車間及周邊環境部分重金屬污染的監測分析方法

楊 光

車間及周邊環境部分重金屬污染的監測分析方法

楊 光

（國土資源部沈陽礦產資源監督檢測中心，遼寧 沈陽 110032）

樣品用HCl+HNO3+HF+HClO3溶解，1∶1 HNO3提取，電感耦合等離子質譜（ICP-MS）測定樣品中 Cr、Cd、Pb，建立了車間及周邊環境部分重金屬污染的監測分析方法，此法可較好的滿足重金屬污染 Cr、Cd、Pb分析要求。方法具有簡單、快速、檢出限低、靈敏度高等優點。方法Cr的檢出限1.0×10-6，回收率97.06%～101.9%，相對標準偏差1.06%～4.68%。

電感耦合等離子體質譜; 重金屬污染; Cr ; Cd; Pb

自 20 世紀 70 年代以來，重金屬污染與防治的研究工作備受關注[1]。目前，重金屬污染物已被眾多國家列為環境優先污染物。我國列入環境優先污染物黑名單的重金屬有 As、Be、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni 和 Ti[2]。重金屬污染物的化學行為和生態效應復雜，對環境存在著難于治理的潛在危害。重金屬一部分以汽溶膠和粉塵的形態進入大氣，經自然沉降和降水進入土壤，一部分是隨含重金屬的廢水的灌溉進入土壤，大多數重金屬化合物為非降解型有毒物質，生態效應的濃縮和累積作用使微量重金屬產生生物毒性，沿食物鏈被動植物所吸收、富集，最終成為生命體積累和慢性中毒的源場[3]。車間及周邊環境重金屬污染的監測分析研究報道較少。目前實驗室常用的監測方法主要有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、分光光度法等以光學類儀器為基礎的分析法及電感耦合等離子體發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法等聯用光學和電化學儀器的分析法。

本文對車間及周邊環境中的Cr 、Cd、 Pb對大氣、地表水、地下水以及土壤所造成的污染進行了監測分析，為環境治理提供了理論依據。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

Thermo Fisher X-2 質譜儀;

SHIMADZU AUY120電子天平;

FXB-FFCY-2 智能防爆粉塵采樣儀;

自動恒溫電爐。

1.2 主要試劑

鹽酸：優級純（鞍山化學試劑廠）；

硝酸：優級純（鞍山化學試劑廠）；

Cr標準儲備液：ρ(Cr)=1 mg/mL（國家地質實驗測試中心）；

Cd標準儲備液：ρ(Cd)=1 mg/mL（國家地質實驗測試中心）；

Pb標準儲備液：ρ(Pb)=1 mg/mL（國家地質實驗測試中心）；

實驗用水為兆歐級交換水，使用前對Cr、Cd、Pb指標進行預先測定評價。

標準工作液：見表1。

1.3 校準標準系列的配制

1.3.1 Cr、Cd、 Pb標準工作液

標準工作液的配制：移取ρ(Cr、Cd、 Pb)=1 mg/mL的標準溶液50 mL于500 mL容量瓶中，用離子交換水稀釋至刻度，搖勻，此標準工作液濃度為ρ(Cr、Cd、 Pb)=100μg/mL。

1.3.2 校準標準溶液的制備

以ρ(Cr、Cd、 Pb)=100μg/mL工作液分級稀釋，得到表1的濃度。

表1 標準溶液濃度Table 1 The concentration of the series of standard solutions

1.4 樣品分析

1.4.1 樣品的采集

（1）車間空氣中粉塵的采集

將裝好微孔濾膜的采樣夾，以5 L/min流量采集15～60 min定點的空氣樣品。采樣后，將濾膜對折2次，放入濾膜盒內，置封閉容器內運輸和保存。樣品在室溫下可長期保存。

（2）車間及周邊環境降塵土壤的取樣

車間重點部位及周邊5 km范圍內按點取土壤樣品， 樣品置于100 ℃烘箱干燥3 h，干燥器中儲存備用[4,5]。

（3）車間及兩邊環境地表及地下水的采集

采集車間及周邊5 km范圍內的地表水及地下水，置于水樣采集瓶中備用。

1.4.2 樣品的預處理

（1）粉塵 土壤樣品的處理

稱取0.100 0 g樣品，置于25 mL聚四氟鍋中，加少量水潤濕，加入15 mL HCl+HNO3+HF+HClO3混合液，加熱煮沸約10 min后，停止加熱，浸泡6 h后，繼續加熱保持微沸，至無白煙冒出，取下，加入（1+1）硝酸5 mL，加熱至可溶性鹽溶解，取下，冷卻，將溶液轉移至50 mL容量瓶中，用兆歐級離子交換水定容，搖勻，已備測定。

（2）水樣的預處理

取水樣50 mL，加熱盡干，加入10 mL HCl +HNO3+HF+HClO3混合液，加熱煮沸約10 min后，停止加熱，浸泡6 h后，繼續加熱保持微沸，至無白煙冒出，取下，加入（1+1）硝酸5 mL，加熱至可溶性鹽溶解，取下，冷卻，用兆歐級交換水將溶液轉移至50 mL容量瓶中，定容至刻度，搖勻。

