电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定空气中6种重金属元素

王 鹏，任 鸿

（浙江省安全生产科学研究院，浙江杭州310012）

环境保护

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定空气中6种重金属元素

王 鹏，任 鸿

（浙江省安全生产科学研究院，浙江杭州310012）

建立电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定工作场所空气中Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、Mn等6种常见重金属元素。用微孔滤膜采集空气中的重金属，经高氯酸+硝酸（1+ 9）消解后由ICP-MS测定。该6种重金属在0.000～1.000 μg/mL浓度范围内线性关系良好，相关系数r＞0.9992；方法的检出限为2.1×10-5～7.4×10-5μg/mL；相对标准偏差在1.5%～6.3%之间；回收率在83.3%～108.3%之间。该法是一个灵敏、有效、准确的方法，可以用于工作场所空气中重金元素的测定。

工作场所；电感耦合等离子体质谱法；消解；重金属元素

工作场所［1］是指劳动者进行职业活动，并由用人单位直接或间接控制的所有工作点。目前蓄电池、纺织印染，皮革制造加工，铸造等行业使用大量的重金属作为原料或者辅料，其工作场所存在大量的重金属毒物，重金属毒物的长期存在对劳动者的健康具有极大的威胁。工作场所空气中重金属的测定方法包括原子吸收光谱法［2-7］、原子荧光法［8-9］等。ICP-MS具有灵敏度高，干扰少，超痕量检出限，多元素同时分析等优点，目前国内鲜有报道用该法测定工作场所空气中重金属。本文采用该法测定空气中Cu、Pb、Cr、Cd、Ni、Mn等6种重金属元素。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 7700电感耦合等离子体质谱（美国Agilent公司）；Vulcan 42全自动样品消解&稀释系统（加拿大Questron公司）：配聚四氟乙烯消解罐；Milli-Q-P超纯水系统（法国Millipore公司）；ZC-F粉尘采样器（0～6 L/min）（浙江恒达仪器仪表有限公司）；微孔滤膜（直径40 mm，盐城方圆环保科技有限公司）。

铜标液（1000 μg/mL）、锰标液（500 μg/mL）、镍标液（500 μg/mL）、铬标液（1000 μg/mL）、镉标液（100 μg/mL）、铅标液（500 μg/mL）（环境保护部标准样品研究所）；硝酸（优级纯，成都市科龙化工试剂厂）；高氯酸（优级纯，上海金鹿化工有限公司）；所有试验用水均为超纯水。消解液：高氯酸+硝酸（1+9）。稀释液：0.16 mol/L硝酸。

1.2 标准溶液的配制

在10 mL容量瓶中分别加入1 mL铜标液、2 mL锰标液、2 mL铬标液、2 mL铅标液、2 mL镍标液，用硝酸稀释至刻度，配成浓度为100 μg/mL的铜、锰、铅、铬、镍混合标准储备液。分别取2.5 mL上述混合标液和镉标液于50 mL容量中，用硝酸稀释至刻度，配成浓度为5 μg/mL的铜、锰、铅、铬、镍、镉混合标准溶液。在6个25 mL的容量瓶中分别加入0.00、0.05、0.25、1.00、2.50、7.50 mL混合标准溶液，用硝酸稀释至刻度，得到浓度为0.000、0.020、0.050、0.200、0.500、1.000 μg/mL混合标准系列溶液。

1.3 仪器工作条件

依据调谐液的检出信号对仪器各项指标进行调整，氧化物水平和双电荷水平达到测定要求，主要工作参数为RF发射功率1550 W；载气（氩气）流速：1.09 L/min；采用氦模式：碰撞池氦气流量为3.9 mL/min。

1.4 样品采集[2-7]

在采样现场将装好微孔滤膜的采样夹，以5 L/min的流量采集15 min空气样品（短时间采样）或者以1 L/min的流量采集2～8 h空气样品（个体或长时间采样），同时做空白对照。采样后，将滤膜的接尘面朝里对折，放入具塞刻度试管中运输和保存。样品可长期保存。

1.5 样品分析

1.5.1 样品消解

将采过样的滤膜放入聚四氟乙烯消解罐中，置于全自动样品消解和稀释系统中，加入3 mL消解液，设置消解温度为200℃，至消解液基本挥发干，冷却后定容至10 mL。

1.5.2 样品分析

用测定标准系列的操作条件，测定样品溶液和空白对照溶液；测得的样品丰度值（CPS）减去空白对照丰度值（CPS）后，由标准曲线得重金属浓度（μg/mL），按式（1）计算空气中重金属的浓度。

