ICPMS測定環境空氣顆粒物中的金屬元素

　　隨著社會經濟的快速發展，金屬污染成為“十二五”凸顯的重大環境問題，對人和生態環境影響巨大，近年來受到廣泛關注，建立顆粒物中金屬元素的分析方法對制定相應的評價標準和防治措施十分重要。電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）可用于試樣中多種元素同時測定，具有分析速度快、靈敏度高等優點[1-2]，微波消解具有快速、分解完全等優點，已廣泛用于各類樣品的前處理[3-4]。對測定方法的檢出限、精密度、準確度和加標回收率等指標進行了研究，建立了微波消解-ICP-MS法，同時測定環境空氣顆粒物中鈹、鉻和鎳。 
　　1 材料與方法 
　　1.1 試驗材料 
　　主要儀器及試劑為7500a型電感耦合等離子體質譜儀（安捷倫公司）、MARS微波消解儀（CEM公司）、AH-600型大流量環境空氣采樣器（日本安達森公司）、電熱板、玻璃纖維濾膜、XS204B天子天平；多元素標準儲備溶液10.0 mg/L；內標溶液10.0 mg/L；硝酸、氫氟酸、過氧化氫均為優級純。 
　　1.2 儀器工作條件 
　　ICP-MS工作條件：氬氣（純度不低于99.99%），功率為1.2 kW，冷卻氣流量15.0 L/min，載氣流量1.10 L/min，樣品提升速率0.10 mL/min，采樣深度7.8 mm；微波消解儀工作條件：升溫5 min，將溫度升至120 ℃，保持1 min；升溫3 min，將溫度升至150 ℃；保持5 min；升溫3 min，將溫度升至180 ℃，保持10 min。 
　　1.3 試驗方法 
　　1.3.1 樣品采集。濾膜經恒重后準確稱取空白濾膜重量，稱重后置于大流量環境空氣采樣器上，以1.0 m3/min的流量采集至少18 h，采樣結束后將濾紙對折密封保存，恒重后稱取濾膜重量，計算顆粒物含量。 
　　1.3.2 樣品制備與分析。取適量濾膜（1/8或1/16）于微波消解罐中，加入3 mL氫氟酸、5 mL硝酸及1 mL過氧化氫，按微波消解儀的工作條件進行消解，冷卻后將溶液轉移至50 mL聚四氟乙烯坩堝中，置于電熱板上趕酸至內容物呈黏稠狀，取下坩堝稍冷，加入1 mL硝酸，溫熱溶解可溶性殘渣，全量轉移至50 mL容量瓶中，冷卻后定容至標線，搖勻。計算公式如下： 
　　式（1）中：c為樣品中待測金屬的濃度（mg/m3）；a為樣品溶液中待測金屬的濃度（μg/L）；b為空白溶液中待測金屬的濃度（μg/L）；V為樣品溶液體積（mL）；Vnd為換算成標準狀態下（0 ℃，101 325 Pa）的采樣體積（m3）；St為濾膜總面積（cm2）；Sa為測定時所取濾膜面積（cm2）。 
　　2 結果與分析 
　　2.1 方法檢出限 
　　將空白濾膜進行處理后，對空白溶液進行連續7次測定，計算標準偏差，以標準偏差的3倍所對應的濃度作為檢出限，結果見表1。從表1可以看出，環境空氣顆粒物中鈹、鉻和鎳的檢出限分別為0.016、2.840、2.150 μg/L。 
　　2.2 方法準確度 
　　選用土壤標準物質（GBW07402（GSS-2））按照1.3.2處理后進行測定，結果見表2。從表2可以看出，土壤標準物質中各元素的測定值與參考值相符，表明方法準確性良好。 
　　2.3 方法精密度 
　　取實際濾膜樣品，均分成8份后對其中6份樣品進行平行測定，結果見表3。從表3可以看出，各元素平行測定的精密度均小于5%，說明該方法具有良好的精密度。 
　　2.4 加標回收測定 
　　取實際濾膜樣品，均分成8份，取其中3份測定值的均值作為本底，向另外3份濾膜樣品中加入一定量的標準溶液，按照1.3.2進行樣品前處理，取均值作為加標后測定值，測定結果見表4。從表4可以看出，Be、Cr和Ni的加標回收率在95.7%～106.2%，說明樣品在前處理和分析過程中的損失可以忽略。 
　　3 結論 
　　采用微波消解處理濾膜樣品，具有引入污染少、節約試劑和工作效率高的優點，采用電感耦合等離子體質譜對濾膜中多元素同時測定具有檢出限低、精密度和準確度良好、快速的優點，可以滿足環境空氣質量監測和應急監測的要求，適用于大批量大氣中痕量金屬元素含量的分析測定[5-6]。