采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分析空氣和廢氣的探討

梁聰(佛山市禪城區(qū)環(huán)境監(jiān)測站， 廣東 佛山 528000)

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分析空氣和廢氣的探討

梁聰(佛山市禪城區(qū)環(huán)境監(jiān)測站， 廣東 佛山 528000)

本文通過檢驗電感耦合等離子體發(fā)射光譜測定空氣和廢氣中砷、鈹、鎘、鉻、錳、鎳、鉛的準(zhǔn)確度、精密度以及檢出限，以確認(rèn)《空氣和廢氣 顆粒物中金屬元素的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》(HJ 777-2015)用于實際分析的可行性。

電感耦合；等離子體；光譜分析；空氣和廢氣

本文通過檢驗電感耦合等離子體發(fā)射光譜測定空氣和廢氣中砷、鈹、鎘、鉻、錳、鎳、鉛的準(zhǔn)確度、精密度以及檢出限，以確認(rèn)《空氣和廢氣 顆粒物中金屬元素的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》(HJ 777-2015)用于實際分析的可行性。

1 實驗的基本情況

1.1 實驗儀器及試劑

(1)賽默飛 iCAP7400電感耦合等離子體光譜儀及相應(yīng)的輔助設(shè)備

(2)Ethos one微波消解儀

(3)一般實驗室常用儀器設(shè)備

(4)多種無機(jī)元素的標(biāo)準(zhǔn)樣品混合液及環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)溶液

(5)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)級純化學(xué)試劑，實驗用水應(yīng)符合GB/T 6682一級水的相關(guān)要求。

1.2 方法依據(jù)

《空氣和廢氣 顆粒物中金屬元素的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》(HJ 777-2015)

1.3 實驗原理

將采集到合適濾材上的空氣和廢氣顆粒物樣品經(jīng)微波消解后，注入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，目標(biāo)元素在等離子體火炬中被氣化、電離、激發(fā)并輻射出特征譜線，在一定濃度范圍內(nèi)，其特征譜線的強(qiáng)度與元素的濃度成正比。

1.4 實驗環(huán)境條件

溫度：22～25℃，濕度：小于65%。

2 實驗內(nèi)容

2.1 儀器條件

儀器條件見表1。

表1 測試條件

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制濃度為0、0.5、1、2、3、5、10mg/l的7個標(biāo)準(zhǔn)溶液，由低濃度到高濃度依次進(jìn)樣，按照儀器測試條件測量發(fā)射強(qiáng)度。以發(fā)射強(qiáng)度值為縱坐標(biāo)，目標(biāo)元素系列質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，建立目標(biāo)元素的校準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)見表2。從表2可見，所有標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均≥0.999，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)表

2.3 儀器的精密度

使用國家環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)溶液(編號：200928、202309)，在與建立校準(zhǔn)曲線相同的條件下，測定試樣的發(fā)射強(qiáng)度。由發(fā)射強(qiáng)度值在校準(zhǔn)曲線上查得目標(biāo)元素含量。重復(fù)測量七次，RSD=SD/均值×100%，其中SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差。從表3可見，其精密度RSD小于10%，符合相應(yīng)要求。

2.4 儀器的準(zhǔn)確度

使用國家環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)溶液(編號：200928、202309)，測量均值與標(biāo)準(zhǔn)值見表4。從表3可見，所有化合物測量均值未超出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值范圍，符合相應(yīng)要求。

表4 儀器準(zhǔn)確度測試表 單位：mg/L

2.5 儀器的檢出限

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢出限，配制濃度為0.030mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，并按照標(biāo)準(zhǔn)方法的全過程進(jìn)行處理和測定，重復(fù)測量七次，計算七次平行測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按下列公式計算檢出限，檢出限測定結(jié)果見表5，從表5可見，所有元素的檢出限均低于標(biāo)準(zhǔn)檢出限。

式中：MDL為方法檢出限；n為樣品的平行測定次數(shù)；t為自

由度為n-1，置信度為99%時的t分布(單側(cè))，當(dāng)n=7時，t 為3.143；S為n次平行測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.6 實際樣品的測定

表3 儀器精密度測試表 單位：mg/L

表5 檢出限測定表 單位：mg/L

2.6.1 樣品采集和制備

按照GB/T16157中顆粒物采樣的要求采集污染源廢氣樣品。濾筒樣品采集后將封口向內(nèi)折疊，豎直放回原采樣套筒中密閉保存。樣品在干燥、通風(fēng)、避光、室溫環(huán)境下保存。

取濾筒樣品用陶瓷剪刀剪成小塊置于微波消解容器中，加入20.0ml硝酸-鹽酸混合消解液，使濾筒碎片浸沒其中，加蓋，置于消解罐組件中并旋緊，放到微波轉(zhuǎn)盤架上。設(shè)定消解溫度為200℃，消解持續(xù)時間為15min。消解結(jié)束后，取出消解罐組件，冷卻，以水淋洗微波消解容器內(nèi)壁，加入約10ml水，靜置0.5h進(jìn)行浸提。將浸提液過濾到50ml容量瓶中，用水定容至50ml刻度，待測。當(dāng)有機(jī)物含量過高時，可在消解時加入適量的過氧化氫以分解有機(jī)物。

2.6.2 樣品分析

分析樣品前，用系統(tǒng)洗滌溶液沖洗系統(tǒng)直到空白強(qiáng)度值降至最低，待分析信號穩(wěn)定后開始分析樣品。在與建立校準(zhǔn)曲線相同的條件下，測定試樣的發(fā)射強(qiáng)度。由發(fā)射強(qiáng)度值在校準(zhǔn)曲線上查得目標(biāo)元素含量。樣品測量過程中，若樣品中待測元素濃度超出校準(zhǔn)曲線范圍，樣品需稀釋后重新測定。

根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，對實際樣品進(jìn)行采樣及分析，檢測結(jié)果均符合相關(guān)要求，其中所有元素的兩次平行測定結(jié)果的相對偏差均小于標(biāo)準(zhǔn)要求的20%。所有元素的加標(biāo)回收率均在85%～115%之間。相對偏差及加標(biāo)回收率見表6。從表6可見，所有元素均符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

表6 相對偏差及加標(biāo)回收率一覽表

3 結(jié)語

按照《空氣和廢氣 顆粒物中金屬元素的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》(HJ 777-2015)方法，測定空氣和廢氣中元素的含量。從結(jié)果可見，其精密度高，檢出限低，準(zhǔn)確度符合質(zhì)控要求。實驗室的儀器設(shè)備、人員、實驗室條件等均可滿足測定。