對某汽車制造企業車間空氣錳含量的火焰原子吸收光譜法測定與結果分析

劉俊杰

摘 要：采用微孔濾膜對某汽車制造企業車間焊接作業點位空氣中錳進行樣品采集，通過酸消解--火焰原子吸收光譜法對樣品測定，在方法線性范圍0.0-3.0ug/mL內，相關系數為0.9999，最低檢出限為0.013ug/mL，回收率均在95.0%-105.0%之間，精密度均小于5%。經檢測發現車間部分焊接作業點位空氣中錳含量存在超標現象。

關鍵詞：車間空氣;錳;火焰原子吸收光譜法

0 引言

在汽車制造業中，存在各種焊接作業工序，焊接作業會產生錳煙或錳塵等有毒有害物質。電焊工錳中毒作為常見的職業病之一，長期錳煙或錳塵吸入會引起中毒，主要表現為神經系統癥狀，如頭暈、頭痛、心悸，后期會出現震顫麻痹綜合癥;錳塵的吸入聚集還可導致塵肺病。為保護工人健康，定期對車間空氣錳含量監測具有重要意義。GBZ2.1-2007《工作場所有害因素職業接觸限值第1部分：化學有害因素》中規定了錳及其無機化合物的時間加權平容許濃度（PC-TWA）為0.15mg/m3[1]。

工作場所空氣中錳的測定方法有火焰原子吸收光譜法和高碘酸鉀分光光度法[2]。火焰原子吸收光譜法具有靈敏度高、選擇性好、檢出限低、操作簡便等優點，本文采用火焰原子吸收光譜法來進行空氣中錳含量的測定。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

空氣中氣溶膠態錳及其化合物用微孔濾膜采集，酸消解后，用乙炔--空氣火焰原子吸收光譜儀在279.48nm波長下測定吸光度，在一定的線性條件范圍內，吸光度值與錳濃度成正比，以此進行定量分析。

1.2 儀器與設備

火焰原子吸收光譜儀：PinAAcle900T，美國PerkinElmer

公司，配有火焰原子化器，以及高靈敏度霧化器;錳空心陰極燈;空氣壓縮機;乙炔氣瓶;微孔濾膜，孔徑0.8um;FC-4空氣采樣器（流量：0-25L/min）;大采樣夾，直徑40mm;溫控電熱板;燒杯，50mL;具塞刻度試管，10mL;容量瓶，100mL。

1.3 試劑與材料

實驗用水為去離子水，用酸為優級純;錳單元素標準溶液，GBW（E）080157，中國計量科學研究院;濾膜錳質控樣（AK-QC203-1，濃度20.0±1.2ug/張;AK-QC203-2，濃度40.0±2.4ug/張;批號20180501;中國安全生產科學研究院）;高氯酸（GR），1.67g/mL;硝酸（GR），1.42g/mL;鹽酸（GR），1.18g/mL;（天津市科密歐化學試劑有限公司）;消解液，取100mL高氯酸加入到900mL硝酸中;鹽酸溶液（1+99），0.12mol/L，取10mL鹽酸加入到990mL水中。

1.4 樣品的采集與保存

將微孔濾膜安裝在采樣夾內，按照GBZ159規定，以5L/min流量采集15min空氣樣品。采樣完成后，接塵面對折兩次，放入清潔塑料袋或紙袋內，置于清潔容器內運輸保存。[3]

1.5 實驗分析

1.5.1 儀器工作條件

經反復調試，確定以下工作條件：燈電流20mA，光譜通帶0.2nm，波長279.48nm，乙炔氣流量：2.0L/min;空氣流量：10.0L/min;觀測高度：14.62mm;燃燒頭位置：水平位置10.14mm，垂直位置40.69mm。

1.5.2 樣品處理

將采過樣的濾膜放入50mL燒杯內，加入5mL消解液，在電熱板上加熱消解，保持200℃左右，待消解液基本揮發干時，許下稍冷，用0.12mol/L的鹽酸溶液溶解殘渣，并定量轉移入具塞刻度試管中，稀釋至10.0mL，搖勻，供測定。濃度超出線性范圍時用鹽酸溶液稀釋后測定，計算結果乘以稀釋倍數。

1.5.3 標準曲線的制備

取100mL容量瓶，用0.12mol/L的鹽酸溶液稀釋錳單元素標準溶液成為10.0ug/mL的錳標準應用液。再取6支10mL具塞比色管，分別加入0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0mL應用液，定容，配制成0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0ug/mL標準系列，在已調試好的火焰原子吸收光譜儀上測量各濃度的吸光度，每個濃度重復測定3次，然后以濃度（ug/mL）為橫坐標，吸光度均值為縱坐標繪制標準曲線。

