基于化学实验室检测空气中颗粒态汞的特征研究

2021-11-30柴子骏

中国金属通报 2021年3期

许超，柴子骏，周凯

（1.南京诺卫检测技术有限公司，江苏南京 211525；2.常州诺卫安全技术服务有限公司，江苏常州 213000）

化学实验室是进行研究、教学和化学实验的重要场地，因此，化学实验室空气质量是非常重要的，对实验室使用人员的身心健康有着重要的影响。在化学实验室中，汞是进行化学实验经常使用到的一种化学材料，同时汞也是一种有害物质，化学实验室中的温度计、压力计、化学电极以及一些含汞的试剂中都有汞污染的重要来源。在大气中的汞主要分为空气类型汞和颗粒状汞两种形态。其中颗粒汞的含量是非常少的，但是颗粒汞的危害是非常巨大的，可以通过人体的肌肤，进入人体的各个部位，对人体的身体健康有着巨大的威胁。当前国内外汞的污染逐渐加重，因此一定要做好空气中的颗粒态汞的含量检测工作，但是在实验中检测颗粒态汞的实验研究并不是太多，因此，本文主要对对化学实验室中的颗粒态汞的特征进行研究。以供相关从业人员参考与借鉴。

1 实验部分

1.1 采样

1.1.1 采样地点

采样地点分别是环境监测实验室、化学实验技术实验室、物理常数实验室三种不同的实验室进行样品搜集。

1.1.2 采样方法

使用KC-120H 型，带10 切割器大流量采样器(青岛峙山电子仪器总厂有限公司)采集大气颗粒物，流量设为100 L/min，采样时间8～10 h。每个实验室分别进行采样，采样高度为1.5 m(距楼面)。

1.2 样品预处理

在采样结束之后，将含有大气颗粒物的滤膜进行剪碎处理，放人100 mL 三角瓶中，加新配制的王水45 ml，在85℃～90℃水溶上加热1 h，期间摇动2 次，冷却，过滤到50 mL 容量瓶中，用5%盐酸洗涤并稀释至刻度，待测定之用。

1.3 分析方法

实验的方式使用的是原子光谱检测法，消解预处理好的样品使用AFS-2202a。对于空气中的颗粒态汞元素含量需要保证在每升0.00005mg，在空气中存在汞的含量较低，利用电感耦合高频以及原子吸收光谱法等方式，在检测汞元素含量的过程中就存在着一定的局限性。因此在实际的检测过程中就会到涉及到原子荧光光谱法，其是一种临界于原子吸收光谱于原子发射光谱之间的一种光化学分析方式，在灵敏度与测量微量元素有着极大的优势。同时在检测的过程中，其性能是原子吸收光谱的一倍以上。火焰原子吸收光谱仪的最根本工作原理就是通过仪器发出具有元素特性谱线的光，然后利用火焰原子技术，把检测样本引入火焰，经过一些的加工处理之后在火焰的作用下产生原子蒸气，这时候光通过原子蒸气的过程中就可以对需要检测的元素进行吸收，然后根据辐射特性谱线的强弱进行判断样本中的某元素含量[1]。

其基本的作用原理就是利用低能粒子向高能粒子跃迁释放出来的辐射，粒子的跃迁工作是在无时无刻进行的，同时在跃迁的过程中往往伴随着粒子降级的工作。某些高能粒子降级为低能粒子的过程中也会产生辐射（就是所谓的原子荧光），因为相应的辐射强度与高能粒子、元素的数量是成正比的，所以原子荧光光谱法就可以利用这种降级所释放出来的辐射强弱来判断检测物的元素含量以及分布状况[2]。一般情况下，都会选择可靠性加高和灵敏度较高的灵敏线。因为这样就算在样品浓度较低的时候也可以获得比较好的检测结果，而且非常便于测量；如果检测的样本浓度较高的时候，特别是吸光度A 大于0.6 的时候，要选择次灵敏线，这样可以使样品的重复性有更好的保证，使结果更加精准。测量结果数据见表1。

1.4 化学实验室质量保证

（1）化学实验室中的仪器是经过精密的选择的，精准度可以保证，所使用的实验一起均为符合相关实验标准的，可以保证实验结果的准确性。

（2）在化学实验中使用的化学试剂均为AR 以上的等级，部分的试剂为GR 等级；实验所使用的玻璃仪器均为高纯水进行冲洗过的，然后再使用试剂进行清晰；实验所使用的滤纸是经过高温烘烤达到24 小时以上的。以上工作均为了避免出现试剂和仪器对化学式实验数据造成的误差现象。

（3）该次实验的回收率在95%～97%之间，这表明该次的实验方式是非常可靠的。

（4）标准工作曲线的相关系数在r 在0.9990～0.9998 之间，这说明实验满足检测要求。

2 实验结果与讨论

2.1 空气中颗粒态汞污染现状分析

通过实验数据分析可以发现，在化学实验室空气中的颗粒态汞含量和浓度均符合工业生产的标准，但是对于居民区空气中的颗粒态汞含量和浓度标准来说是非常接近的。另外，也远远的高出世界大气中的颗粒态汞的含量和浓度标准，需要人们进行足够的注意，做好防范措施[3]。

2.2 空气中颗粒态汞污染特征分析

2.2.1 化学实验通风因素

通过实验数据可以知道，在通风的情况下化学实验中的颗粒态汞含量和浓度要比不同的情况下高出很多。这就说明良好的通风环境可以有效的降低化学实验室空气中颗粒态汞的含量和浓度，是减少颗粒态汞污染的有效手段。

2.2.2 化学实验室颗粒态污染源

化学实验室空气中的颗粒态汞的含量之所以那么高的原因就是由于化学实验室中经常使用到含汞的试剂和仪器原因导致的。化学实验室中经常使用到含汞的化学试剂，在化学实验仪器方面温度计、压力计以及化学电极在正常使用的前提下对空气的污染还是比较小的，主要的原因还是化学试剂中的汞。

2.2.3 可吸人颗粒物(PM10)

可吸入颗粒物说的就是悬浮在空气中的，空去动力学直径小于10 微米的微笑颗粒物。相关实验数据表明，空气中的汞含量和TSP 是呈现一种正相关的关系的，就是TSP 的浓度和含量越高，空气中的颗粒态汞的含量和浓度也会越来越高。另外，很多的实验研究表明空气中大约有六成的颗粒态汞是存在于PM10中的，而PM10 非常容易被人体吸收后进入人体的内部，对身体的伤害非常大，因此需要重点对PM10 进行处理，减少空气种的颗粒态汞含量[4]。

2.2.4 颗粒态形态转化

在理论基础上，气态汞转化成颗粒汞的方式主要有两种，第一种就是气态类型的汞和空气中的颗粒进行相互结合进而形成颗粒态汞，第二种方式就是气态类型的汞经过一系列的反应变化形成颗粒态汞。相关研究表明，污染源的直接排放对空气中颗粒态汞的浓度影响是非常小的，而且该次实验中的周围没有大量的工业汞污染，化学实验室空气中的颗粒态汞来源主要还是含汞的化学试剂。所以，通过实验数据分析可以发现，化学实验室中颗粒态汞浓度过高的原因就是化学试剂中挥发出来的气态汞经过一系列的变化成为颗粒态汞。但是目前对气态汞想颗粒态汞进行转化方面的研究还不够成熟，需要进一步进行研究分析[5]。