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微波消解电感耦合等离子体质谱法测量气态元素汞

周枫然 王德发 张体强 叶菁 冯和平

周枫然,王德发,张体强,等. 微波消解电感耦合等离子体质谱法测量气态元素汞[J]. 计量科学与技术,2022, 66(10): 65-70, 33 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0158
引用本文: 周枫然,王德发,张体强,等. 微波消解电感耦合等离子体质谱法测量气态元素汞[J]. 计量科学与技术,2022, 66(10): 65-70, 33 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0158
ZHOU Fengran, WANG Defa, ZHANG Tiqiang, YE Jing, FENG Heping. Determination of Gaseous Elemental Mercury by Microwave Digestion and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Analysis[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(10): 65-70, 33. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0158
Citation: ZHOU Fengran, WANG Defa, ZHANG Tiqiang, YE Jing, FENG Heping. Determination of Gaseous Elemental Mercury by Microwave Digestion and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Analysis[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(10): 65-70, 33. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0158

微波消解电感耦合等离子体质谱法测量气态元素汞

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0158
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费(AKY1620)。
详细信息
    作者简介:

    周枫然(1997 -),中国计量科学研究院在读研究生,研究方向:元素分析,邮箱:15652393599@163.com

    通讯作者:

    张体强(1982-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:气体分析计量,邮箱:zhangtq@nim.ac.cn

Determination of Gaseous Elemental Mercury by Microwave Digestion and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Analysis

  • 摘要: 气态汞浓度测量技术的提升有助于大气汞的准确监测,可进一步为我国履行《关于汞的水俣公约》提供技术支持,推动汞的污染防治工作。使用微波消解电感耦合等离子体质谱法测量气态汞浓度,研究了样品制备时活性炭粒径和气体流量对活性炭吸附汞效果的影响,样品预处理过程中消解温度、HNO3和HCl的比例以及消解时间对消解效果的影响,并且为电感耦合等离子体质谱测量建立了外标定量方法。结果显示,50目的活性炭及较低的气体流量更利于气态汞的吸附;消解温度为190℃、HNO3与HCl配比为5∶3、消解时间为50 min时消解效果最好。在此方法中,线性相关系数R2为0.9999,检出限为0.0509 ng·g−1,线性好、检出限低,可用于气态元素汞的测量。采用外标法依据汞单元素有证标准物质对样品进行了定值,该值与动态发生汞标准的理论值间相对偏差均小于2.5%,证明此方法具有较高的准确性,进一步验证了动态发生法制备汞标准气体的量值准确性。
  • 图  1  工作曲线

    Figure  1.  working curve

    表  1  ICP-MS仪器工作参数

    Table  1.   Operating parameters of ICP-MS

    参数条件
    RF功率/W1550
    采样深度/mm10
    载气流速/(L·min−11.07
    积分时间/s0.3
    采集时间/s40.14
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    表  2  活性炭粒径和气体流量对采样的影响

    Table  2.   The influence of activated carbon particle size and gas flow on the collection of samples

    样品c /µg·m−3q/mL·min−1t/h结果
    30目50目
    1102582
    2102582
    3105972×
    4105972×
    5107502××
    6107502××
    7222582×
    8222582×
    9225972×
    10225972×
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    表  3  消解时间对消解效果的影响

    Table  3.   The influence of time on digestion efficiency

    样品tdig/min离子强度/ CPS
    14082090
    24084416
    35087005
    45088596
    56085017
    66084968
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    表  4  消解温度对消解效果的影响

    Table  4.   The influence of temperature on digestion efficiency

    样品Tdig/℃离子强度/ CPS
    1180114432
    2180113608
    3190142492
    4190146542
    5200135939
    6200137083
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    表  5  消解酸对消解效果的影响

    Table  5.   The influence of digestive acid on digestion efficiency

    样品HNO3/mLHCl/ mL离子强度/ CPS
    162133194
    262132945
    353158719
    453158181
    544156534
    644156217
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    表  6  工作标准系列溶液配制数据

