斯派克偏振能量色散X熒光分析儀：PM2.5重金屬測定

健康是人類(lèi)永恒的話(huà)題，特別是今年一場(chǎng)突如其來(lái)的疫情，不但改變了大家的生活方式，對于健康的認知和重視程度更是達到了高度。PM2.5，這個(gè)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，早已不再陌生。PM2.5是漂浮于空氣環(huán)境中，直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，這種粒徑小、面積大、活性強的顆粒物，大多附帶著(zhù)有毒有害物質(zhì)，大量的PM2.5在影響空氣質(zhì)量的同時(shí)，還會(huì )對人體健康造成傷害。

PM2.5能通過(guò)呼吸系統被吸入后，有一部分會(huì )沉積支氣管和肺部，甚至直接深入到肺泡，極難排出體外，這些PM2.5會(huì )導致局部支氣管的通氣功能下降，嚴重時(shí)還會(huì )影響肺泡的換氣功能，進(jìn)而造成肺部及全身性炎癥。還有一部分PM2.5顆粒會(huì )進(jìn)入血液系統，依附在其上的有害物質(zhì)會(huì )溶解在血液中，可能會(huì )導致心血管系統損傷。

對此，PM2.5中重金屬含量的監測在來(lái)源解析中發(fā)揮重要作用。大氣顆粒物成分復雜，且不同元素的濃度范圍差異較大，這時(shí)，能同時(shí)分析多元素的檢測方法就顯示出大優(yōu)勢。X射線(xiàn)熒光光譜技術(shù)具有試樣制備簡(jiǎn)單、分析速度快、多種元素同時(shí)檢測和無(wú)損耗分析等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應用于地質(zhì)、礦山和商檢等領(lǐng)域。

基于X射線(xiàn)熒光法無(wú)損分析這一特點(diǎn)，同一個(gè)樣品可以先用EDXRF測定，再消解后ICP-MS分析。實(shí)驗以AI、Fe、Ti、K、Mn、Ni、Cu、Zn和Pb為檢測目標，以實(shí)際樣品的ICP-MS結果建立EDXRF標準曲線(xiàn)，開(kāi)發(fā)EDXRF在 PM2.5中金屬元素的分析方法，并考察方法的可靠性。

實(shí)驗部分

1.儀器與試劑

偏振能量色散X熒光分析儀 OCUBE ED-XRF（斯派克公司）

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀

環(huán)境空氣PM2.5采樣器

聚四氟乙烯濾膜

實(shí)驗電熱板HT-300（格丹納公司）

硝酸

過(guò)氧化氫

HF

SRM 1648a顆粒物標準物質(zhì)

2.樣品采集

于空曠處放置PM2.5采樣器，設定采樣時(shí)間，以聚四氟乙烯濾膜為載體，以16.7 L/min的流量采集空氣樣品。采樣結束后，檢查濾膜是否有破損，將采集的濾膜樣品存放于濾膜盒中，并放入干燥器保存。

3.濾膜的消解過(guò)程

將采集的濾膜樣品小心剪去聚丙烯支撐環(huán)，并剪碎置于消解罐中，加入3 mL硝酸放置過(guò)夜，再加入1 mL過(guò)氧化氫，于實(shí)驗電熱板HT-300上50℃預反應1小時(shí)，冷卻后加入0.1 mL HF，再180℃消解30分鐘，取出后以超純水定容至50 mL，供ICP-MS分析。

4.EDXRF分析及樣品測量

結果及討論

EDXRF檢出限及精密度

簡(jiǎn)歷校正曲線(xiàn)后，分析7個(gè)空白濾膜樣品，參照文獻，曹勇重讀測定法和峰背景計數率法分別計算檢出限，兩種方法計算出的結果較接近，最終以結果較大者為方法檢出限（見(jiàn)表1）。對同一個(gè)樣品分析6次，獲得多次平行RSD（見(jiàn)表2），結果為0.1%-2.0%，精密度良好。

EDXRF與ICP-MS數據比對

采集3個(gè)空氣樣品(采樣時(shí)間為23小時(shí))，先用EDXRF分析，再用ICP-MS分析，兩者的結果基本一致（表3），各元素相對偏差為0 %~12%。

結論

實(shí)驗采用偏振能量色散X熒光分析儀 OCUBE ED-XRF分析樣品高精度只需15秒，無(wú)需過(guò)多樣品準備過(guò)程，低污染、無(wú)損耗，方法快速可靠。格丹納實(shí)驗電熱板HT-300控溫好、穩定性高、安全性強，可很大程度上幫實(shí)驗人員解決電爐消解所面臨的一些問(wèn)題。電熱板還有以下優(yōu)點(diǎn)：能耗小、熱能利用率高、加熱的有效面積大、大批量處理樣品、實(shí)驗結果的均一性。