冷原子分光光度法測定固定污染源廢氣中汞的方法研究

＊果旺 王彩哲

（通遼環保投資有限公司 內蒙古 028000）

汞是一種常見的有毒重金屬污染物，在固定污染源廢氣中廣泛存在。固定污染源廢氣中汞的排放不僅對環境造成嚴重污染，還對人體健康產生潛在威脅。因此，準確測定固定污染源廢氣中汞的濃度對于污染物的監測和廢氣治理具有重要意義。傳統的汞測定方法存在一些局限性，如分析時間長、操作復雜、樣品處理困難等。為了克服這些問題，近年來冷原子分光光度法逐漸得到廣泛應用。冷原子分光光度法基于冷原子技術和光譜分析技術，通過將廢氣中的汞原子冷卻至低溫狀態，并利用光譜分析技術測量其吸收強度，從而實現對汞濃度的準確測定。

1.冷原子分光光度法測定固定污染源廢氣中汞的意義

（1）環境保護的關鍵工具。冷原子分光光度法作為一種高度靈敏和選擇性的分析方法，在固定污染源廢氣中測定汞濃度方面具備重要的意義。汞作為一種極具毒性的重金屬，其排放對環境和人類健康帶來潛在威脅。因此，準確測定汞排放量對于環境保護至關重要。冷原子分光光度法在固定污染源廢氣中的應用可以有效監測廢氣中汞的濃度，幫助我們迅速發現和控制汞污染。通過該方法，我們能夠準確地了解廢氣中汞的含量，及時采取必要的措施來限制其排放。這為環境保護提供了重要的工具和依據。該方法的應用有助于保護生態系統的穩定性，維護大氣環境的純凈度。汞的排放會對水體、土壤和生物體造成嚴重的污染，對生態系統的平衡和物種的生存產生不可逆轉的影響。

（2）污染源治理的科學支持。冷原子分光光度法的高精度和可靠性使其成為政府監管機構和企業在固定污染源治理中重要的科學工具。政府機構需要及時了解和監測廢氣中的汞濃度，以制定相應的環境管理政策和控制措施。通過該方法，政府可以實時監測廢氣中的汞濃度變化，并根據監測結果采取相應的行動，限制汞的排放。對于企業來說，冷原子分光光度法的應用不僅有助于提高企業的環保水平，還能降低環境違規排放的風險。企業可以借助該方法對廢氣中的汞濃度進行準確測定，及時發現和控制潛在的污染源，確保企業的可持續發展和社會責任。

2.實驗材料與方法

（1）儀器設備。測定固定污染源廢氣中汞含量需要以下主要儀器和設備：

①汞分析儀。這是冷原子分光光度法的核心儀器，包括汞蒸氣生成器、光源、單色儀、檢測器等組件。汞分析儀通常會配備先進的自動化控制系統，以確保分析的準確性和重復性。

②氫氣發生器。用于產生高純度的氫氣，用于還原汞離子成為氣態汞原子。氫氣發生器需要保持高純度，以防止氣態汞原子的外部污染。

③樣品采集系統。用于采集廢氣樣品并將其引入汞分析儀中。樣品采集系統通常包括采樣管路、過濾器、樣品收集器等組件。

④標準溶液。包括汞的標準溶液，用于制備標準曲線和校準儀器。標準溶液的制備需要嚴格控制以確保其精確度和準確性。

⑤質量控制材料。用于質量控制和性能驗證，包括汞標準物質和質控樣品。

（2）樣品處理。樣品處理是冷原子分光光度法中至關重要的步驟之一，它確保了廢氣樣品中的汞離子被還原為氣態汞原子，以便進行測定。以下是樣品處理的詳細步驟：

①廢氣采集。首先，需要采集來自固定污染源的廢氣樣品。采集時要確保采樣管路不受外部污染影響，并采用適當的采樣方法，以保持樣品的完整性。

②樣品預處理。廢氣樣品進入樣品預處理系統，通常包括一個反應室。在反應室中，氣態汞離子與高純度氫氣反應，將其還原為氣態汞原子。這個過程需要嚴格控制溫度和反應時間，以確保高效的還原反應。

③氣態汞原子的收集。生成的氣態汞原子被引入汞分析儀的蒸氣生成器中。這里，氣態汞原子與其他氣體混合，以便進行后續的分析。

（3）分析步驟。冷原子分光光度法的分析步驟如下：

①標定儀器。為了確保測定的準確性和可重復性，需要使用一系列不同濃度的汞標準溶液來標定儀器。通過測量每個標準溶液的吸光度并繪制標準曲線，可以確定儀器的靈敏度和線性范圍。

