ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀在測定廢水中金屬汞的應(yīng)用

（河南省平頂山水文水資源勘測局，河南 平頂山 467000）

自從改革開放后，我國的重工業(yè)開始大力發(fā)展，直到現(xiàn)在，已經(jīng)形成比較完善的工業(yè)體系，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，提高了人民的生活水平，但與此同時(shí)，工業(yè)的發(fā)展也給環(huán)境和人體健康造成極大的影響，尤其是水污染，因?yàn)閺U水中常常含有大量的金屬元素，其中金屬汞是最大的危害元素之一。它的危害有：含有汞元素的廢水排放到環(huán)境中，會(huì)發(fā)生遷移、富集和轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，而轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的金屬汞會(huì)隨著降雨落到地面，破壞土壤中微生物的組織構(gòu)成，然后就會(huì)對植物的生長進(jìn)行毒害，最后通過食物鏈進(jìn)入動(dòng)物和人的體內(nèi)，經(jīng)過長期的積累后，人就會(huì)慢性中毒，前期表現(xiàn)為頭疼、頭暈?zāi)垦！⑺闹д{(diào)、疼痛等，后期嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生肌肉顫抖、四肢癱瘓等癥狀。如果直接吸入汞蒸汽，則會(huì)引起急性汞中毒，患者會(huì)患有肝炎、腎炎、蛋白尿、血尿和尿毒癥等癥狀，給患者造成極大的痛苦[1]。但是治愈的過程復(fù)雜、難度大，因此我們應(yīng)該從根源上杜絕金屬汞進(jìn)入到環(huán)境中，這就需要在排放前對廢水中金屬元素的含量進(jìn)行嚴(yán)格測定，只有符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)才準(zhǔn)許排放。針對這種情況，我國相關(guān)環(huán)境管理部門采取了許多措施對廢水中的金屬汞進(jìn)行測定，希望把重金屬污染降到最低，常用的處理方法有：滴定分析法；分光光度法；原子吸收分光光度法；電化學(xué)分析法；離子色譜法等。這些處測定方法在一定程度上都能測定出廢水中金屬汞的含量，但準(zhǔn)確性較差，沒有從根本上緩解金屬汞對環(huán)境和人體造成的危害，效果不是很理想。因此一種新型的廢水中金屬含量測定儀器應(yīng)運(yùn)而生——ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，它是利用原子的特征發(fā)射光譜來研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和測定物質(zhì)的化學(xué)成分的方法，它的特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、線性范圍寬、基體干擾效應(yīng)小、覆蓋面廣[2]。本文利用ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，來測定廢水中金屬汞的含量，以期為環(huán)境保護(hù)提供一些借鑒。

1 試驗(yàn)部分

（1）儀器及試劑。本試驗(yàn)采用美國珀金埃爾默公司生產(chǎn)的，型號(hào)為6300的ICP電感藕合等離子體發(fā)射光譜儀：中階梯光柵、玻璃同心霧化器、CID檢測器、蠕動(dòng)泵進(jìn)樣[3]。

ICP電感藕合等離子體發(fā)射光譜儀設(shè)置的最優(yōu)條件為

1000W的射頻功率、0.50L/min的輔助氣流量、180kPa的霧化器壓力、120 r/min(1.90 mL/min)的分析泵速、120 r/min(1.90 mL/min)的沖洗泵速、10s的全面清洗時(shí)間、反復(fù)重復(fù)3次、10s的短波積分時(shí)間、10s的長波積分時(shí)間、采用的泵管型號(hào)為Tygon-Orange。

（2）試劑。按照《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91—2002）相關(guān)規(guī)定從廢水廠采集10g/L左右的含有金屬汞的廢水試樣，按照其元素組成，制成適用試驗(yàn)的金屬汞標(biāo)準(zhǔn)溶液，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心規(guī)定的保證值分別為(150±15)/L和(75.0±7.5)/L、硝酸(GR.)、純度99.999%的氬氣、純度99.999%的純凈水。

