一、概述
汞是一種危害人體健康的元素，在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用日益廣泛，近年來由于各種原因引起的急、慢性汞中毒時(shí)有發(fā)生。基于此，本文建立了微波消解-原子熒光光譜法測(cè)定工業(yè)廢氣中汞的方法，通過實(shí)驗(yàn)研究，可知當(dāng)采樣體積為600L，定容體積以100mL計(jì)，該方法的檢出濃度為0.015μg/m3，樣品的加標(biāo)回收率為93.0%～103.5%。結(jié)果表明該方法干擾少，測(cè)定方法靈敏度和精密度較高，可適用于工業(yè)廢氣中汞的測(cè)定。
汞(Hg)是一種廣泛存在于自然界的人體非必需元素，汞及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在體內(nèi)蓄積。進(jìn)入水體的無機(jī)汞離子可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C(jī)汞，經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，引起全身中毒。汞是我國實(shí)施控制排放總量指標(biāo)之一的重金屬。目前對(duì)汞含量的測(cè)定方法主要有原子熒光光譜法、冷原子吸收法、二硫腙比色法、氣相色譜法等方法。而原子熒光光譜法是19世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種新型儀器分析方法，具有靈敏度高、檢出限低、干擾小等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為汞、砷等重金屬檢測(cè)應(yīng)用較廣泛的儀器分析方法之一。在測(cè)定汞含量時(shí)樣品的前處理方法有干法灰化、電熱板消解及微波消解等方法，而微波消解法具有完全、快速、低空白等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類樣品的前處理。下文就對(duì)微波消解原子熒光光譜法測(cè)定工業(yè)廢氣中汞的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究分析，可供參考。
二、實(shí)驗(yàn)部分
1.儀器和試劑
AFS-930型原子熒光分光光度計(jì);汞特種空心陰極燈;Milestone微波消解儀;煙塵采樣器;玻璃纖維濾筒;高純氬氣。
硝酸、雙氧水、硼氫化鉀、氫氧化鈉、硫脲和抗壞血酸均為優(yōu)級(jí)純;100mg/L汞標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液，使用時(shí)用5%硝酸溶液稀釋至所需要濃度;5%硫脲和5%抗壞血酸溶液;1.0%硼氫化鉀和0.1%氫氧化鈉混合再生液;5%硝酸載流液;試驗(yàn)用水均為二次去離子水。
2. 樣品采集和前處理
工業(yè)廢氣中汞樣品采集參照《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)》顆粒物采樣方法。將玻璃纖維濾筒安裝在煙塵采樣器內(nèi)，以皮托管平行等速采樣法采集工業(yè)廢氣中樣品，采樣后用鑷子小心取下濾筒，封閉濾筒的開口處再把濾筒放入專用塑料袋中進(jìn)行保存。汞及其化合物屬有毒物質(zhì)，在采樣過程中必須嚴(yán)格遵守操作安全防護(hù)規(guī)定，以防發(fā)生汞中毒。將采過樣的玻璃纖維濾筒用塑料專用剪刀剪碎玻璃纖維濾筒放入微波消解管中，加入5mL硝酸和2mL雙氧水在微波消解儀中按微波消解程序進(jìn)行消解。消解結(jié)束后稍冷，將消解液轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用去離子水定容至標(biāo)線，搖勻測(cè)定。取同批號(hào)兩個(gè)空白玻璃纖維濾筒，按以上條件同時(shí)制備空白溶液。
3.儀器測(cè)量條件
燈電流：60mA;負(fù)高壓：280V;原子化器高度：8mm;載氣流量：400mL/min;屏蔽氣流量：800mL/min。
4.標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品測(cè)定
將汞標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋成濃度為100μg/L標(biāo)準(zhǔn)使用液，于100mL容量瓶中加入適量標(biāo)準(zhǔn)使用液，各容量瓶中分別入10mL5%硫脲-抗壞血酸溶液，濃硝酸5mL，配制濃度為0.00、0.40、0.80、1.60、3.20、4.00μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)系列。按樣品測(cè)定步驟進(jìn)行操作，記錄相應(yīng)熒光強(qiáng)度，汞在0.00～4.00μg/L濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，回歸方程為Y=473.108X-31.559，相關(guān)系數(shù)r=0.9994，按以上條件同時(shí)制備空白溶液。
