的方法研究

        2022-09-20 13:50:50顏新云
        低碳世界 2022年6期
        關(guān)鍵詞:環(huán)境空氣原子熒光巰基

        顏新云

        (廣西壯族自治區(qū)化工產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和環(huán)保監(jiān)測(cè)站,廣西南寧 530001)

        0 引言

        汞,劇毒,易在生物體各器官組織內(nèi)富集,在器官組織內(nèi)與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合,抑制酶的活性,阻礙細(xì)胞代謝,損害器官組織。有機(jī)汞,特別是甲基汞,對(duì)生物體各器官組織毒性較無機(jī)汞更為嚴(yán)重。汞是全球性循環(huán)元素,全球每年排放到大氣中的汞總量約為5000 t[1]。各國(guó)對(duì)環(huán)境空氣中汞的濃度都有嚴(yán)格限值,中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)對(duì)環(huán)境空氣中汞的濃度限值做了明確的要求。目前我國(guó)空氣中汞的國(guó)標(biāo)分析方法有金膜富集-冷原子吸收分光光度法、巰基棉富集-冷原子熒光分光光度法等,這些方法前處理比較麻煩,重現(xiàn)性差,測(cè)定結(jié)果不穩(wěn)定。原子熒光法測(cè)定環(huán)境空氣中的汞靈敏度高,應(yīng)用前景廣[2]。

        1 儀器及試劑

        AFS-933原子熒光光度計(jì):用于汞的測(cè)定;汞空心陰極燈。

        巰基棉采樣管:石英材質(zhì);嶗應(yīng)2050空氣/智能TSP綜合采樣器;載氣:高純氬氣。

        鹽酸(優(yōu)級(jí)純)、氯化鈉(優(yōu)級(jí)純)、氫氧化鈉(優(yōu)級(jí)純)、硼氫化鉀(分析純);汞標(biāo)準(zhǔn)溶液:Hg-204047-2-1,1000 mg/L,臨用時(shí)用5%的鹽酸溶液稀釋至所需濃度的標(biāo)準(zhǔn)使用液;還原劑:0.2%硼氫化鉀+0.5%的氫氧化鈉混合溶液,稱取0.2 g硼氫化鉀,溶入100 mL 5.0 g/L氫氧化鈉溶液中,臨用現(xiàn)配;實(shí)驗(yàn)用水:一級(jí)純水。

        2 樣品采集和制備

        2.1 樣品的采集

        稱取0.1 g巰基棉,從石英采樣管的大口徑端塞入管內(nèi),壓入內(nèi)徑為6 mm的管段中,巰基棉長(zhǎng)度約為3 cm。臨用前用0.40 mL pH=3的鹽酸溶液酸化巰基棉。巰基棉采樣管兩端加套封口,存放在無汞的容器中[3]。

        采樣時(shí)將巰基棉采樣管細(xì)口端與采樣器連接,大口徑端朝下,以0.3~0.5 L/min流量,采樣30~60 min,操作時(shí)應(yīng)避免手指玷污巰基棉管管端。采樣后,兩端密封,于0~4℃冷藏保存。

        2.2 樣品的制備

        樣品送實(shí)驗(yàn)室后,將采樣后的巰基棉采樣管固定,并使細(xì)端插入10 mL容量瓶的瓶口上,以1~2 mL/min滴加4.0 mol/L鹽酸-氯化鈉飽和溶液5 mL,洗脫汞及其化合物,然后用5%鹽酸稀釋至標(biāo)線。搖勻,待測(cè)。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

        準(zhǔn)確稀釋汞標(biāo)準(zhǔn)溶液(Hg-204047-2-1,1000 mg/L)至最終濃度為0.01 mg/L的汞標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(Hg-204047-2-5),5%鹽酸溶液定容。

        準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)使用液(Hg-204047-2-5)0 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、16.00 mL、20.00 mL于7個(gè)50 mL容量瓶中,各容量瓶均加入4.0 mol/L鹽酸-氯化鈉飽和溶液25 mL,然后用5%鹽酸溶液定容,制備成系列濃度為0 μg/L、0.20 μg/L、0.40 μg/L、0.80 μg/L、1.60 μg/L、3.20 μg/L、4.00 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。按照AFS-933原子熒光光度計(jì)的操作規(guī)程進(jìn)行上機(jī)測(cè)定(以5%鹽酸為載流,0.2%硼氫化鉀+0.5%的氫氧化鈉混合溶液為還原劑;燈電流:20 mA、負(fù)高壓:260 V、載氣流量:400 mL/min、屏蔽器流量:800 mL/min、原子化器高度:8 mm、讀數(shù)方式:峰面積、讀數(shù)時(shí)間:8 s、延遲時(shí)間:1.5 s),由低濃度至高濃度的順序依次測(cè)定樣品,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定結(jié)果如表1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,汞在0~4.00 μg/L濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,線性回歸方程Y=1725.23X+2.87,相關(guān)系數(shù)r=0.9998。

        表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定結(jié)果

        3.2 方法檢出限及測(cè)定下限

        取空白巰基棉采樣管,按2.2樣品處理相同步驟進(jìn)行操作,制備成空白試樣,連續(xù)測(cè)定7次,平均值x—=0.0071 μg/L,標(biāo)準(zhǔn)偏差SD=0.0023 μg/L。查表得t值為3.143,以公式MDL(方法檢出限)=t(n-1,0.99)×S計(jì)算,汞的方法檢出限為0.01 μg/L。當(dāng)采樣體積為30 L時(shí),汞的檢出限為0.004 μg/m3,測(cè)定下限為0.012 μg/m3。

