石墨消解-火焰原子吸收法测定空气中铜、锌、镍、铬、钴和铋

罗 钰

（长沙市环境监测中心站，湖南 长沙410001）

重金属对空气的污染主要来源于冶金、电镀和垃圾焚烧等工业生产过程排放的废气，常以化合物形式附集在空气颗粒物中，对人体健康造成危害，是环保部门重点监控的污染物[1]。因此，加强对环境空气中铜、锌、镍、铬、钴和铋等重金属残留的监测具有一定的现实意义。

空气中重金属的分析包括样品前处理和仪器测试二个步骤。火焰原子吸收法具有操作简单方便、灵敏度高、抗干扰能力强、重现性好等优点，是目前测试重金属较为普遍的方法[2]。全自动石墨消解仪具有操作安全、控温精确、热效能高、处理样品多和消解效率高等优点，已广泛应用于环保、食品、化工和医药等行业的样品前处理[3]。本文采用过氯乙烯滤膜采集空气中的颗料物，自动石墨消解仪对采集的空气样品进行消解处理，火焰原子吸收法测定空气中铜、锌、镍、铬、钴和铋的含量，测定结果令人满意。

1 实验部分

1.1 实验设备和试剂

日本日立Z-2000 型火焰原子吸收分光光度计，铜、锌、镍、铬、钴、铋空心阴极灯；DEENA 型全自动石墨样品前处理消解仪；崂应2050 型智能TSP 综合采样器；过氯乙烯滤膜；国之源SZ150-W 型超纯水机。

浓度为500mg·L-1铜、锌、镍、铬、钴和铋的标准液（国家标准物质研究中心）；HNO3、HCl、H2O2，分析纯；试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

火焰原子吸收分光法仪器工作条件见表1。

表1 仪器工作参数Tab.1 Working parameters of the instrument

1.3 样品的采样和处理

在采样地点，用KC-120H 型智能中流量TSP采样器和过氯乙烯滤膜采集500L 空气样品，并记录采样时大气压和气温。采样后，滤膜受尘面朝里对折2 次，编号后放入采样盒内。

用剪刀将样品滤膜剪碎置于消解罐中，将消解罐放入EHD20 型自动石墨消解仪中按表2 消解程序进行消解前处理。消解结束后，用2% HNO3溶液将消解液定容至50mL 待测。取同批号、等面积的空白滤膜按上述步骤进行消解。

表2 样品消解程序Tab.2 Sample digestion procedure

1.3 标线曲线绘制和样品测定

取100mL 容量瓶，用2% HNO3溶液分别稀释500mg·L-1铜、锌、镍、铬、钴、铋标准储备液，配成铜、镍、铬、钴、铋浓度为0.00、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00mg·L-1的混合标准系列和锌浓度为0.00、0.05、0.10、0.30、0.50、1.00mg·L-1标准系列。按照上述仪器工作条件下，由低浓度到高浓度依次测定铜、镍标准系列的吸光度。

采用火焰原子吸收法测定环境空气样品和空白滤膜消解液，测得消解液中铜、锌、镍、铬、钴、铋的质量浓度，再根据采样体积和消解液体积计算出空气各金属元素的含量。

2 结果与讨论

2.1 处理方法和消解体系的选择

空气样品前处理，一般采用电热板混酸消解法或微波消解法，其中微波消解法因具有消解时间短、耗酸少、消解液不易污染的优点，常用于样品的前处理，但样品处理批处量小[4,5]。石墨消解仪在常压下自动完成对酸液的添加、试样的消解和消解液的赶酸、浓缩等操作，有效的提高了分析效率。本实验比对了微波消解和石墨消解法对方法检测回收率的影响，结果表明，两种消解方法对样品处理效果均比较理想，但一次处理样品数量多，见表3。

表3 石墨消解法与微波消解法比较Tab.3 Comparison between graphite digestion and microwave digestion

空气滤膜样品消解一般采用HCl、HNO3、HClO4等进行消解，如只采用单一酸体系会导致滤膜样品消解不完全，HClO4在密闭条件下易爆，一般不采用。本实验采用HCl-HNO3-H2O2体系，消解能力强，可将滤膜消解完全，消解液定容静置数分钟后测试上清液。

2.2 标准曲线和检出限

在1.2 仪器工作条件下，采用火焰原子吸收法对铜、锌、镍、铬、钴、铋标准系列进行测试，以各元素的质量浓度对应其吸光度绘制标准曲线，见表4。在1.2 仪器工作条件下对空白溶液连续测定11 次，取其3 倍标准偏差确定检出限[6]，再根据消解液体积和环境空气采样体积计算出大气中铜、锌、镍、铬、钴、铋的方法检出限，见表4。

表4 标准曲线与检出限Tab.4 Standard curve and detection limit

2.3 方法精密度试验

取空白滤膜置于自动石墨消解罐中，加入一定量的，加入铜、锌、镍、铬、钴、铋标准储备液，按上述样品消解程序进行消解后定容至50mL，配制成铜、锌、镍、铬、钴、铋质量浓度均为1.00mg·L-1的待测样品。将该待测样品上机连续测定7 次，计算检测结果的相对标准偏差小于3.5%，见表5。

表5 精密度试验Tab.5 Precision test

2.4 加标回收率试验

采用本方法采集4 组平行双份空气样品，将采集的空气样品滤膜置于自动石墨消解罐中，一份按上述步骤消解后测试，另一份加入一定量的铜、锌、镍、铬、钴、铋标准储备溶液后进行消解测试，测试结果见表6。

表6 加标回收结果Tab.6 Recovery results

由表6 可知，铜、锌、镍、铬、钴、铋的加标回收率在91.2%～104.7%间。

3 结论

本文建立一种利用石墨消解仪消解环境空气滤膜样品，火焰原子吸收法检测铜、锌、镍、铬、钴、铋6种金属元素的分析方法。实验结果表明，本方法前处理操作便捷，批处理量大，消解效果良好，检出限低，测定结果精密度和加标回收率满足分析测试要求，适用于空气中重金属的检测。