取同批號(hào)兩個(gè)空白玻璃纖維濾筒，按樣品處理步驟的操作條件消解樣品和空白樣品，消解處理后按儀器測(cè)量條件依次進(jìn)行分析，測(cè)定的樣品的熒光強(qiáng)度減去空白樣品的熒光強(qiáng)度后由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出空氣樣品汞的濃度。
三、結(jié)果與討論
1.樣品前處理的比較
取2組采過樣的空白玻璃纖維濾筒，一組通過電熱板法消解，一組通過微波消解，進(jìn)行樣品分析。經(jīng)試驗(yàn)，采用電熱板法消解，共需加入硝酸10mL、鹽酸5mL、雙氧水3mL，消解耗時(shí)超過4h，消解液過濾后定容待測(cè)。微波消解儀是密閉的高溫高壓系統(tǒng)，能使氧化劑能力得以提高，加速樣品分解，通過目視觀察，微波消解后玻璃纖維濾筒完全分解，得到澄清透明的液體，分析前無需過濾。微波消解的酸用量較少，解決了傳統(tǒng)的電熱板消解法用酸量過大、消解時(shí)間長(zhǎng)、操作繁瑣的問題，且消解液在定容后酸度為5%，消解后不必趕酸，測(cè)量前也不必加酸。由此可見，硝酸-雙氧水微波消解體系能使濾筒及空氣中的顆粒物完全溶解，不具有殘留物質(zhì)，在消解過程中減少了汞的損失與污染途徑，提高了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。
2.方法原理
用玻璃纖維濾筒采集工業(yè)廢氣中蒸氣態(tài)和氣溶膠態(tài)物汞及其化合物，經(jīng)微波法消解，消解液中加入硫脲-抗壞血酸溶液使汞元素還原為二價(jià)，在硝酸介質(zhì)中加入硼氫化鉀溶液，使消解液中二價(jià)汞與硼氫化鉀進(jìn)行反應(yīng)，生成氣態(tài)汞蒸汽送入原子熒光計(jì)。有文獻(xiàn)報(bào)道，在原子熒光法測(cè)定過程中，一些金屬元素會(huì)對(duì)原子熒光強(qiáng)度產(chǎn)生干擾。該方法抗干擾能力強(qiáng)，消解液中銅、鐵、鈉、鎂等金屬離子不干擾汞的測(cè)定，且上述金屬在環(huán)境空氣中含量低，因此在實(shí)際測(cè)定中不考慮金屬元素干擾，可直接進(jìn)行測(cè)定。
3.方法的檢出限
準(zhǔn)確吸取7份0.40μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0mL于微波消解罐中，按上述步驟消解后測(cè)定，計(jì)算測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.00286μg/L。按照《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ168-2010)對(duì)檢出限的規(guī)定，檢出限MDL=S·t(n-1，0.99)，當(dāng)n=7時(shí)，t值取3.143，計(jì)算得汞的檢出限為0.009μg/L。以采集工業(yè)廢氣量為60L，定容體積100mL計(jì)，該方法對(duì)環(huán)境空氣中錫的檢出濃度為0.015μg/m3。
4.方法精密度試驗(yàn)
以汞低(0.40μg/L)、中(1.60μg/L)、高(4.00μg/L)濃度3個(gè)點(diǎn)連續(xù)測(cè)7次進(jìn)行平行樣測(cè)定，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.64%、0.73%、3.54%，精密度符合原子熒光法測(cè)定的要求。
表1 精密度試驗(yàn)
四、結(jié)論
綜上所述，本研究采用玻璃纖維濾筒采集工業(yè)廢氣樣品后，用硝酸+雙氧水微波消解濾筒，原子熒光光譜法測(cè)定工業(yè)廢氣中汞。與傳統(tǒng)的電熱板消解法相比，采用微波消解樣品速度快，用酸量少、消解液不易受沾污，減少了汞的損失與污染途徑，提高了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。本方法的檢出限為0.015μg/m3，相關(guān)系數(shù)為0.9994，樣品的加標(biāo)回收率為93.0%～103.5%。因此證明該測(cè)定方法具有檢出限低、靈敏度高、簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，滿足了工業(yè)廢氣中準(zhǔn)確測(cè)定較低含量汞的要求，且減少了工作強(qiáng)度，非常適合于工業(yè)廢氣中汞的測(cè)定。
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