冷原子分光光度法测定固定污染源废气中汞的方法研究

＊果旺 王彩哲

（通辽环保投资有限公司 内蒙古 028000）

汞是一种常见的有毒重金属污染物，在固定污染源废气中广泛存在。固定污染源废气中汞的排放不仅对环境造成严重污染，还对人体健康产生潜在威胁。因此，准确测定固定污染源废气中汞的浓度对于污染物的监测和废气治理具有重要意义。传统的汞测定方法存在一些局限性，如分析时间长、操作复杂、样品处理困难等。为了克服这些问题，近年来冷原子分光光度法逐渐得到广泛应用。冷原子分光光度法基于冷原子技术和光谱分析技术，通过将废气中的汞原子冷却至低温状态，并利用光谱分析技术测量其吸收强度，从而实现对汞浓度的准确测定。

1.冷原子分光光度法测定固定污染源废气中汞的意义

（1）环境保护的关键工具。冷原子分光光度法作为一种高度灵敏和选择性的分析方法，在固定污染源废气中测定汞浓度方面具备重要的意义。汞作为一种极具毒性的重金属，其排放对环境和人类健康带来潜在威胁。因此，准确测定汞排放量对于环境保护至关重要。冷原子分光光度法在固定污染源废气中的应用可以有效监测废气中汞的浓度，帮助我们迅速发现和控制汞污染。通过该方法，我们能够准确地了解废气中汞的含量，及时采取必要的措施来限制其排放。这为环境保护提供了重要的工具和依据。该方法的应用有助于保护生态系统的稳定性，维护大气环境的纯净度。汞的排放会对水体、土壤和生物体造成严重的污染，对生态系统的平衡和物种的生存产生不可逆转的影响。

（2）污染源治理的科学支持。冷原子分光光度法的高精度和可靠性使其成为政府监管机构和企业在固定污染源治理中重要的科学工具。政府机构需要及时了解和监测废气中的汞浓度，以制定相应的环境管理政策和控制措施。通过该方法，政府可以实时监测废气中的汞浓度变化，并根据监测结果采取相应的行动，限制汞的排放。对于企业来说，冷原子分光光度法的应用不仅有助于提高企业的环保水平，还能降低环境违规排放的风险。企业可以借助该方法对废气中的汞浓度进行准确测定，及时发现和控制潜在的污染源，确保企业的可持续发展和社会责任。

2.实验材料与方法

（1）仪器设备。测定固定污染源废气中汞含量需要以下主要仪器和设备：

①汞分析仪。这是冷原子分光光度法的核心仪器，包括汞蒸气生成器、光源、单色仪、检测器等组件。汞分析仪通常会配备先进的自动化控制系统，以确保分析的准确性和重复性。

②氢气发生器。用于产生高纯度的氢气，用于还原汞离子成为气态汞原子。氢气发生器需要保持高纯度，以防止气态汞原子的外部污染。

③样品采集系统。用于采集废气样品并将其引入汞分析仪中。样品采集系统通常包括采样管路、过滤器、样品收集器等组件。

④标准溶液。包括汞的标准溶液，用于制备标准曲线和校准仪器。标准溶液的制备需要严格控制以确保其精确度和准确性。

⑤质量控制材料。用于质量控制和性能验证，包括汞标准物质和质控样品。

（2）样品处理。样品处理是冷原子分光光度法中至关重要的步骤之一，它确保了废气样品中的汞离子被还原为气态汞原子，以便进行测定。以下是样品处理的详细步骤：

①废气采集。首先，需要采集来自固定污染源的废气样品。采集时要确保采样管路不受外部污染影响，并采用适当的采样方法，以保持样品的完整性。

②样品预处理。废气样品进入样品预处理系统，通常包括一个反应室。在反应室中，气态汞离子与高纯度氢气反应，将其还原为气态汞原子。这个过程需要严格控制温度和反应时间，以确保高效的还原反应。

③气态汞原子的收集。生成的气态汞原子被引入汞分析仪的蒸气生成器中。这里，气态汞原子与其他气体混合，以便进行后续的分析。

（3）分析步骤。冷原子分光光度法的分析步骤如下：

①标定仪器。为了确保测定的准确性和可重复性，需要使用一系列不同浓度的汞标准溶液来标定仪器。通过测量每个标准溶液的吸光度并绘制标准曲线，可以确定仪器的灵敏度和线性范围。

