HJ 657-2013 空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法.pdf

中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 6572013 空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法 Ambient air and stationary source emissionDetermination of metals in ambient particulate matterInductively coupled plasma/mass spectrometry（ICP-MS）2013-08-16 发布 2013-09-01 实施 环 境 保 护 部 发 布 HJ 6572013 i 中华人民共和国环境保护部 公 告 2013 年 第 50 号 为贯彻中华人民共和国环境保护法，保护环境，保障人体健康，规范环境监测工作，现批准空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法等两项标准为国家环境保护标准，并予发布。标准名称、编号如下：一、空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法（HJ 6572013）；二、土壤 有机碳的测定 燃烧氧化-滴定法（HJ 6582013）。以上标准自 2013 年 9 月 1 日起实施，由中国环境出版社出版，标准内容可在环境保护部网站（）查询。特此公告。环境保护部 2013 年 8 月 16 日 HJ 6572013 ii HJ 6572013 iii 目 次 前 言.iv 1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 方法原理.2 5 干扰和消除.2 6 试剂和材料.3 7 仪器和设备.4 8 样品.4 9 分析步骤.5 10 结果计算与表示.6 11 精密度和准确度.6 12 质量保证和质量控制.7 13 废弃物的处置.8 14 注意事项.8 附录 A（规范性附录）.9 附录 B（资料性附录）.10 附录 C（资料性附录）微波功率校正方法.15 HJ 6572013 iv 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法，保护环境，保障人体健康，规范空气和废气颗粒物中金属元素的测定方法，制定本标准。本标准规定了环境空气、无组织排放和污染源废气颗粒物中铅等金属元素测定的电感耦合等离子体质谱法。本标准为首次发布。本标准附录 A 为规范性附录，附录 B、附录 C 为资料性附录。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：上海市环境监测中心。本标准验证单位：国家环境分析测试中心、浙江省环境监测中心、宁波市环境监测中心、上海市宝山区环境监测站、上海市嘉定区环境监测站、澳实分析检测（上海）有限公司。本标准环境保护部 2013 年 8 月 16 日批准。本标准自 2013 年 9 月 1 日起实施。本标准由环境保护部解释。HJ 6572013 1 空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法 1 适用范围 本标准规定了测定锑（Sb），铝（Al），砷（As），钡（Ba），铍（Be），镉（Cd），铬（Cr），钴（Co），铜（Cu），铅（Pb），锰（Mn），钼（Mo），镍（Ni），硒（Se），银（Ag），铊（Tl），钍（Th），铀（U），钒（V），锌（Zn），铋（Bi），锶（Sr），锡（Sn），锂（Li）等金属元素的电感耦合等离子体质谱法。本标准适用于环境空气 PM2.5、PM10、TSP 以及无组织排放和污染源废气颗粒物中的锑（Sb），铝（Al），砷（As），钡（Ba），铍（Be），镉（Cd），铬（Cr），钴（Co），铜（Cu），铅（Pb），锰（Mn），钼（Mo），镍（Ni），硒（Se），银（Ag），铊（Tl），钍（Th），铀（U），钒（V），锌（Zn），铋（Bi），锶（Sr），锡（Sn），锂（Li）等金属元素的测定。