空氣和廢氣監(jiān)測(cè) 課件 顆粒物中金屬元素的測(cè)定

任務(wù)3.5.3顆粒物中金屬元素的測(cè)定空氣和廢氣監(jiān)測(cè)技術(shù)任務(wù)3.5.3顆粒物中金屬元素的測(cè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握電感耦合等離子體發(fā)射光譜法的方法原理；2.能正確測(cè)定氣樣中各種金屬元素的含量，并能規(guī)范測(cè)定操作要點(diǎn)；3.能判斷測(cè)定結(jié)果的異常現(xiàn)象并能解決；；4.安全注意，確保自己和同伴安全及儀器設(shè)備安全；5.

能夠理論與實(shí)踐相結(jié)合；6.具有環(huán)保意識(shí)和節(jié)約意識(shí)；7.具備認(rèn)真負(fù)責(zé)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。（一）指標(biāo)含義及測(cè)定意義

環(huán)境空氣中重金屬元素依附在微小顆粒上，是空氣污染（特別是霧霾）的主要原因，嚴(yán)重威脅人的身體健康。相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，若長(zhǎng)期處于重金屬元素超標(biāo)的空氣環(huán)境中，顆粒物在人體呼吸系統(tǒng)中長(zhǎng)期積累，會(huì)造成肺器官的功能衰竭等一系列呼吸系統(tǒng)疾病，尤其對(duì)于兒童、老人或自身免疫力系統(tǒng)功能較低的人來說，患病幾率更高。一、基本知識(shí)（二）測(cè)定方法及原理1.

測(cè)定方法顆粒物中金屬元素的測(cè)定-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（HJ777-2015），該方法適用于環(huán)境空氣、無(wú)組織排放和固定污染源廢氣顆粒物中銀、鋁、砷、鋇、鈹、鉍、鈣、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、鉀、鎂、錳、鈉、鎳、鉛、銻、錫、鍶、鈦、釩、鋅等24種金屬元素的測(cè)定。當(dāng)空氣采樣量為150m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），污染源廢氣采樣量為0.600m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煙氣），樣品預(yù)處理定容體積為50ml時(shí)，該方法測(cè)定各金屬元素的檢出限和測(cè)定下限見下表（部分）。（二）測(cè)定方法及原理2.

