用汞齐化结合原子荧光光谱法测定环境空气中总气态汞

Warm T Corns and Peter B Stockwell ( PSA / UK)

Richard J C Brown and Andrew S Brown ( NPL / UK )

Introduction引言

      空气污染仍然是一个备受关注的问题。需要对总气态汞（TGM）进行准确的空气质量测量，以监测一般人群的暴露情况，评估立法符合性限值，并向公众提供信息。由于汞对人类健康的有害影响，它被认为是一种重要的污染物。燃煤发电厂是向大气排放汞的最大人为来源。燃烧危险废物、氯碱工业、火葬场、破坏汞产品、溢出汞以及对含汞产品或含汞废物的不当处理和处置也会将其释放到环境中。元素汞主要引起健康影响时，它被吸入的蒸汽形式，它可以通过肺部吸收。高暴露的症状包括：震颤；情绪变化；失眠；神经肌肉变化；头痛；感觉障碍；神经反应变化；认知功能测试的表现缺陷。在极度暴露时，可能会出现肾脏效应、呼吸衰竭和死亡。人们主要通过汞蒸气接触环境空气中的汞，绝大多数汞蒸气是元素汞（工业和沿海地区除外）。汞对健康的影响是累积的。

      在这张海报中，我们将描述使用金汞齐富集-原子荧光光谱法手动和自动TGM测量的仪器和方法。典型结果将来自欧洲各地。

Sampling and Instrumentation 取样和仪器

     PSA 10.525 Sir Galahad系统如图1所示。校准是通过在已知温度下使用气密注射器注入饱和汞蒸气来实现的[1]。分析仪可配置为手动远程取样或自动连续测量。对于手动取样，使用泵以控制的流速将样品穿过浸金石英捕集器（Amasil）。通常使用100毫升/分钟的样品流速，每周更换一次捕集器。这相当于1立方米的样品体积。在该方法的开发过程中，即使样品量如此大，也没有发现金捕集器中毒。这是由于Amasil TM捕集器的大表面积和测量过程中的自清洁程序。值得注意的是，金汞齐富集器会收集所有形式的汞，因此测量值代表TGM。人工取样的取样安排如图2所示。

    取样后，将试管送回实验室进行汞的测定。这是通过使用大约800°C的温度从远程捕集器热解吸汞来实现的。氩的载气将解吸的汞从远程捕集器转移到永久捕集器。然后将汞热解吸并送至原子荧光光谱仪。这种方法的优点是，一个位于中央实验室的分析仪可用于在许多地点监测汞。仪器的大样本量和固有灵敏度提供了低于0.01ng/m3的方法检测限值。测量周期的持续时间少于5分钟，并且一旦清洁，富集管就可以重新使用。图3显示了remote富集分析的示意图。

Typical Results 典型结果

    国家物理实验室（NPL）目前代表英国环境、食品和农村事务部（DEFRA）在英国13个地点测量气态汞总量，作为其英国重金属监测网络运作的一部分。图4-7所示为基于英国四个城市/工业场地3年内每周平均值的汞浓度图。

Automated Continuous Measurements 自动连续测量

       10.525 Sir Galahad可配置为连续自动测量TGM。在这种情况下，使用泵和质量流量控制器装置连续地将样品穿过永久性捕集器。示意图如图8所示，说明了典型的布置。样品流速通常在800-1000ml/min之间，收集时间为5-30分钟，具体取决于空气监测现场的预期浓度范围。TGM浓度随时间变化的曲线如图9所示。这项研究是在瑞典沿海地区使用两个平行的PSA分析仪进行的。两个分析仪之间取得了很好的一致性。每个分析仪产生的平均值在测量不确定度范围内一致。这一点尤其令人印象深刻，因为对于自动测量而言，在每个采样周期内，一个测量的汞含量仅为5-30 pg。

Conclusions 结论

       在这张海报中，我们概述了进行TGM测量的重要性，以便监测汞暴露在普通人群中的情况，并制定合理的立法。我们已经描述了手动和自动方法的方法和工具。

      多年来，NPL成功地使用了手动方法，这种方法提供了利用位于中央实验室的单个分析仪运行多个空气监测站点的优势。收集大量样品而不会毒害金汞齐富集器很大程度上取决于Amasil材料提供的高表面积的能力。手工取样的方法检测限在0.01ng/m3以下。

      对于NPL作为英国重金属监测网络运行的一部分进行的测量，已确定在95%置信区间内，环境空气中总气态汞浓度的扩展不确定度为16.7%[2]。请注意，这远低于欧盟为这些测量设定的50%的目标不确定度[3]。自动化在线测量提供了集中趋势的优势，这在监测城市和工业场所时尤为重要，因此可以观察和控制工业活动导致的更高水平的暴露。自动进样的方法检测限在0.05ng/m3以下，远低于环境空气中TGM的典型浓度。

Reference

[1] R. Dumarey, E. Temmerman, R. Dams and J. Hoste, The accuracy of the vapour injection calibration method for the determination of Hg by amalgamation CV-AAS. Anal. Chimica Acta., 1985, 170, 337.

[2] R. J. C. Brown, A. S. Brown, R. E Yardley, W. T. Corns, P. B. Stockwell, A practical uncertainty budget for ambient mercury vapour measurement. Atmospheric Environment (2008), doi:10.1016/j.atmosenv.2007.12.012

[3] Council Directive 2004/107/EC of the European Parliament and of the Council of 15 December 2004 relating to arsenic, cadmium, mercury, nickel and polycyclic aromatic hydrocarbons in ambient air, Official Journal of the European Union, L023, 2005, 3-16.

Winner of an award for a Noteworthy Paper on Metrology in Chemistry following research conducted in collaboration with NPL (UK):

“Establishing SI traceability for measurements of mercury vapour” Analyst, 2008,133,‎946–953 )

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