摘要：汞是一種危害人體健康的元素，在生產和生活中的應用日益廣泛，近年來由於各種原因引起的急、慢性汞中毒時有發生。基於此，本文建立了微波消解-原子螢光光譜法測定工業廢氣中汞的方法，通過實驗研究，可知當採樣體積為600L，定容體積以100mL計，該方法的最低檢出濃度為0.015μg/m3，樣品的加標回收率為93.0%～103.5%。結果表明該方法幹擾少，測定方法靈敏度和精密度較高，可適用於工業廢氣中汞的測定。
關鍵詞：微波消解;原子螢光光譜法;汞;測定;試驗
汞(Hg)是一種廣泛存在於自然界的人體非必需元素，汞及其化合物屬於劇毒物質，可在體內蓄積。進入水體的無機汞離子可轉變為毒性更大的有機汞，經食物鏈進入人體，引起全身中毒。汞是我國實施控制排放總量指標之一的重金屬。目前對汞含量的測定方法主要有原子螢光光譜法、冷原子吸收法、二硫腙比色法、氣相色譜法等方法。而原子螢光光譜法是19世紀60年代出現的一種新型儀器分析方法，具有靈敏度高、檢出限低、幹擾小等特點，現已成為汞、砷等重金屬檢測應用較廣泛的儀器分析方法之一。在測定汞含量時樣品的前處理方法有幹法灰化、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、低空白等優點，適用於各類樣品的前處理。下文就對微波消解原子螢光光譜法測定工業廢氣中汞的實驗進行研究分析，可供參考。
1 實驗部分
1.1 儀器和試劑
AFS-930型原子螢光分光光度計;汞特種空心陰極燈;Milestone微波消解儀;煙塵採樣器;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級純;100mg/L汞標準貯備溶液，使用時用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;試驗用水均為二次去離子水。
1.2 樣品採集和前處理
工業廢氣中汞樣品採集參照《空氣和廢氣監測分析方法(第四版)》顆粒物採樣方法。將玻璃纖維濾筒安裝在煙塵採樣器內，以皮托管平行等速採樣法採集工業廢氣中樣品，採樣後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膠袋中進行保存。汞及其化合物屬有毒物質，在採樣過程中必須嚴格遵守操作安全防護規定，以防發生汞中毒。將採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行消解。消解結束後稍冷，將消解液轉移到100mL容量瓶中，用去離子水定容至標線，搖勻測定。取同批號兩個空白玻璃纖維濾筒，按以上條件同時製備空白溶液。
1.3 儀器測量條件
燈電流：60mA;負高壓：280V;原子化器高度：8mm;載氣流量：400mL/min;屏蔽氣流量：800mL/min。
1.4 標準曲線及樣品測定
將汞標準儲備液稀釋成濃度為100μg/L標準使用液，於100mL容量瓶中加入適量標準使用液，各容量瓶中分別入10mL5%硫脲-抗壞血酸溶液，濃硝酸5mL，配製濃度為0.00、0.40、0.80、1.60、3.20、4.00μg/L汞標準系列。按樣品測定步驟進行操作，記錄相應螢光強度，汞在0.00～4.00μg/L濃度範圍內線性關係良好，回歸方程為Y=473.108X-31.559，相關係數r=0.9994，按以上條件同時製備空白溶液。
取同批號兩個空白玻璃纖維濾筒，按樣品處理步驟的操作條件消解樣品和空白樣品，消解處理後按儀器測量條件依次進行分析，測定的樣品的螢光強度減去空白樣品的螢光強度後由標準曲線得出空氣樣品汞的濃度。
2 結果與討論
2.1 樣品前處理的比較
取2組採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，進行樣品分析。經試驗，採用電熱板法消解，共需加入硝酸10mL、鹽酸5mL、雙氧水3mL，消解耗時超過4h，消解液過濾後定容待測。微波消解儀是密閉的高溫高壓系統，能使氧化劑能力得以提高，加速樣品分解，通過目視觀察，微波消解後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，解決了傳統的電熱板消解法用酸量過大、消解時間長、操作繁瑣的問題，且消解液在定容後酸度為5%，消解後不必趕酸，測量前也不必加酸。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，在消解過程中減少了汞的損失與汙染途徑，提高了測定結果的準確度。
2.2 方法原理
用玻璃纖維濾筒採集工業廢氣中蒸氣態和氣溶膠態物汞及其化合物，經微波法消解，消解液中加入硫脲-抗壞血酸溶液使汞元素還原為二價，在硝酸介質中加入硼氫化鉀溶液，使消解液中二價汞與硼氫化鉀進行反應，生成氣態汞蒸汽送入原子螢光計。有文獻報導，在原子螢光法測定過程中，一些金屬元素會對原子螢光強度產生幹擾。該方法抗幹擾能力強，消解液中銅、鐵、鈉、鎂等金屬離子不幹擾汞的測定，且上述金屬在環境空氣中含量低，因此在實際測定中不考慮金屬元素幹擾，可直接進行測定。
2.3 方法的檢出限
準確吸取7份0.40μg/L汞標準溶液1.0mL於微波消解罐中，按上述步驟消解後測定，計算測定值的標準偏差S為0.00286μg/L。按照《環境監測分析方法標準制訂技術導則》(HJ168-2010)對檢出限的規定，檢出限MDL=S˙t(n-1，0.99)，當n=7時，t值取3.143，計算得汞的檢出限為0.009μg/L。以採集工業廢氣量為60L，定容體積100mL計，該方法對環境空氣中錫的最低檢出濃度為0.015μg/m3。
2.4 方法精密度試驗
以汞低(0.40μg/L)、中(1.60μg/L)、高(4.00μg/L)濃度3個點連續測7次進行平行樣測定，其相對標準偏差分別為1.64%、0.73%、3.54%，精密度符合原子螢光法測定的要求。
表1 精密度試驗
2.5 加標回收試驗
取四組空白玻璃纖維濾筒，一組二份。一份微波消解處理後定容至100mL容量瓶刻度後直接分析，另一份微波消解處理後，消解液中分別加入濃度為100μg/L汞標準2.0、3.0、4.0、5.0mL至100mL容量瓶，定容至刻度，搖勻後進樣，其測得的結果和加標回收率見表2，其加標回收率為93.0%～103.5%，結果令人滿意。
表2 加標回收率試驗
3 結論
綜上所述，本研究採用玻璃纖維濾筒採集工業廢氣樣品後，用硝酸+雙氧水微波消解濾筒，原子螢光光譜法測定工業廢氣中汞。與傳統的電熱板消解法相比，採用微波消解樣品速度快，用酸量少、消解液不易受沾汙，減少了汞的損失與汙染途徑，提高了測定結果的準確度。本方法的最低檢出限為0.015μg/m3，相關係數為0.9994，樣品的加標回收率為93.0%～103.5%。因此證明該測定方法具有檢出限低、靈敏度高、簡便、快速、準確等優點，滿足了工業廢氣中準確測定較低含量汞的要求，且減少了工作強度，非常適合於工業廢氣中汞的測定。
參考文獻：
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