    Table  6.   The preparation data of working standard solutions

    序号12345
    v /mL00.10.20.40.8
    v2%HCl /mL109.99.89.69.2
    m7/g00.10040.20130.39200.8044
    m8/g1010.060010.059810.01249.8073
    cHg/ ng·g−100.49490.99241.94174.0677
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    表  7  工作标准系列溶液的质谱测量数据

    Table  7.   The mass spectrometry data for measurement of mercury standard solution

    cHg / ng·g−10.00000.49490.99241.94174.0677
    离子强度/ CPS838244294818193914199116
    相对标准偏差0.86%0.69%0.70%0.25%0.20%
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    表  8  样品制备的参数

    Table  8.   The parameters for sample preparation

    参数样品1样品2样品3样品4样品5
    m1/g29.507229.645129.912029.583329.6763
    m2/g29.636729.766930.041429.705629.8089
    mC1/g0.12950.12180.12940.12230.1326
    c /µg·m−310.0010.0010.0010.0010.00
    q/mL·min−1258.8258.8258.8258.8258.8
    t /min4040404038
    mHg/µg0.1040.1040.1040.1040.098
    m3/g93.787995.258894.601994.869494.5125
    m4/g93.907595.369194.712994.988994.6293
    mC2/g0.11960.11030.11100.11950.1168
    m5/g51.373851.315517.997417.932151.3799
    m6/g147.7002151.7624117.8900116.3892148.5025
    ms/g96.3264100.446999.892698.457197.1226
    ch/ng·g−10.99250.93330.88901.02740.8919
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    表  9  样品的质谱检测数据与结果