1.5.4 樣品測定

將采樣后的微孔濾膜與空白膜按步驟1.5.2進行消解處理，定容，與測定標準系列相同的儀器條件測定樣品溶液，讀取其吸光度，扣去空白值，由標準曲線測得樣品溶液錳濃度，根據采樣體積計算出空氣中的錳含量。

2 檢測結果

2.1 標準曲線及方法檢出限

濃度為0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0ug/mL的標準系列，吸光度依次為0.0006、0.0317、0.0769、0.1537、0.2964、

0.4512，其回歸方程為y=0.14955x+0.00117，相關系數r=0.9999，表明錳在濃度0.0-3.0ug/mL范圍之內，吸光度與質量濃度有著良好的線性關系。配制低濃度的錳溶液，按照實驗步驟對其進行測定，連續測定11次，得到11次測定結果見表1，相對標準偏差S為0.00432ug/mL，以3倍標準偏差為檢出限，檢出限為0.013ug/mL[4]。

2.2 準確度及精密度

取6張空白微孔濾膜分成3組，每組雙份，一份直接電熱板進行酸消解，另一份分別各加入0.2、1.0、3.0mL錳標準應用液（10.0ug/mL），然后進行消解測定，計算加標回收率，其結果見表2，回收率均在95.0%-105.0%之間，方法準確度高。

在標準曲線上取低（0.2ug/mL）、中（1.0ug/mL）、高（3.0ug/mL）三個濃度溶液，在上述儀器條件下分別進行6次測定，結果見表3，RSD均小于5%，方法精密度良好。

2.3 質控樣測定結果

對錳濾膜質控樣AK-QC203-1、AK-QC203-2進行測定，結果分別為25.3ug/張、45.7ug/張，滿足擴展不確定度要求，結果滿意。

2.4 樣品結果

對該汽車制造企業焊接車間7個焊接作業點位的空氣采集樣品進行檢測，結果如表4：

3 分析與討論

3.1 實驗條件的選擇

3.1.1 儀器條件的選擇

火焰原子吸收光譜法儀器條件對結果的影響很大，選擇合適的實驗條件才能得出理想的結果。測定波長、狹縫寬度、火焰的燃助比、火焰高度、樣品的提升量等多種因素都會對結果產生較大的影響，在保證方法線性、靈敏度、準確度、精密度的條件下，提高吸光度值，結果更可靠。因此，在實驗前應對實驗條件進行反復調試，優化各項實驗參數，確定最佳儀器條件。

3.1.2 試劑的選擇

選擇合適的試劑和純度可以提高結果的準確度。現在市場銷售的試劑純度不一，試驗時選擇純度在優級純及以上的試劑，可以使結果的準確性更高。實驗用水應使用去離子水，減少干擾離子對實驗結果的影響。在選擇錳標準溶液時，盡量選擇國家認可的錳標準溶液，可以減少誤差，提高準確度。

3.2 現場樣品結果分析

此次對某汽車制造企業焊接車間焊接作業點位空氣采集樣品檢測結果發現，現場存在空氣中錳含量超標現象，對7個點位檢測后發現有4個點位空氣中錳含量超標，超標率為57.1%，說明該車間空中錳含量較高，存在職業衛生隱患。該企業需要對車間焊接作業方式進行整改，改進生產工藝，使用低錳或無錳焊條代替高錳焊條;增加排風設施，在焊接作業點位應添加局部排風，降低空氣中錳含量;并加強作業人員個人防護，佩戴防護口罩等防護用品;定期對作業場所空氣中錳含量進行監測，及時發現問題并整改;定期組織焊接作業人員進行職業健康體檢，做到早發現，早治療，盡量減少職業病的發生，保護工人健康。

參考文獻：

[1] GBZ2.1-2007.工作場所有害因素職業接觸限值化學有害因素[S].中華人民共和國國家職業衛生標準，2007.

[2] GBZ/T300.17-2017.工作場所空氣有毒物質測定第17部分：錳及其化合物[S].中華人民共和國國家職業衛生標準，2017.

[3] GBZ159-2004.工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范[S].中華人民共和國國家職業衛生標準，2004.

[4] GBZ/T210.4-2008.職業衛生標準制定指南第4部分：工作場所中化學物質測定方法[S].中華人民共和國國家職業衛生標準，2008.