用汞齊化結(jié)合原子熒光光譜法測定環(huán)境空氣中總氣態(tài)汞

Warm T Corns and Peter B Stockwell ( PSA / UK)

Richard J C Brown and Andrew S Brown ( NPL / UK )

Introduction引言

      空氣污染仍然是一個備受關(guān)注的問題。需要對總氣態(tài)汞（TGM）進行準確的空氣質(zhì)量測量，以監(jiān)測一般人群的暴露情況，評估立法符合性限值，并向公眾提供信息。由于汞對人類健康的有害影響，它被認為是一種重要的污染物。燃煤發(fā)電廠是向大氣排放汞的最大人為來源。燃燒危險廢物、氯堿工業(yè)、火葬場、破壞汞產(chǎn)品、溢出汞以及對含汞產(chǎn)品或含汞廢物的不當處理和處置也會將其釋放到環(huán)境中。元素汞主要引起健康影響時，它被吸入的蒸汽形式，它可以通過肺部吸收。高暴露的癥狀包括：震顫；情緒變化；失眠；神經(jīng)肌肉變化；頭痛；感覺障礙；神經(jīng)反應(yīng)變化；認知功能測試的表現(xiàn)缺陷。在極度暴露時，可能會出現(xiàn)腎臟效應(yīng)、呼吸衰竭和死亡。人們主要通過汞蒸氣接觸環(huán)境空氣中的汞，絕大多數(shù)汞蒸氣是元素汞（工業(yè)和沿海地區(qū)除外）。汞對健康的影響是累積的。

      在這張海報中，我們將描述使用金汞齊富集-原子熒光光譜法手動和自動TGM測量的儀器和方法。典型結(jié)果將來自歐洲各地。

Sampling and Instrumentation 取樣和儀器

     PSA 10.525 Sir Galahad系統(tǒng)如圖1所示。校準是通過在已知溫度下使用氣密注射器注入飽和汞蒸氣來實現(xiàn)的[1]。分析儀可配置為手動遠程取樣或自動連續(xù)測量。對于手動取樣，使用泵以控制的流速將樣品穿過浸金石英捕集器（Amasil）。通常使用100毫升/分鐘的樣品流速，每周更換一次捕集器。這相當于1立方米的樣品體積。在該方法的開發(fā)過程中，即使樣品量如此大，也沒有發(fā)現(xiàn)金捕集器中毒。這是由于Amasil TM捕集器的大表面積和測量過程中的自清潔程序。值得注意的是，金汞齊富集器會收集所有形式的汞，因此測量值代表TGM。人工取樣的取樣安排如圖2所示。

    取樣后，將試管送回實驗室進行汞的測定。這是通過使用大約800°C的溫度從遠程捕集器熱解吸汞來實現(xiàn)的。氬的載氣將解吸的汞從遠程捕集器轉(zhuǎn)移到永久捕集器。然后將汞熱解吸并送至原子熒光光譜儀。這種方法的優(yōu)點是，一個位于中央實驗室的分析儀可用于在許多地點監(jiān)測汞。儀器的大樣本量和固有靈敏度提供了低于0.01ng/m3的方法檢測限值。測量周期的持續(xù)時間少于5分鐘，并且一旦清潔，富集管就可以重新使用。圖3顯示了remote富集分析的示意圖。

Typical Results 典型結(jié)果

    國家物理實驗室（NPL）目前代表英國環(huán)境、食品和農(nóng)村事務(wù)部（DEFRA）在英國13個地點測量氣態(tài)汞總量，作為其英國重金屬監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運作的一部分。圖4-7所示為基于英國四個城市/工業(yè)場地3年內(nèi)每周平均值的汞濃度圖。

Automated Continuous Measurements 自動連續(xù)測量

       10.525 Sir Galahad可配置為連續(xù)自動測量TGM。在這種情況下，使用泵和質(zhì)量流量控制器裝置連續(xù)地將樣品穿過永久性捕集器。示意圖如圖8所示，說明了典型的布置。樣品流速通常在800-1000ml/min之間，收集時間為5-30分鐘，具體取決于空氣監(jiān)測現(xiàn)場的預(yù)期濃度范圍。TGM濃度隨時間變化的曲線如圖9所示。這項研究是在瑞典沿海地區(qū)使用兩個平行的PSA分析儀進行的。兩個分析儀之間取得了很好的一致性。每個分析儀產(chǎn)生的平均值在測量不確定度范圍內(nèi)一致。這一點尤其令人印象深刻，因為對于自動測量而言，在每個采樣周期內(nèi)，一個測量的汞含量僅為5-30 pg。

Conclusions 結(jié)論

       在這張海報中，我們概述了進行TGM測量的重要性，以便監(jiān)測汞暴露在普通人群中的情況，并制定合理的立法。我們已經(jīng)描述了手動和自動方法的方法和工具。

      多年來，NPL成功地使用了手動方法，這種方法提供了利用位于中央實驗室的單個分析儀運行多個空氣監(jiān)測站點的優(yōu)勢。收集大量樣品而不會毒害金汞齊富集器很大程度上取決于Amasil材料提供的高表面積的能力。手工取樣的方法檢測限在0.01ng/m3以下。

      對于NPL作為英國重金屬監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運行的一部分進行的測量，已確定在95%置信區(qū)間內(nèi)，環(huán)境空氣中總氣態(tài)汞濃度的擴展不確定度為16.7%[2]。請注意，這遠低于歐盟為這些測量設(shè)定的50%的目標不確定度[3]。自動化在線測量提供了集中趨勢的優(yōu)勢，這在監(jiān)測城市和工業(yè)場所時尤為重要，因此可以觀察和控制工業(yè)活動導(dǎo)致的更高水平的暴露。自動進樣的方法檢測限在0.05ng/m3以下，遠低于環(huán)境空氣中TGM的典型濃度。

Reference

[1] R. Dumarey, E. Temmerman, R. Dams and J. Hoste, The accuracy of the vapour injection calibration method for the determination of Hg by amalgamation CV-AAS. Anal. Chimica Acta., 1985, 170, 337.

[2] R. J. C. Brown, A. S. Brown, R. E Yardley, W. T. Corns, P. B. Stockwell, A practical uncertainty budget for ambient mercury vapour measurement. Atmospheric Environment (2008), doi:10.1016/j.atmosenv.2007.12.012

[3] Council Directive 2004/107/EC of the European Parliament and of the Council of 15 December 2004 relating to arsenic, cadmium, mercury, nickel and polycyclic aromatic hydrocarbons in ambient air, Official Journal of the European Union, L023, 2005, 3-16.

Winner of an award for a Noteworthy Paper on Metrology in Chemistry following research conducted in collaboration with NPL (UK):

“Establishing SI traceability for measurements of mercury vapour” Analyst, 2008,133,‎946–953 )

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