大氣顆粒物采樣濾膜中金屬元素空白值對比研究

胡小敏 李學艷 趙樹慈 段曉晨

(河北工院云環境檢測技術有限公司，河北 石家莊 050000)

大氣顆粒物中的金屬污染物具有難降解性，能通過呼吸系統進入人體，造成人體各種疾病，影響人類的健康[1]。目前，用于采集大氣顆粒物樣品的濾膜有玻璃纖維濾膜、過濾乙烯濾膜、石英濾膜、聚四氟乙烯濾膜等[1，2]。本文參考標準HJ657，采用微波消解-電感耦合等離子體質譜法(ICPMS)對不同濾膜中9種金屬元素空白含量進行了對比研究，其中Munktell石英濾膜金屬元素的空白值低，更適合大氣顆粒物樣品金屬的采集。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

Thermo Fisher iCAP RQ電感耦合等離子體質譜儀、CEM Mars 6微波消解儀。

1.2 試劑和材料

鈹、鈷、鎳、鎘、銻、鉈單元素金屬標準溶液：1 000 μg/mL，壇墨質檢標準物質中心；鉬標準溶液：1 000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；釷標準溶液：1 000 μg/mL，SITAER；鈾標準溶液：100 μg/mL，SITAER；硝酸：優級純；鹽酸：優級純；超純水；硝酸-鹽酸混合溶液：于500 mL超純水中加入55.5 mL硝酸和167.5 mL鹽酸，用超純水定容至1 L；質譜儀調諧液：1.0 μg/L鋰、鈷、銦、鈾、鋇、鉍、鈰的質譜調諧液；內標溶液：1 000 μg/mL銠標準溶液，使用前用1%硝酸逐級稀釋至10 μg/L。高純氬氣：純度99.99%以上；待測濾膜：選用國內外常用的5種濾膜，具體信息見表1。

表1 待測濾膜信息Tab. 1 Iuformation of filters to tested

1.3 標準曲線配制

混合標準中間液：分別準確吸取1 mL單元素的標準溶液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此溶液所含元素濃度為10 μg/mL；混合標準使用液：準確吸取10 mL混合標準中間液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此溶液所含元素濃度為1 μg/mL；混合標準系列溶液：分別吸取混合標準使用液0、0.05、0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 mL于7個100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，所含元素濃度分別為0、0.50、1.00、5.00、10.0、50.0、100 μg/L。

1.4 儀器條件

儀器點火后，預熱30 min，選用碰撞池模式，用質譜儀調諧液調諧，使鈷信號響應大于30 000 cps，59Co/35Cl.16O大于18。載氣流量：14 mL/min；輔助氣流量：0.8 mL/min；采樣深度：5 mm；等離子體功率：1 550 W；碰撞池氦氣流速：4.5 ml/min；蠕動泵泵速：40 rpm/min。

1.5 實驗設計

實驗分為五組，每種濾膜為一組，每組分別為空白濾膜、空白濾膜+混合標液，每個樣品設定2個平行，消解前在空白濾膜的消解罐中加入混合標液。通過對空白濾膜測定值的比較及空白濾膜加標回收率的計算驗證消解效果。

1.6 樣品前處理

用陶瓷剪刀將濾膜剪成小塊置于消解罐中，加入10.0 mL硝酸-鹽酸混合溶液，置于消解罐組件中并旋緊，放到微波轉盤架上。設定消解溫度為200 ℃、時間為15 min，開始消解。消解結束后，取出消解罐組件冷卻，以超純水淋洗內壁，定容至50.0 mL，經離心分離后取上清液進行測定[3]。

2 結果與分析

2.1 不同濾膜空白值測定結果對比

按實驗設計對采樣濾膜進行消解和測定，測定結果按照標準HJ657采樣體積進行折算，5種采樣濾膜金屬元素空白值測定結果及偏差分析見表2。

結合表2和圖1可知，玻璃纖維濾膜(嶗應和上海興亞)中金屬的空白值相對較高，其次為潔清環保的石英濾膜，過濾乙烯濾膜和Munktell石英濾膜金屬空白值最低，但過濾乙烯濾膜中釷元素不滿足標準低于測定下限的要求，Munktell石英濾膜金屬空白值最低且測定結果的平行性最好，最大RSD為8.9%。

表2 5種采樣濾膜金屬元素空白值測定結果及偏差Tab. 2 The measurement results and deviations of the blank value of the metal elements in 5 sampling filters

圖1 5種采樣濾膜金屬元素空白值結果Fig. 1 The results of blank values of metal elements in 5 sampling filters

2.2 不同濾膜回收率的結果對比

按實驗設計，對不同濾膜空白加標進行測定，測定結果取平均值，按照標準HJ657采樣體積進行折算，結果見表3。

由表3可知，5種采樣濾膜的加標回收率均基本處于合理范圍，整體范圍為75.2%～108%。加標回收率結果最好的為Munktell石英濾膜，加標回收范圍為 85.0%～106%，準確度良好，Munktell石英濾膜可用于大氣顆粒物樣品中金屬的采集。

表3 5種采樣濾膜金屬元素加標回收測定結果Tab. 3 Determination results of recovery of metal elements in 5 sampling filters

3 結論

通過對不同材質濾膜的消解及金屬含量的測定可知，Munktell石英濾膜金屬元素的空白值低、回收率好，更適合大氣顆粒物樣品中金屬的采集。