当空气采样量为 150 m3（标准状态），污染源废气采样量为 0.600 m3（标准状态干烟气）时，各金属元素的方法检出限见附录 A。2 规范性引用文件 本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 HJ/T 48 烟尘采样器技术条件 HJ/T 55 大气污染物无组织排放监测技术导则 HJ/T 77.2 环境空气和废气 二噁恶英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法 HJ 93 环境空气颗粒物（PM10和 PM2.5）采样器技术要求及检测方法 HJ/T 194 环境空气质量手工监测技术规范 HJ/T 374 总悬浮颗粒物采样器技术要求及检测方法 HJ/T 397 固定源废气监测技术规范 环境空气质量监测规范（试行）（国家环境保护总局公告 2007 年第 4 号）3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 校准空白溶液 calibration blank 组成应与稀释标准品使用的溶液相同，通常是浓度为（1+99）的硝酸溶液。3.2 实验室试剂空白溶液 laboratory reagent blank 除所使用试剂与试样制备时相同外，配制过程也须与试样的制备过程相同。HJ 6572013 2 3.3 洗涤空白溶液 rinse blank 一般是浓度为（2+98）的硝酸溶液，主要用于冲洗仪器系统中可能来自于前一次测定的残留物。3.4 现场空白样品 field blank 该空白样品不需抽引空气或污染源废气通过空白滤膜（滤筒），但要经过和实际样品相同的处理及运送操作，样品运送途中应避免污染及损失。4 方法原理 使用滤膜采集环境空气中颗粒物，使用滤筒采集污染源废气中颗粒物，采集的样品经预处理（微波消解或电热板消解）后，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定各金属元素的含量。5 干扰和消除 5.1 同量异位素干扰 附录 B 中表 B.1 是本方法为避开此类干扰（除98Mo 与82Se 仍会有98Ru 与82Kr 的干扰）所推荐使用的同位素表。若为了达到更高的灵敏度而选择表 B.1 中其他天然丰度较大的同位素，可能会产生一种或多种同量异位素干扰。此类干扰可以使用数学方程式进行校正，通常是测量干扰元素的另一同位素，再由分析信号扣除对应的信号。所用的数学方程式必须记录在报告中，并且在使用前必须验证其正确性。5.2 丰度灵敏度 当待测元素的同位素附近出现大量其他元素的同位素信号时，可能会发生波峰重叠干扰。当待测样品发生此类干扰时，可采用提高解析度、基质分离、使用其他分析同位素或选用其他分析方法等方式，以避免干扰的发生。5.3 分子离子干扰 会产生干扰的分子离子通常由载气或样品中的某些组分在等离子体或界面系统中形成，例如：40Ar35Cl+对75As 及98Mo16O+对114Cd 的测定会产生干扰。大部分文献已证实的影响 ICP-MS 测定的分子离子干扰如附录 B 中表 B.2 所示。校正此干扰的方法可由文献中查得自然界存在的同位素丰度，或通过调整标准溶液浓度，使仪器测得净同位素信号的变异系数小于 1.0%等方式，精确求得干扰校正系数。注 1：仪器的校正系数可通过净同位素信号强度的比值换算获得，在校正系数测定的过程中，应以适当浓度的标准溶液进行同位素比值测定，所测得的信号精密度必须小于 1.0%。5.4 物理干扰 物理干扰的发生与样品的雾化和传输过程有关，与离子传送效率也有关。大量样品基质的存在会导致样品溶液的表面张力或黏度改变，进而造成样品溶液雾化和传输效率改变，并使分析信号出现抑制或增加。另外，样品溶液中大量溶解性固体沉积于雾化器喷嘴和取样锥空洞，也会使分析信号强度降低，因此，样品溶液中总溶解性固体含量必须小于 0.2%（2 000 mg/L）。由于物理干扰发生时，内标标准品和待测元素的变化程度相同，故可以利用添加内标标准品的方式以校正物理干扰。