式中：C-空气中重金属的浓度，mg/m3；10-样品溶液的总体积，mL；Ci-测得样品溶液中重金属的浓度，μg/mL；V-标准采样体积，L。

2 结果与讨论

2.1 线性关系

校准方程及相关系数见表1。结果表明6种元素的线性关系良好。

表1 校准方程及相关系数

2.2 精密度及准确度试验

取18张微孔滤膜分为3组，每组6张，分别加入高、中、低三个层次的重金属，在干燥器内自然晾干。按照试验方法分别测定，测定结果见表2。由表2可知，6种重金属的相对标准偏差［RSD（n=6）］在1.5%～6.3%之间，表明方法的精密度良好；加标回收率为83.3%～108.3%，表明方法的准确度良好。

表2 精密度及解吸效率试验结果（n=6）

2.3 检出限

在相同的仪器工作条件下，连续测定空白样品溶液10次，测得丰度值（CPS）标准偏差（n=10）的3倍除以灵敏度（即工作曲线的斜率）所得结果为方法的检出限，经计算得到的各元素检出限，最低检出浓度（以采集75 L空气样品计）见表3。

表3 检出限和最低检出浓度

2.4 现场试验

利用该法分别对浙江省某造船厂电焊作业岗位的锰和镍、浙江某炼铜厂熔炼炉岗位的铜和铅、浙江某电镀厂电镀岗位的铬以及浙江某垃圾发电厂渣库的铅和镉进行监测。在不同时段，以短时间采样分别采集三个样品，测定结果见表4。

表4 测定结果

3 结论

对ICP-MS法测定工作场所空气中6种常见重金属元素进行研究，确定了方法的检出限及线性关系，并进行了重现性、准确度试验，各项指标均符合《工作场所空气中毒物检测方法的研制规范》［10］的要求，证明该方法是一个灵敏、有效、准确的方法，可以用于工作场所空气中重金属毒物的测定。

［1］GBZ 1-2010.工业企业设计卫生标准［S］.

［2］GBZ/T 160.05-2004.工作场所空气有毒物质测定镉及其化合物［S］.

［3］GBZ/T 160.07-2004.工作场所空气有毒物质测定铬及其化合物［S］.

［4］GBZ/T 160.09-2004.工作场所空气有毒物质测定铜及其化合物［S］.

［5］GBZ/T 160.10-2004.工作场所空气有毒物质测定铅及其化合物［S］.

［6］GBZ/T 160.13-2004.工作场所空气有毒物质测定锰及其化合物［S］.

［7］GBZ/T 160.16-2004.工作场所空气有毒物质测定镍及其化合物［S］.

［8］谢勇坚，叶立和.氢化物发生-原子荧光光谱法测定作业场所空气中汞［J］.中国卫生检验杂志，2002，12（4）:440-441.

［9］赵飞蓉，彭谦，陈忆文，等.作业场所空气中锡的微波消解-氰化物发生原子荧光光度测定法［J］.环境与健康杂志，2006，123（6）:555-556.

［10］WS/T 73-1996.工作场所空气中毒物检测方法的研制规范［S］.

Determination of Six Heavy Metal Elements in Workplace Air by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry(ICP-MS)

WANG Peng,RENG Hong
（Zhejiang Institute of Safety Science and Technology，Hangzhou，Zhejiang 310012，China）

To establish a method for the determination of 6 heavy metal elements in workplace air by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）.The samples were absorbed by millipore filter and dispel by HNO3+HClO4（1+9）.The inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）were selected to determine the heavy metal elements.Calibration curve of the method was linear within the range 0.000～1.000 μg/mL and showed good linearity with r＞0.9992.The determination limit of the method was 2.1×10-5～7.4×10-5μg/mL.The relative standard deviation（RSD）was 1.5%～6.3%.Recoveries were between 83.3%～108.3%.This method is quick，effective and accurate，can be used for determine the heavy metal elements in workplace air.

workplace air;inductively coupled plasma mass spectrometry;dispel;heavy metal elements

1006-4184（2015）5-0042-03

2015-04-24

浙江省科技厅科技条件建设项目（2013F10018）。

王鹏（1986-），男，硕士研究生，工程师，主要从事工作场所空气质量分析研究。E-mail:psea2000@sina.com。