    Table  9.   The mass spectrometry data and results of samples

    样品1样品2样品3样品4样品5
    ch/ng·g−10.99250.93330.88901.02740.8919
    吸附样品离子强度/ CPS8264980304756918569277081
    空白样品离子强度/ CPS3316833835313273451432661
    cm/ng·g−11.01440.95260.90951.04920.9106
    相对偏差/%2.202.072.312.122.10
    回收率/%102.2102.0102.3102.1102.1
    回收率相对标准偏差(RSD) 0.1%
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  • [1] 高兰兰, 戴刚. 汞污染现状和研究进展[J]. 环境与发展, 2017, 29(7): 142-143. doi: 10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.07.079
    [2] PIRRONE N, CINNIRELLA S, FENG X, et al. Global mercury emissions to the atmosphere from anthropogenic and natural sources[J]. Atmos. Chem. Phys., 2010, 10(13): 5951-5964. doi: 10.5194/acp-10-5951-2010
    [3] 田祎, 王硕, 徐克, 等. 中国大气汞排放现状与履约对策研究[J]. 环境科学与管理, 2021, 46(10): 5-9,45. doi: 10.3969/j.issn.1673-1212.2021.10.002
    [4] 冯新斌, 史建波, 李平, 等. 我国汞污染研究与履约进展[J]. 中国科学院院刊, 2020, 35(11): 1344-1350. doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20201015002
    [5] 丁红红, 王韦斌, 解卫. 冷原子吸收测汞仪检出限检定结果的不确定度评定[J]. 计量与测试技术, 2020, 47(7): 100-101. doi: 10.15988/j.cnki.1004-6941.2020.7.034
    [6] 李金兰, 罗津晶, 张龙东, 等. 二次金汞齐冷原子荧光光谱法测定大气痕量汞[J]. 厦门大学学报(自然科学版), 2011, 50(3): 574-578.
    [7] 闫叶寒, 郑佳玉, 高亚萍, 等. 微波消解-电感耦合等离子质谱法同时高灵敏测定茶叶中的多种重金属元素研究[J]. 皖西学院学报, 2020, 36(2): 71-75.
    [8] 钟振华, 夏红英, 王鹏, 等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定供注射用活性炭中重金属元素[J]. 药品评价, 2020, 17(15): 31-33,39. doi: 10.3969/j.issn.1672-2809.2020.15.008
    [9] 沈娟章, 王宏晓, 马艳, 等. 微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定木质活性炭中金属钠含量[J]. 理化检验(化学分册), 2015, 51(3): 347-348.
    [10] DAI S F, SONG W J, ZHAO L, et al. Determination of Boron in Coal Using Closed-Vessel Microwave Digestion and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) [J]. Energy Fuels 2014, 28(7): 4517–4522.
    [11] ZHANG S Y, ZHOU M X, KOWALSKI R. Comparison of DMA-80 and ICP-MS Combined with Closed-Vessel Microwave Digestion for the Determination of Mercury in Coal[J]. Journal of Analytical Methods in Chemistry, 2020, 2020(6): 1-9.
    [12] ABNEESH S, STEPHEN E L, JAMES E N, et al. Comparison of Primary Laser Spectroscopy and Mass Spectrometry Methods for Measuring Mass Concentration of Gaseous Elemental Mercury[J]. Analytical Chemistry, 2021, 93(2): 1050-1058. doi: 10.1021/acs.analchem.0c04002
    [13] STEPHEN E L, JAMES E N, JENNIFER C, et al. Traceability of the output concentration of mercury vapor generators[J]. Atmospheric Pollution Research, 2020, 11(4): 639-645. . doi: 10.1016/j.apr.2019.12.012
    [14] 刘建爽, 石焱, 宋长鹤, 等. 微波辐照对活性炭吸附性能和烟气脱硫的影响[J]. 华北理工大学学报(自然科学版), 2022, 44(3): 63-70.
    [15] 赵丹, 迮微微, 汤蓉, 等. 微波灭菌技术的应用与研究进展[J]. 贵阳中医学院学报, 2014, 36(5): 48-50. doi: 10.3969/j.issn.1002-1108.2014.05.017
    [16] CHOU S Y, LOS L. Effects of microwave-absorbing additives on heavy metal immobilization[J]. Environmental Engineering Science, 2013, 30(6): 317-323. doi: 10.1089/ees.2012.0323
    [17] 单晓雯. 微波技术在环境治理中的应用研究进展[J]. 安全、健康和环境, 2020, 20(3): 33-37.
    [18] 赵小学, 赵宗生, 王玲玲. 水中汞的电感耦合等离子体-质谱法测定[J]. 中国测试, 2013, 39(6): 50-52.
    [19] 张军红. 消除ICP-MS测定汞的记忆效应[J]. 济源职业技术学院学报, 2015, 14(2): 23-25. doi: 10.3969/j.issn.1672-0342.2015.02.006
    [20] 吴婧, 巢静波, 彭杨, 等. 同位素稀释-电感耦合等离子体质谱法测定沉积物中铬和汞[J]. 质谱学报, 2017, 38(6): 647-654. doi: 10.7538/zpxb.youxian.2016.0066
    [21] 张丽媛, 韦存茜, 李文慧. 电感耦合等离子体质谱法与直接测汞仪法测定食品级润滑油中汞含量的比较[J]. 食品安全质量检测学报, 2021, 12(13): 5127-5131. doi: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.2021.13.006
    [22] 李琼, 林毅韵, 李樑, 等. 超级微波消解-电感耦合等离子体质谱法与测汞仪法测定茶叶中总汞含量的比较[J]. 食品安全质量检测学报, 2019, 10(13): 4261-4265. doi: 10.3969/j.issn.2095-0381.2019.13.039
    [23] 杨晶, 李莹, 杨恒, 等. 三种检测方法测定不同基质化妆品中汞含量的比较[J]. 新型工业化, 2021, 11(1): 75-76. doi: 10.19335/j.cnki.2095-6649.2021.1.030
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-05
  • 录用日期:  2022-07-18
  • 网络出版日期:  2022-09-07
  • 刊出日期:  2022-10-18

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