1.4.3 儀器工作條件的選擇

通過優化透鏡系統、聚焦系統、進樣系統等，對儀器各參數進行優選，具體參數見表2。

表2 儀器工作參數Table 2 Working parameters of the instrument

1.4.4 測 定

開啟氬氣，調整管道壓力在0.6MPa，開啟儀器電腦，檢查儀器的真空度在6.0*10-7～8.0*10-7內，打開冷卻水，安裝好進樣管、內標管、廢液管，檢查儀器各部分參數正常后點火，按表2優化儀器參數，建立儀器的檢測方法，測定校準標準系列、流程空白、樣品。

2 結果與討論

2.1 儀器優化

測定Cr時，要充分優化質譜的各項參數。采用合適的物化壓力與進樣距離，可有效增加Cr的穩定性、重現性。聚焦的選擇要求各元素強度相對接近并且基線變化相對小值。

2.2 分析元素同位素的選擇

Cr有50, 52, 53, 54四種質量數，Cd有8四種質量數，Pb有204 ,206, 207, 208四種質量數。經過測定不同元素不同質量數的對照比較，選擇52Cr、114Cd、208Pb同位素。

2.3 內標元素的選擇

選用內標方法可以有效降低基體對測定結果的影響，內標物與待檢樣品同時在線測定，能抵消儀器自身的漂移，本法內標物采用187Re。

2.4 標準曲線

當物化壓力為2.2 Bar時，各元素的相對強度高，但Cr的基線平滑線不好，當物化壓力為1.5B ar時，Cr的基線平滑線變好，因此采用1.5 Bar霧化壓力，Cr的靈敏度適中，穩定性較好，其它元素在此條件下也可獲得滿意的結果。 測得標準曲線見圖1-3。

2.5 干擾與校正

ICP-MS有質譜干擾和非質譜干擾。只要保證試劑的純度，控制引入的雜質，非質譜干擾可以有效的控制。質譜干擾可以通過選擇不同質量數跳峰掃描進行消除。

2.6 分析方法的質量水平

圖1 Cr標準曲線Fig.1 The standard curve of Cr

圖2 Cd 標準曲線Fig.2 The standard curve of Cd

圖3 Pb標準曲線Fig.3 The standard curve of Pb

2.6.1 檢出限

對流程空白溶液測定 12次，得到相對標準偏差，以 3倍標準偏差作為方法檢出限，本方法 Cr的檢出限為1.0×10-6，Cd的檢出限為0.2×10-6，Pb的檢出限為1.0×10-6。

2.6. 2方法比對實驗

選用國家一級標準物質GBW07428(GSS14)、

GBW07446(GSS17)、GBW07425(GSS11)、

GBW07457(GSS28)、GBW07423(GSS9) 、

GBW07426(GSS12)、GBW07427(GSS13)、

GBW07449(GSS20)，分別用本法，原子吸收光譜法、ICP-OES測定含量，每個樣品平行做5次，所得平均值見表3。

表3 方法比對結果(Cr Cd Pb)Table 3 Method comparison results(Cr,Cd,Pb)

從表中可看出，ICP-OES對高含量樣品具有較高的準確度，但低含量的準確度差；原子吸收法對高值有較好的準確度，而由于方法檢出限高，對低含量樣品就很難檢測準確。ICP-MS兼顧了兩種方法的優點，具有較低的檢出限和較寬的線性范圍(0.0x～xxx.0×10-6)。

3 結 論

試驗結果表明，電感耦合等離子質譜法測定車間及周邊環境部分重金屬污染的監測分析方法，此法可較好的滿足重金屬污染Cr Cd Pb分析。具有低檢出限，高靈敏度和高準確度，干擾少，線性范圍寬等優點。

［1］陳靜生，周加義.中國水環境重金屬研究[M].北京：中國環境科學出版社，1992.

［2］奚旦立，孫裕生，劉秀英.環境監測[M].北京：高等教育出版社，2010.

［3］馮素萍，鞠莉.沉積物中重金屬形態分析方法研究進展[J].學分析計量，2006，l5(4)：72-74.

［4］江水英.貴溪冶煉廠周邊地區(蘇門村)土壤、植物和人體中重金屬的分布特征及其污染評價[D].南昌大學，2008.

［5］GBZ 159-2004. 工作場所空氣中 有害物質監測的采樣規范[S]. 2004.

Monitoring Analysis Method of Heavy Metal Pollution in the Workshop and the Surrounding Environment

YANG Guang
（Shenyang Supervision and Testing Center of Mineral Resources，Ministry of Land and Resources，Liaoning Shenyang 110032，China）

The sample was dissolved by HCl+HNO3+HF+HClO3,and extracted by 1：1 HNO3， then ICP-MS was applied to simultaneously detect trace Cr,Cd and Pb. Monitoring analysis method of heavy metal pollution in the workshop and the surrounding environment was established. The method can better meet the demand of heavy metals Cr， Cd and Pb pollution analysis. And the method is simple,rapid,low detection limit and high sensitivity. Its detection limit is 1.0×10-6， the recovery rate is 97.06%～101.9%，and the RSD is 1.06%～4.68%.

ICP-MS; heavy metal pollution; Cr; Cd; Pb

O 657

： A

： 1671-0460（2015）04-0878-03

2014-12-10

楊光（1962-），男，遼寧沈陽人，高級工程師，2014年吉林大學：資源勘查工程。E-mail：13898880533@163.com。