測(cè)定方法原理將采集到合適濾料上的空氣和廢氣顆粒物樣品經(jīng)微波消解或電熱板消解后，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測(cè)定各金屬元素的含量。消解后的試樣進(jìn)入等離子體發(fā)射光譜儀的霧化器中被霧化，由氬載氣帶入等離子體火炬中，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)，其特征譜線強(qiáng)度與元素濃度成正比。（三）所需儀器與用具（1）顆粒物采樣器：帶TSP、PM10或PM2.5切割器，并通過流量計(jì)的校準(zhǔn)。（2）電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（性能應(yīng)符合國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程）。（3）微波消解儀：具有程式化功率設(shè)定功能。（4）電熱板：控溫精度優(yōu)于±5℃。（5）微波消解容器：PFATeflon或同級(jí)材質(zhì)。（6）高壓消解罐（內(nèi)罐：聚四氟乙烯材質(zhì)；外罐：不銹鋼材質(zhì)）。（7）聚四氟乙烯燒杯：100ml。（8）聚乙烯或聚丙烯瓶：100ml。（9）X光看片機(jī)，打號(hào)機(jī)，氣壓計(jì)、溫度計(jì)、鑷子、陶瓷剪刀等。（10）濾膜貯存袋及貯存盒。（11）分析天平：感量0.1mg或0.01mg。（12）恒溫恒濕箱（室）。（一）采樣設(shè)置采樣點(diǎn)位。采集濾膜樣品時(shí)，使用中流量采樣器，至少采集10m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。當(dāng)金屬濃度較低或采集PM10（PM2.5）樣品時(shí)，可適當(dāng)增加采樣體積，記錄采樣環(huán)境條件。污染源廢氣樣品采樣，使用煙塵采樣器，采集濾筒樣品至少0.600m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干煙氣）,當(dāng)金屬濃度較低時(shí)可適當(dāng)增加采樣體積，如果管道內(nèi)煙氣溫度高于需采集的相關(guān)金屬元素熔點(diǎn)，應(yīng)采取降溫措施，使進(jìn)入濾筒前的煙氣溫度低于相關(guān)金屬元素的熔點(diǎn)。二、實(shí)訓(xùn)操作（二）樣品保存濾膜樣品采集后將有塵面兩次向內(nèi)對(duì)折，放入樣品盒或紙袋中保存；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。（三）樣品測(cè)定1.試樣制備（1）微波消解取適量濾膜或?yàn)V筒樣品（大流量取1/4，或截取直徑為47mm的圓片；小流量取整張，濾簡(jiǎn)取整個(gè)），用陶瓷剪刀剪成小塊，放進(jìn)微波消解容器中，加入20.0ml硝酸-鹽酸混合消解液，使濾膜（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(shí)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100ml容量瓶中，用水定容至刻度線，待測(cè)。當(dāng)有機(jī)物含量過高時(shí)，可在消解時(shí)加入適量的過氧化氫以分解有機(jī)物。（三）樣品測(cè)定1.試樣制備（2）電熱板消解取適量濾膜或?yàn)V筒樣品（同上），用陶瓷剪刀剪成小塊，置于聚四氟乙烯燒杯中，加入20.9ml硝酸-鹽酸混合消解液，使濾膜（濾筒）碎片浸沒其中，蓋上表面皿，在（100±5）℃加熱回流2h，冷卻。以水淋洗燒杯內(nèi)壁，加入約10ml水，靜置0.5h進(jìn)行浸提。將浸提液過濾到100ml容量瓶中，用水定容至刻度線，待測(cè)。當(dāng)有機(jī)物含量過高時(shí),可在消解時(shí)加入適量的過氧化氫消解，以分解有機(jī)物。（三）樣品測(cè)定2.實(shí)驗(yàn)室樣品空白試樣制備取與樣品相同批號(hào)、相同面積的空白濾膜或?yàn)V簡(jiǎn)，按與試樣制備相同的步驟制備實(shí)驗(yàn)室空白試樣。（三）樣品測(cè)定3.儀器準(zhǔn)備（1）儀器參數(shù)采用儀器生產(chǎn)廠家推薦的儀器工作參數(shù)。（2）波長(zhǎng)選擇在實(shí)驗(yàn)室所用儀器廠商推薦的最佳測(cè)量條件下，對(duì)每個(gè)被測(cè)元素選擇2～3條譜線進(jìn)行測(cè)定，分析比較每條譜線的強(qiáng)度，譜圖及干擾情況，在此基礎(chǔ)上選擇各元素的最佳分析譜線。該方法推薦的各金屬元素測(cè)量波長(zhǎng)見表3-12。（三）樣品測(cè)定4.繪制校準(zhǔn)曲線基于顆粒物樣品實(shí)際化學(xué)組成，表3-13給出了標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度參考范圍。在此范圍內(nèi)除標(biāo)準(zhǔn)系列空白溶液，依次加入多元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，配制3～5個(gè)濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)系列。各濃度點(diǎn)用硝酸溶液定容至50.0ml?？筛鶕?jù)實(shí)際樣品中待測(cè)元素濃度情況調(diào)整校準(zhǔn)曲線濃度范圍。將標(biāo)準(zhǔn)溶液依次導(dǎo)入發(fā)射光譜儀進(jìn)行測(cè)量，以濃度為橫坐標(biāo)，元素響應(yīng)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，建立校準(zhǔn)曲線。（三）樣品測(cè)定5.樣品測(cè)定分析測(cè)定樣品前，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(hào)穩(wěn)定后開始分析樣品。樣品測(cè)量過程中，若樣品中待測(cè)元素濃度超出校準(zhǔn)曲線范圍，樣品需稀釋后重新測(cè)定。（四）數(shù)據(jù)處理及結(jié)果表示顆粒物中金屬元素的濃度按下列公式計(jì)算：式中：ρ——顆粒物中金屬元素的濃度，μg/m3；

c——試樣中金屬元素濃度，μg/ml；

c0——空白試樣中金屬元素濃度，μg/ml；

Vs——試樣或試樣消解后定容體積，ml；

n——濾膜切割的份數(shù)（即采樣濾膜面積與消解時(shí)截取的面積之比，濾筒n=1）；

Vstd——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（273K，101.325Pa）采樣體積，m3。當(dāng)測(cè)定結(jié)果≥1.00μg/m3時(shí)，保留三位有效數(shù)字，當(dāng)測(cè)定結(jié)果＜1.00μg/m3時(shí)，有效數(shù)字的保留與待測(cè)元素方法檢出限保持一致。（五）注意事項(xiàng)（1）試劑空白中目標(biāo)元素測(cè)定值應(yīng)小于測(cè)定下限。包括消解全過程的濾膜或?yàn)V簡(jiǎn)空白試樣中目標(biāo)元素的測(cè)定值應(yīng)小于等于排放標(biāo)準(zhǔn)限值的1/10。（2）每批樣品測(cè)定前均要求建立校準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于0.999。