大气颗粒物采样滤膜中金属元素空白值对比研究

胡小敏 李学艳 赵树慈 段晓晨

(河北工院云环境检测技术有限公司，河北 石家庄 050000)

大气颗粒物中的金属污染物具有难降解性，能通过呼吸系统进入人体，造成人体各种疾病，影响人类的健康[1]。目前，用于采集大气颗粒物样品的滤膜有玻璃纤维滤膜、过滤乙烯滤膜、石英滤膜、聚四氟乙烯滤膜等[1，2]。本文参考标准HJ657，采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)对不同滤膜中9种金属元素空白含量进行了对比研究，其中Munktell石英滤膜金属元素的空白值低，更适合大气颗粒物样品金属的采集。

1 实验部分

1.1 仪器设备

Thermo Fisher iCAP RQ电感耦合等离子体质谱仪、CEM Mars 6微波消解仪。

1.2 试剂和材料

铍、钴、镍、镉、锑、铊单元素金属标准溶液：1 000 μg/mL，坛墨质检标准物质中心；钼标准溶液：1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心；钍标准溶液：1 000 μg/mL，SITAER；铀标准溶液：100 μg/mL，SITAER；硝酸：优级纯；盐酸：优级纯；超纯水；硝酸-盐酸混合溶液：于500 mL超纯水中加入55.5 mL硝酸和167.5 mL盐酸，用超纯水定容至1 L；质谱仪调谐液：1.0 μg/L锂、钴、铟、铀、钡、铋、铈的质谱调谐液；内标溶液：1 000 μg/mL铑标准溶液，使用前用1%硝酸逐级稀释至10 μg/L。高纯氩气：纯度99.99%以上；待测滤膜：选用国内外常用的5种滤膜，具体信息见表1。

表1 待测滤膜信息Tab. 1 Iuformation of filters to tested

1.3 标准曲线配制

混合标准中间液：分别准确吸取1 mL单元素的标准溶液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此溶液所含元素浓度为10 μg/mL；混合标准使用液：准确吸取10 mL混合标准中间液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此溶液所含元素浓度为1 μg/mL；混合标准系列溶液：分别吸取混合标准使用液0、0.05、0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 mL于7个100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，所含元素浓度分别为0、0.50、1.00、5.00、10.0、50.0、100 μg/L。

1.4 仪器条件

仪器点火后，预热30 min，选用碰撞池模式，用质谱仪调谐液调谐，使钴信号响应大于30 000 cps，59Co/35Cl.16O大于18。载气流量：14 mL/min；辅助气流量：0.8 mL/min；采样深度：5 mm；等离子体功率：1 550 W；碰撞池氦气流速：4.5 ml/min；蠕动泵泵速：40 rpm/min。

1.5 实验设计

实验分为五组，每种滤膜为一组，每组分别为空白滤膜、空白滤膜+混合标液，每个样品设定2个平行，消解前在空白滤膜的消解罐中加入混合标液。通过对空白滤膜测定值的比较及空白滤膜加标回收率的计算验证消解效果。

1.6 样品前处理

用陶瓷剪刀将滤膜剪成小块置于消解罐中，加入10.0 mL硝酸-盐酸混合溶液，置于消解罐组件中并旋紧，放到微波转盘架上。设定消解温度为200 ℃、时间为15 min，开始消解。消解结束后，取出消解罐组件冷却，以超纯水淋洗内壁，定容至50.0 mL，经离心分离后取上清液进行测定[3]。

2 结果与分析

2.1 不同滤膜空白值测定结果对比

按实验设计对采样滤膜进行消解和测定，测定结果按照标准HJ657采样体积进行折算，5种采样滤膜金属元素空白值测定结果及偏差分析见表2。

结合表2和图1可知，玻璃纤维滤膜(崂应和上海兴亚)中金属的空白值相对较高，其次为潔清環保的石英滤膜，过滤乙烯滤膜和Munktell石英滤膜金属空白值最低，但过滤乙烯滤膜中钍元素不满足标准低于测定下限的要求，Munktell石英滤膜金属空白值最低且测定结果的平行性最好，最大RSD为8.9%。

表2 5种采样滤膜金属元素空白值测定结果及偏差Tab. 2 The measurement results and deviations of the blank value of the metal elements in 5 sampling filters

图1 5种采样滤膜金属元素空白值结果Fig. 1 The results of blank values of metal elements in 5 sampling filters

2.2 不同滤膜回收率的结果对比

按实验设计，对不同滤膜空白加标进行测定，测定结果取平均值，按照标准HJ657采样体积进行折算，结果见表3。

由表3可知，5种采样滤膜的加标回收率均基本处于合理范围，整体范围为75.2%～108%。加标回收率结果最好的为Munktell石英滤膜，加标回收范围为 85.0%～106%，准确度良好，Munktell石英滤膜可用于大气颗粒物样品中金属的采集。

表3 5种采样滤膜金属元素加标回收测定结果Tab. 3 Determination results of recovery of metal elements in 5 sampling filters

3 结论

通过对不同材质滤膜的消解及金属含量的测定可知，Munktell石英滤膜金属元素的空白值低、回收率好，更适合大气颗粒物样品中金属的采集。