        3.3 方法的精密度和準(zhǔn)確度

        以濃度為0.20 μg/L、0.80 μg/L、2.00 μg/L的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液替代實(shí)際樣品做方法精密度試驗(yàn),每個(gè)濃度進(jìn)行6次平行實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可見,3種濃度實(shí)驗(yàn)的精密度測(cè)試結(jié)果滿足要求,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.6%、2.4%、2.3%。

        表2 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        用潔凈的移液管分別準(zhǔn)確移取10.00 mL汞標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)樣1(Hg-202046-1、4.23±0.36 μg/L)、汞標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)樣2(Hg-202051-1、11.2±1.3 μg/L)至250 mL容量瓶中,用3%硝酸準(zhǔn)確稀釋到刻度,充分混勻并同曲線條件各平行測(cè)定6次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。由表3可見,Hg-202046-1的6次測(cè)定結(jié)果值為4.05~4.14 μg/L,Hg-202051-1的6次測(cè)定結(jié)果值為11.5~11.9 μg/L。兩個(gè)質(zhì)控樣的多次測(cè)量結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值允許范圍內(nèi),由此表明,該方法準(zhǔn)確度良好。

        表3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        3.4 回收率的測(cè)定

        于3個(gè)5 mL反應(yīng)瓶中分別加入0.01 mg/L的氯化汞標(biāo)準(zhǔn)使用液(Hg-204047-2-5)0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL,然后用4.0 mol/L鹽酸-氯化鈉飽和溶液稀釋至5 mL標(biāo)線,用注射器向瓶中加入1.0 mL氯化亞錫鹽酸溶液,振蕩0.5 min后,用高純氮?dú)鈱a(chǎn)生的元素汞通入巰基棉采樣管[4],最后按照樣品的制備(2.2)和分析步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)定回收率,測(cè)得巰基棉對(duì)汞的吸附回收效率如表4所示。由表4可知,巰基棉采樣管對(duì)3種濃度氯化汞的吸附回收效率分別為91.2%、92.5%、94.0%,巰基棉采樣管對(duì)氯化汞的吸附回收效率滿足要求。

        表4 氯化汞回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        將1000 mg/kg甲基汞(CH3Hg)水溶液放在100 mL聚乙烯瓶,配以硅橡膠塞,密封,保持溫度為22℃。此時(shí),蒸氣中甲基汞濃度為27.8±4.1 ng/mL,用氣密注射器分別抽取0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL體積的蒸氣,隨采樣器氣流注入巰基棉采樣管,用2.0 mol/L鹽酸溶液解吸有機(jī)汞。按照樣品的制備和分析步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)定巰基棉對(duì)有機(jī)汞的吸附回收效率見表5。由表5可知,巰基棉采樣管對(duì)3種濃度甲基汞的吸附回收效率分別為91.4%、93.9%、92.6%,巰基棉采樣管對(duì)甲基汞的吸附回收效率也滿足要求。

        表5 甲基汞回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        3.5 實(shí)際樣品測(cè)定

        按2.1采樣步驟,在環(huán)境空氣中采集3個(gè)時(shí)段的樣品,每個(gè)樣品采集3個(gè)平行樣,送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際樣品的測(cè)定,測(cè)定結(jié)果如表6所示。由表6可知,樣品的平行性較好,測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.1%~6.2%,滿足要求。

        表6 實(shí)際樣品測(cè)定結(jié)果

        3.6 注意事項(xiàng)

        (1)實(shí)驗(yàn)用試劑,包括巰基棉、pH=3的鹽酸溶液、4.0 mol/L鹽酸-氯化鈉飽和溶液、鹽酸等,均需事先用原子熒光光度計(jì)檢查,試劑中汞的空白值應(yīng)不超過0.1 ng。

        (2)全部玻璃儀器必須用10%硝酸浸泡24 h,或用硝酸(1+1)浸泡40 min,以除去汞污染。

        (3)如欲分別測(cè)定有機(jī)汞及無機(jī)汞,采樣后,將巰基棉采樣管放在5 mL容量瓶的瓶口上,以1 mL/min流速,滴加2.0 mol/L鹽酸溶液解析有機(jī)汞。用2.0 mol/L鹽酸溶液稀釋至標(biāo)線,以下步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。更換容量瓶,繼續(xù)將上述采樣管用4.0 mol/L鹽酸-氯化鈉飽和溶液解析無機(jī)汞,方法同樣品的制備(2.2)。

        (4)本方法還可以分別測(cè)定顆粒態(tài)及氣態(tài)汞,可在巰基棉采樣管前加一有機(jī)纖維微孔濾膜捕集顆粒態(tài)汞。用10%硝酸溶液溶解,測(cè)定步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[5]。

        4 結(jié)語

        本實(shí)驗(yàn)采用巰基棉富集,原子熒光分光光度法測(cè)定環(huán)境空氣中的汞。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定,該實(shí)驗(yàn)曲線線性良好,方法的精密度、準(zhǔn)確度及回收率測(cè)試結(jié)果均滿足要求。與傳統(tǒng)冷原子熒光分光光度法及冷原子吸收分光光度法相比,本實(shí)驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)單快捷,試劑用量少,方法干擾少,測(cè)量穩(wěn)定,重現(xiàn)性好,回收率高,檢出限低,適用于環(huán)境空氣中微量汞的測(cè)定。

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