大气重金属在线监测系统的评价

吴丹; 高晓晶; 廖小卿; 张国城; 赵红达

doi:10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.06

大气重金属在线监测系统的评价

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.06

1.
北京市计量检测科学研究院，北京 100029
2.
中环协（北京）认证中心，北京 100037

基金项目: 国家质量基础的共性技术研究与应用国家重点研发计划（2017YFF0205504）；首都科技条件平台（科研）（Z201100009319003）；北京市计量检测科学研究院自主项目（KJ2019-28）

详细信息

作者简介:
吴丹（1991-），北京市计量检测科学研究院工程师，研究方向：大气环境颗粒物监测，邮箱：wud@bjjl.cn

通讯作者:
高晓晶（1982-），中环协（北京）认证中心高级工程师，研究方向：环境监测领域认证，邮箱：2588876@qq.com

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出版历程
- 网络出版日期: 2021-04-13

Evaluation of an Online Monitoring System for Atmospheric Heavy Metal

1.
Beijing Institute of Metrology, Beijing 100026, China
2.
Certification Center (Beijing) of China Association of Environmental Protection Industry, Beijing 100037, China

摘要

摘要: 大气中重金属污染对人体健康伤害大，其防治越来越被关注。基于X射线荧光光谱分析法（XRF）并结合滤膜采样技术的大气重金属在线监测系统，能够同时在线测量大气颗粒物中几十种重金属元素，测量效率高，在环保大气监测领域具有重要应用前景。但目前国内缺乏该类设备相关计量规程规范或标准，依据中环协认证规则，利用标准膜片对国内某公司生产的AHMA-1000型大气重金属在线监测系统的关键性能进行检测，并通过搭建颗粒物气溶胶发生装置，能发生稳定浓度的金属元素颗粒物气溶胶，从而实现了与实际样品的比对检测，为广大计量工作者和环保用户提供有益的参考。
- 大气 /
- 颗粒物 /
- 重金属 /
- 在线监测 /
- X射线
Abstract: The pollution of heavy metal in the atmosphere has been attracting more attention due to its harm to human's health. Online monitoring systems for atmospheric heavy metal based on X-ray fluorescence spectrometry (XRF) and the filter membrane sampling technique are available in the market. They have high measurement efficiency by measuring dozens of heavy metal elements simultaneously and hence have good prospects for application in environmental atmospheric monitoring. However, there is lack of verifications or specifications or standards for measurement of those systems in China. An online monitoring system (AHMA-1000) was tested according to the certification rules established by the China Association of Environmental Protection Industry. A comparison test on actual samples was made by setting up a particulate aerosol generator that generated metal elements particulate aerosol of stable concentrations.
- atmosphere /
- particulate matter /
- heavy metal /
- online monitoring /
- X-ray fluorescence spectrometry

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图 1 颗粒物气溶胶发生装置内部结构

Figure 1. Internal structure of the particulate aerosol generator

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表 1 重金属标准膜片信息

Table 1. Information on standard sheets of heavy metal

重金属	标准值(单位：μg/cm²)	不确定度
Zn	0.58/1.65/7.4	MPE：±5%
Pb	1.7/5.7/19.5	MPE：±5%
Cr	1.5/3.6/20.5	MPE：±5%

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表 2 AHMA-1000型大气重金属在线监测仪检出限

Table 2. Detection limits of the AHMA-1000 online monitor for atmospheric heavy metal

测量次数	元素测量值（ng/m³）
测量次数	Zn	Pb	Cr
1	16.9358	10.563	0.8737
2	14.7017	1.6907	0.4945
3	13.0410	2.3445	0.7849
4	13.4665	2.2568	0.0000
5	12.7946	2.1201	0.4653
6	12.7906	2.0533	0.3648
7	12.9122	2.8602	0.6885
8	12.2871	2.2621	0.4219
9	12.4774	2.9275	0.6348
10	12.4648	1.5365	0.6764
11	12.6452	2.0899	0.4781
检出限（ng/m³）	4.1100	7.6542	0.7152

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表 3 AHMA-1000型大气重金属在线监测仪示值误差

Table 3. Indication error of the AHMA- 1000 online monitor for atmospheric heavy metal

元素	标准值（μg/cm²）	平均值（μg/cm²）	示值误差	合成标准不确定度（U_rel）
Pb	1.7	1.7223	0.0%	5.3%
	5.7	5.6452	−1.5%	5.1%
	19.5	19.5535	0.2%	5.0%
Cr	1.5	1.5704	3.6%	7.1%
	3.6	3.7632	3.3%	5.3%
	20.5	20.7014	0.8%	5.0%
Zn	0.58	0.5914	6.3%	5.0%
	1.65	1.8307	8.1%	7.1%
	7.4	7.4981	1.0%	5.0%

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表 4 AHMA-1000型大气重金属在线监测仪重复性

Table 4. Repeatability of the AHMA- 1000 online monitor for atmospheric heavy metal

元素	测量值						重复性
元素	1	2	3	4	5	6	重复性
Zn	1.6873	1.7091	1.7319	1.7352	1.7389	1.7584	1.4%
Pb	5.5571	5.6185	5.6924	5.7935	5.8369	5.9335	2.5%
Cr	3.6276	3.647	3.6763	3.713	3.7985	3.8491	2.4%

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表 5 AHMA-1000型大气重金属在线监测仪稳定性

Table 5. Stability analysis of the AHMA- 1000 online monitor for atmospheric heavy metal

小时	空白膜（Pb）(μg/cm²)	80%Pb (μg/cm²)	小时	空白膜（Pb）(μg/cm²)		80%Pb (μg/cm²)	小时	空白膜（Pb）(μg/cm²)		80%Pb (μg/cm²)
1	2.5363	19.7070	9	2.9275		19.5855	17	2.6865		19.8109
2	1.6907	19.9732	10	2.5365		20.0526	18	2.4986		19.7859
3	2.3445	19.6163	11	2.0899		19.9648	19	2.6988		19.7375
4	2.2568	19.6657	12	2.6536		19.8226	20	2.3848		19.7837
5	2.1201	19.7554	13	2.3763		19.7910	21	2.4356		19.7625
6	2.0533	19.6020	14	2.4081		19.7784	22	2.3785		19.8229
7	2.8602	19.8575	15	2.4119		19.7587	23	2.5138		19.8321
8	2.2621	19.6744	16	2.4843		19.7783	24	2.6344		19.7860
空白稳定性		3.4%			80%Pb稳定性				1.4%

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表 6 AHMA-1000型大气重金属在线监测仪与实际样品比对结果

Table 6. Comparison results of the AHMA- 1000 online monitor for atmospheric heavy metal on actual samples

元素	参比方法平均值（标准值）(μg/m³)	测量值(μg/m³)				平均值（μg/m³）	示值误差	合成标准不确定度（U_rel）
元素	参比方法平均值（标准值）(μg/m³)	1	2	3	4	平均值（μg/m³）	示值误差	合成标准不确定度（U_rel）
Zn	280.644	225.930	234.506	226.512	252.135	234.771	−16.3%	7.3%

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参考文献(12)

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