2 結(jié)果與討論

（1）測定波長的選擇。10g/L的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同波長(191.7nm、281.671nm、349.3nm和384.5 nm)下進(jìn)行平行測定，測定次數(shù)為5次，測定結(jié)果為：在191.7nm和384.5 nm波段處測定的結(jié)果最接近參考值，幾乎不存在誤差。考慮到其它因素的干擾，最終確定在191.7nm波段處是ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定的最佳波長。

（2）介質(zhì)的選擇。介質(zhì)的選擇也是影響ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定廢水中金屬汞含量的重要因素之一，因此分別采用鹽酸和硝酸兩種介質(zhì)，加入到10g/L的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液中，測定結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看到，在鹽酸和硝酸的體積分?jǐn)?shù)不斷增加的過程中，鹽酸的整體變化呈現(xiàn)下降趨勢，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)增加到10%時(shí)，汞的質(zhì)量濃度穩(wěn)定在0.85 mg/L到0.90 mg/L之間；當(dāng)選擇硝酸為介質(zhì)時(shí)，汞的測定值波動(dòng)較小，總體都圍繞在1.00 mg/L上下，曲線較平穩(wěn)，且當(dāng)硝酸體積分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，測定值與真值最接近，相對誤差最小。

圖1 不同介質(zhì)對廢水中金屬汞測定的影響

（3）干擾試驗(yàn)。對從廢水處理廠采集到的廢水進(jìn)行定性掃描，發(fā)現(xiàn)廢水中汞元素的含量最高，大約占據(jù)了60%左右，其余還有鉛、鋅、銅、鎂、釩、鉻、鈷、鎳、鎢等元素。據(jù)此在10g/L的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液中逐一加入這些元素，進(jìn)行單一元素干擾試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明鉛、鋅、銅、鎂、鉻、鈷、鎳、鎢不影響試驗(yàn)測定結(jié)果，只有釩對試驗(yàn)測定結(jié)果有影響。

（4）方法效能驗(yàn)證。配制汞質(zhì)量濃度分別為0 mg/L、0.10 mg/L、0.500mg/L、1.00mg/L、5.00 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列，并在2.0條件下測定，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制校正曲線，回歸方程為y=754.66x+10.189，相關(guān)系數(shù)r為0.9999 0。在以上條件下，進(jìn)行10次10g/L的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定，平均誤差在0.005mg/L左右，根據(jù)EPA的標(biāo)準(zhǔn)，對誤差的3.14倍所對應(yīng)的質(zhì)量濃度表示檢出限，檢出值為22/L。國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心規(guī)定保證值分別為(150±15)/L和(75.0±7.5)/L的汞標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行反復(fù)平行測定5次，測定平均值為80.1g/L，在允許的誤差標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，相對誤差為8.2%，說明該方法準(zhǔn)確度良好。對以上4個(gè)實(shí)際廢水樣品進(jìn)行測定，測定結(jié)果如表1所示。從表1中可知，4個(gè)廢水樣品5次測定結(jié)果的RSD在0.1%—0.5%之間，說明該方法具有良好的精密度。

表1 精密度測定結(jié)果

3 結(jié)語

水污染會(huì)對環(huán)境和人類健康造成極大的危害，要想杜絕其危害，需要從源頭嚴(yán)格控制排放廢水中的金屬元素是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)。本文利用ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對污水處理廠排放廢水中的汞元素進(jìn)行了測定，在測定過程中，發(fā)現(xiàn)這種方法，檢出限低，準(zhǔn)確度高，精密度好，是測定廢水中金屬汞含量的理想儀器。

[1]李清彩,趙慶令,荀紅梅.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定多金屬礦石中砷鎘銦硫銻[J].冶金分析,2015,35(2):61-64.

[2]羅夏琳,胡玉斐,李攻科.微波輔助消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜測定煙草中的重金屬[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào),2016,32(2):249-252.

[3]袁華麗,崔芙紅,葉瑩,等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定Cu-Cr-Zr合金中的Cr,Zr,Fe,Ni[J].分析試驗(yàn)室,2016,24(1):38-40.