电感耦合等离子体飞行时间质谱法测定大气颗粒物中微量元素含量

【作者】 谢胜凯； 郭冬发； 叶小丽； 谭靖； 崔建勇； 杜喜臣；

【机构】 核工业北京地质研究院； 东华理工大学；

【摘要】 近年来,北京的雾霾天气已经成为社会关注热点。雾霾天气是大气颗粒物与水蒸气混合在一块产生的一种天气现象,而其中的大气颗粒物中含有未知的有机组分、无机组分、重金属元素、硫碳等。大气颗粒物是指空气空力学粒径范围在0.01μm-100μm之间的可吸入颗粒物,又统称为总悬浮颗粒物(TSP)。监测大气颗粒物中各组分的含量对研究颗粒物的来源、对环境和人类健康的危害程度等具有重要意义。目前绝大部分研究集中在大气颗粒物的元素分布、来源示踪和单颗粒组成等方面。实验中采用TH-1 50和TH-1000两种型号的空气采样器采集样品,其滤膜为仪器专用的玻璃纤维材质。采样地点为北京市朝阳区某科研楼8楼楼顶。采样时间为2014年2月25日9时至2014年2月26日9时。采样时间段内,北京市处于严重的雾霾天气,空气污染等级为严重。取得的样品经称重后经计算得到,在取样的这段时间内,空气中颗粒物的浓度为0.39mg/m~3。样品加入硝酸超声振荡4h,然后在电加热板上加热提取其中可溶性微量元素。消解24h后还有大量黑色颗粒物未溶解,最后用医用注射器加压在4.5μm滤膜上过滤残渣,如图1所示为消解样品与空白滤膜经注射器加压过滤后滤饼的对比图。过滤后的溶液经定容后采用电感耦合等离子体飞行时间质谱法(ICP-TOF-MS)测定其中微量元素含量。实验用电感耦合等离子飞行时间质谱仪为OPTIM9500(北京东西分析仪器有限公司应用实验室,澳大利亚GBC公司生产)。该仪器与其他ICP-MS仪器相比最明显的优势在于扫描速度快、可获得样品的全谱信息。实验测量中扫描一个谱图的时间为5s,并且获得了除特定区域外的全谱信息,如图2所示。仪器采用离子门技术消除基体离子对检测器的影响和对其它元素的干扰,实验结果表明样品中Mn、Pb、Zn、Ba、Cu、Co、Cd、W、Bi、Ni等元素含量较高。更多还原