②樣品測定。將氣態汞原子引入分光光度儀器，通過測量吸光度來確定樣品中汞的濃度。吸光度與汞濃度呈線性關系，根據標準曲線可以計算樣品中汞的濃度。

③質量控制。進行質量控制，包括周期性的標準品測定以驗證儀器的性能和準確性。此外，還可以測定空白樣品以檢測外部污染源。

④數據記錄。記錄每個樣品的吸光度測量值，并將其與標準曲線相對應以獲得汞濃度。

⑤結果計算。使用標準曲線中的回歸方程，將吸光度值轉化為汞的濃度。通常，結果以微克/立方米（μg/m3）或其他適當的濃度單位表示。

⑥數據分析。計算樣品的平均值和標準偏差，以評估分析的精度和可重復性。

⑦報告結果。將汞濃度的測定結果報告出來，并確保符合適用的監管要求。結果應包括測定值、樣品標識、分析日期和相關質量控制信息。

3.結果與討論

（1）數據處理。數據處理是冷原子分光光度法中不可或缺的一部分，它涉及將實驗數據轉化為有意義的結果。以下是數據處理的主要步驟：

①吸光度測量。在分析過程中，記錄每個樣品的吸光度測量值。這些值是分析的原始數據。

②汞濃度計算。使用標準曲線中的回歸方程，將吸光度值轉化為汞的濃度。回歸方程通常是線性的，可以使用線性回歸分析得到。

③結果統計。計算樣品的平均值和標準偏差，以評估分析的精度和可重復性。這些統計數據可以用于確定分析的準確性和可靠性。

④質量控制。比較質控樣品的測定值與已知值，以驗證儀器的性能。如果質控樣品的測定值不在可接受的范圍內，可能需要重新校準儀器或重新分析樣品。

⑤結果報告。將汞濃度的測定結果報告出來。報告應包括測定值、單位、樣品標識、分析日期和相關質量控制信息。此外，應根據需要提供結果的解釋和分析。

（2）質量控制。為確保冷原子分光光度法的準確性和可靠性，必須嚴格實施質量控制程序。以下是一些常見的質量控制措施：

①標準曲線。使用一系列不同濃度的汞標準溶液來制備標準曲線。標準曲線用于校準儀器并將吸光度值轉化為汞濃度。

②質控樣品。定期測定質控樣品，這些樣品的汞濃度是已知的。比較測定值與已知值，以驗證儀器的性能。

③空白樣品。分析空白樣品以檢測外部污染源。空白樣品應當不含汞，如果測定結果顯示汞含量，則可能需要檢查分析過程中的污染源。

④儀器校準。定期校準儀器，確保儀器的性能穩定。校準包括檢查光源強度、單色儀的精度以及檢測器的響應。

⑤方法驗證。進行方法驗證以確定分析的準確性、重復性和線性范圍。這通常涉及分析合成樣品或參考樣品，以驗證方法的可靠性。

（3）示例數據和表格。為了更好地理解冷原子分光光度法的應用，表1是一個示例標準曲線表格，用于測定汞的濃度。

表1 汞標準溶液濃度標準曲線表

使用上述標準曲線，可以計算樣品中汞的濃度。例如，如果樣品的吸光度為0.125，那么根據標準曲線，汞濃度為3.9μm/L。

除了標準曲線，表2是一個示例數據表格，展示了多個樣品的吸光度測量值和計算得到的汞濃度。

表2 汞濃度數據表

這個表格顯示了各個樣品的吸光度測量值以及根據標準曲線計算出的汞濃度。這些數據可用于確定廢氣樣品中汞的濃度，從而評估環境汞污染的水平。

4.應用與注意事項

（1）樣品采集。為了確保采集過程的準確性和可靠性，必須采取一系列措施來避免引入外部污染源。首先，選擇合適的采樣點非常重要。采樣點應位于污染源附近且不受其他污染物的干擾。其次，采樣人員需要經過專業培訓，了解正確的采樣方法和操作步驟。在采樣過程中，要使用合適的工具和設備，并嚴格遵守操作規程。此外，采樣人員應穿戴適當的防護裝備，如手套、口罩和護目鏡，以保護自己免受汞和其他有害物質的傷害。最后，樣品采集后應立即進行密封和標記，以確保樣品的完整性和防止樣品受到外界污染。

（2）質量控制。在汞分析中，需要嚴格執行質量控制程序。首先，標準曲線制備是一個重要的環節。通過制備已知濃度的標準溶液，可以使用標準曲線對未知樣品進行分析，從而獲得準確的結果。質控樣品測定也是必要的步驟之一。通過制備一定濃度的質控樣品，可以驗證儀器的性能和分析方法的有效性。此外，儀器校準也是質量控制的重要環節。定期校準儀器可以確保其測量結果的準確性和一致性。只有經過嚴格的質量控制程序，才能保證分析結果的可靠性和可信度。

5.結束語

總的來說，冷原子分光光度法在固定污染源廢氣中汞的測定中具有重要的意義。它不僅是環境保護的得力工具，還支持了科學研究的進展，為政府監管和企業環保提供科學支持，同時也促進了國際環保合作。期待該研究能夠為環境保護和人類健康提供有力支持，并為相關領域的進一步發展和創新做出貢獻。