当样品中存在的基质HJ 6572013 3 浓度过高，造成内标标准品信号发生显著抑制现象（少于正常信号值的 30%）时，可将样品溶液经适当稀释后再重新测定，以避免物理干扰。5.5 记忆干扰 在连续测定浓度差异较大的样品或标准品时，样品中待测元素沉积并滞留在真空界面、喷雾腔和雾化器上会导致记忆干扰，可通过延长样品测定前后的洗涤时间，以避免此类干扰的发生。6 试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的优级纯或纯度更高级别的化学试剂。实验用水为超纯水，比电阻18 Mcm。6.1 硝酸：(HNO3)=1.42 g/ml。优级纯或高纯（如微电子级）。6.2 盐酸：(HCl)=1.19 g/ml。优级纯或高纯（如微电子级）。6.3 硝酸-盐酸混合溶液 于约 500 ml 超纯水中加入 55.5 ml 硝酸（6.1）及 167.5 ml（6.2）盐酸，再用超纯水稀释至 1 L。6.4 标准溶液 6.4.1 单元素标准储备溶液：=1.00 mg/ml。可用高纯度的金属（纯度大于 99.99%）或金属盐类（基准或高纯试剂）配制成 1.00 mg/ml 的标准储备溶液，溶液酸度保持在 1.0%（体积分数）以上。也可购买有证标准溶液。6.4.2 多元素标准储备溶液：=100 mg/L。可通过单元素标准储备溶液配制，也可购买有证标准溶液。6.4.3 多元素标准使用溶液 浓度建议为=200 g/L。6.4.4 内标标准品储备溶液 内标元素应根据待测元素同位素的质量数大小来选择，一般选用在其质量数50 u 范围内可用的内标元素。建议使用的内标元素见附录 B 中表 B.3。可购买有证标准溶液，也可用高纯度的金属（纯度大于 99.99%）或相应的金属盐类（基准或高纯试剂）进行配制。配制浓度为 100.0 g/L，介质为1%硝酸。6.4.5 质谱仪调谐溶液 浓度建议为=100 g/L。该溶液需含有足以覆盖全质谱范围的元素离子，包括 Li、Be、Mg、Co、In、Tl 及 Pb 等。可购买有证标准溶液，也可用高纯度的金属（纯度大于 99.99%）或相应的金属盐类（基准或高纯试剂）进行配制。6.5 玻璃纤维或石英滤膜 对粒径大于 0.3 m 颗粒物的阻留效率不低于 99%；本底浓度值应满足测定要求。6.6 玻璃纤维或石英滤筒 对粒径大于 0.3 m 颗粒物的阻留效率不低于 99.9%；本底浓度值应满足测定要求。6.7 氩气 纯度不低于 99.99%。HJ 6572013 4 7 仪器和设备 7.1 切割器 7.1.1 TSP 切割器：切割粒径 Da50=（1000.5）m，其他性能和技术指标应符合 HJ/T 374 的规定。7.1.2 PM10切割器：切割粒径 Da50=（100.5）m；捕集效率的几何标准差为g=（1.50.1）m。其他性能和技术指标应符合 HJ/T 93 的规定。7.1.3 PM2.5切割器：切割粒径 Da50=（2.50.2）m；捕集效率的几何标准差为g=（1.20.1）m。其他性能和技术指标应符合 HJ/T 93 的规定。7.2 颗粒物采样器 7.2.1 环境空气（无组织排放）采样设备 大流量采样器：采样器工作点流量为 1.05 m3/min。中流量采样器：采样器工作点流量为 0.100 m3/min。大流量及中流量采样器的其他性能和技术指标应符合 HJ/T 374 的规定。7.2.2 污染源废气采样设备 烟尘采样器：采样流量为 580 L/min，其他性能和技术指标应符合 HJ/T 48 的规定。7.3 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）质量范围为 5250 u，分辨率在 5%波峰高度时的最小宽度为 1 u。7.4 微波消解装置 7.4.1 微波消解装置：具备程式化功率设定功能，可提供至 600 W 的输出功率。7.4.2 微波消解容器：聚四氟乙烯或同级材质。7.4.3 旋转盘：在微波消解过程中必须使用旋转盘，以确保样品接受微波的均匀性。7.5 电热板：100。7.6 陶瓷剪刀。7.7 聚四氟乙烯烧杯：100 ml。7.8 聚乙烯容量瓶：50 ml、100 ml。7.9 聚乙烯或聚丙烯瓶：100 ml。7.10 A 级玻璃量器。7.11 一般实验室常用仪器设备。8 样品 8.1 采集与保存