②样品测定。将气态汞原子引入分光光度仪器，通过测量吸光度来确定样品中汞的浓度。吸光度与汞浓度呈线性关系，根据标准曲线可以计算样品中汞的浓度。

③质量控制。进行质量控制，包括周期性的标准品测定以验证仪器的性能和准确性。此外，还可以测定空白样品以检测外部污染源。

④数据记录。记录每个样品的吸光度测量值，并将其与标准曲线相对应以获得汞浓度。

⑤结果计算。使用标准曲线中的回归方程，将吸光度值转化为汞的浓度。通常，结果以微克/立方米（μg/m³）或其他适当的浓度单位表示。

⑥数据分析。计算样品的平均值和标准偏差，以评估分析的精度和可重复性。

⑦报告结果。将汞浓度的测定结果报告出来，并确保符合适用的监管要求。结果应包括测定值、样品标识、分析日期和相关质量控制信息。

3.结果与讨论

（1）数据处理。数据处理是冷原子分光光度法中不可或缺的一部分，它涉及将实验数据转化为有意义的结果。以下是数据处理的主要步骤：

①吸光度测量。在分析过程中，记录每个样品的吸光度测量值。这些值是分析的原始数据。

②汞浓度计算。使用标准曲线中的回归方程，将吸光度值转化为汞的浓度。回归方程通常是线性的，可以使用线性回归分析得到。

③结果统计。计算样品的平均值和标准偏差，以评估分析的精度和可重复性。这些统计数据可以用于确定分析的准确性和可靠性。

④质量控制。比较质控样品的测定值与已知值，以验证仪器的性能。如果质控样品的测定值不在可接受的范围内，可能需要重新校准仪器或重新分析样品。

⑤结果报告。将汞浓度的测定结果报告出来。报告应包括测定值、单位、样品标识、分析日期和相关质量控制信息。此外，应根据需要提供结果的解释和分析。

（2）质量控制。为确保冷原子分光光度法的准确性和可靠性，必须严格实施质量控制程序。以下是一些常见的质量控制措施：

①标准曲线。使用一系列不同浓度的汞标准溶液来制备标准曲线。标准曲线用于校准仪器并将吸光度值转化为汞浓度。

②质控样品。定期测定质控样品，这些样品的汞浓度是已知的。比较测定值与已知值，以验证仪器的性能。

③空白样品。分析空白样品以检测外部污染源。空白样品应当不含汞，如果测定结果显示汞含量，则可能需要检查分析过程中的污染源。

④仪器校准。定期校准仪器，确保仪器的性能稳定。校准包括检查光源强度、单色仪的精度以及检测器的响应。

⑤方法验证。进行方法验证以确定分析的准确性、重复性和线性范围。这通常涉及分析合成样品或参考样品，以验证方法的可靠性。

（3）示例数据和表格。为了更好地理解冷原子分光光度法的应用，表1是一个示例标准曲线表格，用于测定汞的浓度。

表1 汞标准溶液浓度标准曲线表

使用上述标准曲线，可以计算样品中汞的浓度。例如，如果样品的吸光度为0.125，那么根据标准曲线，汞浓度为3.9μm/L。

除了标准曲线，表2是一个示例数据表格，展示了多个样品的吸光度测量值和计算得到的汞浓度。

表2 汞浓度数据表

这个表格显示了各个样品的吸光度测量值以及根据标准曲线计算出的汞浓度。这些数据可用于确定废气样品中汞的浓度，从而评估环境汞污染的水平。

4.应用与注意事项

（1）样品采集。为了确保采集过程的准确性和可靠性，必须采取一系列措施来避免引入外部污染源。首先，选择合适的采样点非常重要。采样点应位于污染源附近且不受其他污染物的干扰。其次，采样人员需要经过专业培训，了解正确的采样方法和操作步骤。在采样过程中，要使用合适的工具和设备，并严格遵守操作规程。此外，采样人员应穿戴适当的防护装备，如手套、口罩和护目镜，以保护自己免受汞和其他有害物质的伤害。最后，样品采集后应立即进行密封和标记，以确保样品的完整性和防止样品受到外界污染。

（2）质量控制。在汞分析中，需要严格执行质量控制程序。首先，标准曲线制备是一个重要的环节。通过制备已知浓度的标准溶液，可以使用标准曲线对未知样品进行分析，从而获得准确的结果。质控样品测定也是必要的步骤之一。通过制备一定浓度的质控样品，可以验证仪器的性能和分析方法的有效性。此外，仪器校准也是质量控制的重要环节。定期校准仪器可以确保其测量结果的准确性和一致性。只有经过严格的质量控制程序，才能保证分析结果的可靠性和可信度。

5.结束语

总的来说，冷原子分光光度法在固定污染源废气中汞的测定中具有重要的意义。它不仅是环境保护的得力工具，还支持了科学研究的进展，为政府监管和企业环保提供科学支持，同时也促进了国际环保合作。期待该研究能够为环境保护和人类健康提供有力支持，并为相关领域的进一步发展和创新做出贡献。