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雾霾中铅等12种金属元素的测定和质量控制

wdm119

2022/09/01
安阳疾控理检队

私聊

元素分析综合讨论

一、雾霾中铅等12种金属元素的测定

（一）仪器设备及要求

ICAP Q电感耦合等离子体质谱仪（美国热电）、超声波清洗机: KQ-600B型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；

ICAP Q在有效检定周期内，能保证检出限、灵敏度、定量测定范围满足方法要求。仪器工作的环境的温度和湿度要符合仪器使用说明书或认可实验室编制的仪器操作手册中相关指标的要求。

分析前用调谐液对仪器进行调谐和质量校准。依据《四级杆电感耦合等离子体质谱仪校准规范》（JJF 1159-2006），主要技术指标均达到测定要求。

（二）样品测定方法：空气中金属元素经滤膜采集，水浴超声浸提，ICP-MS测定。水浴超声浸提：取采样滤膜 1/4，准确称重后用陶瓷剪刀剪碎置于 50mL 刻度离心管底部，加入 40mL 5%硝酸溶液浸没截取的滤膜，拧紧离心管的螺旋盖，于通风橱里70℃水浴超声浸提 3h 后，取出放至室温，提液用0.45μm 滤头过滤，滤液上机测定。

二、实验室质量控制方法措施

（一）方法确认

1、标准曲线回归方程及相关系数

根据《空气污染对人群健康影响监测与防护工作手册》中“PM2.5中金属和类金属元素的测定——ICP/MS法”6.2标准曲线的绘制，测定金属和类金属元素的标准曲线，标准曲线不少于5个点。结果见表1：

表 1 PM2.5样品中各元素的标准曲线回归方程及相关系数

元素	线性范围（μg/L）	斜率	截距	相关系数
锑（Sb）	0.195-200	0.01871	0.02652	0.9999
铝（Al）	0.195-200	0.00879	0.02223	0.9996
砷（As）	0.195-200	0.00510	0.00271	0.9999
铍（Be）	0.195-200	0.20002	0.09802	0.9998
镉（Cd）	0.195-200	0.00614	0.00651	1.000
铬（Cr）	0.195-200	0.05123	0.01698	0.9999
汞（Hg）	0.5-3.0	0.00458	0.00199	0.9990
铅（Pb）	0.195-200	0.03774	0.00101	0.9995
锰（Mn）	0.195-200	0.03109	0.00814	1.0000
镍（Ni12）	0.195-200	0.02193	-0.00081	1.000
硒（Se）	0.195-200	0.00024	0.00075	0.9997
铊（Tl）	0.195-200	0.05266	0.02502	0.9999

2、方法检出限和定量限

按试剂空白试验方法，将空白滤膜按照实际样品前处理和分析进行7次空白测定，由标准曲线求出相对应的空白值浓度（B）和标准差S，B+3S为测试溶液中金属和类金属元素的检出限，B+10S为测试溶液中金属和类金属元素的定量限。将测试溶液元素检出限和定量限代入7.2式（2）计算PM2.5中金属和类金属元素含量，分别为方法检出限和方法定量限，结果见表2。

分析条件：空气采样体积为144m³（标准状态），样品预处理定容体积为5.00mL。

表2 方法检出限及定量限

元素	检出限（ng/m³）	定量限（ng/m³）
锑（Sb）	0.02	0.06
铝（Al）	0.15	0.45
砷（As）	0.02	0.06
铍（Be）	0.01	0.03
镉（Cd）	0.01	0.03
铬（Cr）	0.03	0.09
汞（Hg）	0.3	0.9
铅（Pb）	0.01	0.03
锰（Mn）	0.03	0.09
镍（Ni）	0.05	0.15
硒（Se）	0.08	0.24
铊（Tl）	0.01	0.03

3、方法的精密度

对空白样品进行7次平行测定，考察方法精密度，计算相对标准偏差，结果见表3：

表3 方法的精密度

元素	均值	标准偏差	相对标准偏差RSD（%）
锑（Sb）	-1.2794	0.1416	4.17
铝（Al）	-1.6122	0.6125	8.18
砷（As）	-0.3370	0.2013	2.01
铍（Be）	-0.9567	0.2689	0.09
镉（Cd）	-0.0876	0.4871	2.31
铬（Cr）	-0.4484	0.0190	3.30
汞（Hg）	0.2465	0.4229	8.91
铅（Pb）	-0.1137	0.1969	2.37
锰（Mn）	0.2526	0.0844	5.15
镍（Ni）	-0.0840	0.0582	2.23
硒（Se）	-0.5839	0.6381	9.54
铊（Tl）	-0.7228	0.3662	2.79

4、方法的准确度

通过样品加标回收实验考察方法准确度：在样品滤膜中加入低、中、高三个不同浓度的标准溶液，测定并计算加标回收率，结果见表4：

表4 方法的准确度

元素	加标量1(5μg/L) 回收率（%）	加标量2(20μg/L) 回收率（%）	加标量3(50μg/L) 回收率（%）
锑（Sb）	94.22	108.22	112.16
铝（Al）	95.00	104.04	102.58
砷（As）	91.84	109.42	101.22
铍（Be）	87.29	103.53	94.49
镉（Cd）	97.43	96.30	106.64
铬（Cr）	92.48	99.05	91.90
汞（Hg）	103.94	92.14	104.26
铅（Pb）	103.78	99.07	102.56
锰（Mn）	99.15	96.14	103.27
镍（Ni）	94.71	98.27	98.74
硒（Se）	111.36	102.30	108.48
铊（Tl）	105.12	105.92	108.11

5、仪器型号及工作条件

仪器型号：ICAP Q

表5 ICP/MS仪器工作条件

仪器参数	数值
射频功率	1800.00 W
等离子气体流量	19.00 L/min
辅助气流量	1.10 L/min
雾化气流量	0.99L/min
扫描线数	200
驻留时间	50 ms
进样量	1.00 mL/min
重复测量次数	3
分析时间	3 min

（二）实验过程的质控措施

1、平行样：

每批样品中平行样数量不得低于10%，平行样的测定结果相对偏差不得超出20%。

2、空白值

测试样品中至少带1个试剂空白，按与样品测定相同步骤操作，以检查样品在分析过程是否受污染，试剂空白均低于方法检出限。

测试样品中应至少做1个全程序空白及1个运输空白，用于检查样品在运输、样品采集、分析全过程是否受到污染，全程序空白、运输空白均低于方法检出限。

3、标准品

单元素标准溶液：汞（Hg）、锑(Sb)、铝(Al)、砷(As)、铍(Be)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锰(Mn)、镍(Ni)、硒(Se)、铊(Tl)元素标准溶液，ρ=1000.0μg/mL；内标溶液：钪(Sc) 、钇(Y) 、铟(In) 、铽(Tb) 、铋(Bi)， ρ=1000μg/mL；

以上标准品均为国家有色金属及电子材料分析测试中心研制。