玻璃纤维滤筒不同消解方式测铅结果对比

(1.江苏省金湖县环境监测站,金湖 211600；2.黄山华绿园生物科技有限公司，黄山 245700)

微波消解未预处理玻璃纤维滤筒测试含铅量为0.458mg/L，预处理后玻璃纤维滤筒测试铅含量为0.153mg/L，微波消解酸洗玻璃纤维滤筒加标测定值为0.348mg/L，加标回收率为97.5%；电热板酸煮未酸洗玻璃纤维滤筒测试含铅量为0.353mg/L，酸洗后玻璃纤维滤筒测试铅含量为0.056mg/L，酸洗玻璃纤维滤筒加标测定值为0.250mg/L，加标回收率为97%。

《空气和废气监测分析方法》(第四版)中火焰原子吸收分光光度法测铅中，采用了电热板消解玻璃纤维滤筒的方法。比较微波消解玻璃纤维滤筒与电热板消解玻璃纤维滤筒两种处理方法，微波消解玻璃纤维滤筒过程中加入氢氟酸将玻璃纤维滤筒完全消解澄清，赶酸后定容直接测试。电热板消解玻璃纤维滤筒，需要进行抽滤，测定的是浸出液。微波消解法和电热板消解法相比较结果表明，微波消解法缩短了消解时间，去掉了抽滤环节，减少了样品交叉污染，提高人员工作效率等优点[1-4]。

1 实验部分

原子吸收分光光度计：novAA350，德国耶拿分析仪器股份有限公司；

铅标准储备液：1000mg/L(不确定度1%),环境保护部标准样品研究所，GSB 07-1257-2000；

样品预处理加热仪：XT9816，上海新拓分析仪器科技有限公司；

玻璃纤维滤筒：直径28mm，长度70mm，天津市净欣环保科技有限公司；

用0.2% 硝酸溶液将1000mg/L铅标准使用液稀释配制成0、0.050、0.100、0.200、0.500、1.00mg/L铅标准溶液系列。

2013年，北京尚水信息技术股份有限公司承担了亚洲最大的水动力实验室相关测量与分析系统建造工作，在该项工作中配置了各类数字实验室系统，包括业内技术领先的高精度超大试验水槽、触控式三维测控平台、超大范围流场集中管理测量系统。其中，流场集中管理测量系统是国际首例同步测量超大范围流场的产品，大幅度提高了模型实验的测量效率，实现了表面流场测量技术的一次革命性跨越。

1.3 玻璃纤维滤筒酸洗预处理

先用( 1 +1)热硝酸溶液浸泡约3h(不能煮沸, 以免破坏滤筒)；从酸中取出后, 在水中浸泡10min, 取出用水淋洗至近中性, 烘干后即可使用[5]。

将整个玻璃纤维滤筒撕碎放入消解罐，在消解罐中加入硝酸6mL、氢氟酸4mL，按照表1参数设置微波消解程序进行消解。冷却后取下消解罐，开盖后将消解罐放置样品预处理加热仪上，温度设置为150℃，时间为180min赶酸。赶酸结束后加入(1+1)硝酸溶液2 mL溶解残渣定容至50 mL，混匀后测定。

将整个玻璃纤维滤筒放入250mL锥形瓶中，加入(1+1)硝酸溶液50mL，30%过氧化氢15mL，在电热板上微沸2h，1h后再加入过氧化氢5mL，冷却后抽滤。用水洗涤锥形瓶、滤渣及抽滤瓶三次以上，洗涤液与滤液合并，放在电热板上微沸蒸干，用(1+1)硝酸溶液2 mL溶解残渣定容至50 mL，混匀后测定[6]。

2 结果与讨论

2.1 方法线性与检出限

在上述仪器工作条件下分别测量铅系列标准溶液：0.00、0.050、0.100、0.200、0.500、1.00mg/L的吸光度。以吸光度y对质量浓度x绘制标准曲线，回归方程为y=0.0657x+0.0027，相关系数r=0.999 8。连续测定0.2% 硝酸溶液11 次，以3 倍标准偏差确定仪器检出限为0.013mg/L。按定容体积50mL、采样体积540L 计，该方法测定尘铅样品的检出限为1.20 μg/m3。

2.2 微波消解法和电热板酸煮法对比

微波消解法在消解酸中添加了氢氟酸，将玻璃纤维滤筒消解至澄清，有少许氟化钙沉淀。微波消解步骤上省略了抽滤这个环节，杜绝了样品的相互污染，由于微波消解过程是在密闭的空间内进行，样品重复性较好。整个消解过程不需要人员的值守，消解时间短，比较适合大批量的样品分析。微波消解的缺点是玻璃纤维滤筒消解过程中，氢氟酸和玻璃纤维滤筒中的钙离子产生氟化钙沉淀[7]，两种方法的对比见表3。

2.3 微波消解法和电热板酸煮法铅分析结果对比

由表4可知，微波消解未酸洗玻璃纤维滤筒平均值为0.458mg/L，电热板酸煮未酸洗玻璃纤维滤筒平均值为0.353mg/L。同一批次的玻璃纤维滤筒未酸洗后电热板酸煮法比微波消解法铅分析结果明显偏低。微波消解法完全消解了玻璃纤维滤筒，所以消解测试结果和电热板酸煮法相比较偏高；但是微波消解和电热板酸煮法两种分析结果显示，同一批次的玻璃纤维滤筒铅含量较为稳定。

由表5可知，微波消解经酸洗玻璃纤维滤筒平均值为0.153mg/L，电热板酸煮经酸洗玻璃纤维滤筒平均值为0.056mg/L。同一批次的预处理后玻璃纤维滤筒电热板酸煮法比微波消解法铅分析结果明显偏低。微波消解法完全消解玻璃纤维滤筒，所以消解测试结果和电热板酸煮法相比较偏高；但是微波消解和电热板酸煮法两种分析结果显示，同一批次的玻璃纤维滤筒铅含量较为稳定。

由表6可知，微波消解法和电热板酸煮法分析玻璃纤维滤筒酸洗前后铅含量差异都较大，预处理过程有明显的除铅效果。玻璃纤维滤筒酸洗后，微波消解法除铅量为0.305mg/L，除铅效率为66%；电热板酸煮法除铅量为0.297mg/L，除铅效率为84%。

表7结果表明，玻璃纤维滤筒放入消解罐和锥形瓶中后，再加入1mL含量为10mg/L的铅标准使用液，按照1.4.1和1.4.2步骤操作后，微波消解酸洗玻璃纤维滤筒加标测定值为0.348mg/L，电热板酸煮玻璃纤维滤筒加标测定值为0.250mg/L。

由表8得知，微波消解酸洗玻璃纤维滤筒加标回收率为97.5%，电热板酸煮酸洗玻璃纤维滤筒加标回收率为97%。

3 结论

实验数据显示，微波消解可以替代《空气和废气监测分析方法》(第四版)中火焰原子吸收分光光度法测铅中所使用的电热板消解玻璃纤维滤筒的方法。微波消解未处理玻璃纤维滤筒测试含铅量为0.458mg/L，消解预处理玻璃纤维滤筒测试铅含量为0.153mg/L，消解酸洗玻璃纤维滤筒加标测定值为0.348mg/L，加标回收率为97.5%；电热板酸煮未酸洗玻璃纤维滤筒测试含铅量为0.353mg/L，消解酸洗玻璃纤维滤筒测试铅含量为0.056mg/L，消解酸洗玻璃纤维滤筒加标测定值为0.250mg/L，加标回收率为97%。

电热板酸煮法设备简单，但是酸煮过程比较繁琐，并且多个样品共用一个抽滤装置，会容易产生样品互相污染。另外由于锥形瓶由于上端开口较小，当长时间加热锥形瓶后，玻璃纤维滤筒被煮烂后覆盖在酸上层，导致热量聚集不易散出，最终会发生喷溅现象导致样品报废，对操作人员和周边环境有较大的危害，敞开式消解也较容易产生样品污染[8]。

微波消解过程密闭，消解过程无需人员值守，提高了工作效率。酸洗玻璃纤维滤筒本底值，微波消解法和电热板酸煮法相比较高。但同一批次玻璃纤维滤筒含铅量稳定，所以两种方法加标回收结果相差不大，均符合要求。在同一批次玻璃纤维滤筒含铅量稳定的前提下，微波消解玻璃纤维滤筒分析铅可以替代电热板酸煮法。

[1]文湘华，吴玲钲.微波消解技术在沉积物样品元素分析中的应用[J]．环境科学进展，1998，6(2)：61-65．

[2]饶姗姗，李玉金，段德宏，王根霞.微波技术在环境样品预处理中的应用[J]．甘肃联合大学学报(自然科学版)，2005，19(1)：44-46．

[3]赵玉慧，秦杰.电热板消解法与微波消解法测定大气颗粒物Cu、Pb元素的对比[J]．光谱实验室，2009，26(3):602-604.

[4]张磊，王晓艳，李波.微波消解技术在金属分析中的应用.光谱实验室，2010,26(3):171-175.

[5]梁彩萍.玻璃纤维滤筒采集铅尘、铅烟预处理方法.内蒙古环境科学,2009,21(6):38-40.

[6]国家环境保护总局《空气和废气监测分析方法》编委会．空气和废气监测分析方法[M]．4 版．北京: 中国环境科学出版社，2003.

[7]陈秋雯.硝酸-氢氟酸微波消解体系测定厂界空气中的铅.三峡环境与生态，2010,32(6)：13-14.

[8]孙靖，张长寿.混酸消解玻璃纤维滤筒滤膜法测定大气颗粒物中的铅.环境科学导刊，2013，(4):117-119.

(1.JinhuCountyEnvironmentalMonitoringStation，Jinhu211600，China；2.HuangshanGreenxtractco.,ltd.,Huangshan245700，China)

Using the microwave digestion method, the measured lead contents for the un-pretreated and pretreated glass fiber filter tube are 0.458mg/L and 0.153mg/L, respectively.Using the electric heating plate method, the measured lead contents for the un-pretreated and pretreated glass fiber filter tube are 0.353mg/L and 0.056 mg/L , respectively. The determination results of microwave digestion method are higher than that of electric heating plate method.

刘锟，男，1981年出生，工程师，从事环境监测和空气、水质、土壤、降水等重金属分析工作。