化学分析法对大气颗粒物重金属的检测探析

慕鹏涛 史春雷

摘要：在工业快速发展，机动车种类和数量不断提升等原因的影响下，大气环境污染问题日渐严重，根据检测结果发现，大气环境中的颗粒物重金属污染物含量相对比较高，该种污染物会对人体健康造成一定程度的危害，而重工业和化工生物行业是颗粒物重金属污染物排放的主要源头，为了最大化的降低大气环境中的颗粒物重金属含量，就需要在大气环境污染治理工作中有效开展大气颗粒物重金属检测。本文主要研究化学分析法在大气颗粒物重金属检测中的应用，希望能为我国的大气环境监测与治理提供一些帮助。

关键词：化学分析法；大气检测；颗粒物重金属

引言

空气是各种生物的生命之源，而大气环境污染则会对各种生物的健康生长造成恶劣影响，在众多原因的影响下，大气环境污染问题始终得不到高效解决，而大气环境中的颗粒物重金属是对人体健康造成危害的主要污染物之一，颗粒物重金属属于一种含毒物质，该种物质会在广大民众呼吸之间侵入人体，并对人体机能产生危害，为了维护广大民众的身体健康，国家出台了一系列大气环境治理和检测措施，研究探讨化学分析法对大气颗粒物重金属的检测，对于大气环境治理和检测具有现实意义。

1大气颗粒物重金属检测的意义

大气环境污染中的主要污染物是各类细颗粒物，这些颗粒物通常以液态或者固态的形式存在于空气中，非常难以被降解消耗，其中所包含的铅，砷和镉元素在被人体吸入后会产生严重的伤害。在大气污染早期，还没有存在这么多种类的漂浮物，所以只需要测定总悬浮颗粒物就能够满足空气监测指标，然而随着大气污染程度的恶化，各类重金属的成分含量急剧增加，并且多以细颗粒物的形式存在，这种颗粒物极容易被人体吸收，这些颗粒物会对人体造成不可逆的损害，极易诱发癌症等严重疾病。然而，我国当前的大气污染程度非常严重，并且受到某些气候条件的影响，治理难度极大，并且在大气污染的检测技术水平仍然不足，所以应当对重金属的监测方法进行进一步探索和研究。

2重金属生物有效性分析

因为重金属所存在的形态有较大差异，使得重金属在空气中的活跃度也不尽相同。且因为产生重金属的类型和原因不同，重金属可以通过各种途径进入大气，其不仅会对人体造成严重的威胁，对于建筑和其他物体表面也会造成破坏作用，例如重金属会在降雨的过程中通过雨水降落至建筑的表面，对建筑物形成破坏，包含重金属的雨水通过各种方式进入了河流，并与河流中的各类物质产生化学反应，通过溶解吸附的方式称为水体中的金属盐物质，伴随着水流进入流域所覆盖的范围。当水流内部的物质发生变化时，水中的重金属也一同发生变化。其中的金属盐通过各类反应和沉淀，吸附作用伴随着水进入了土地，最终造成大气污染影响了水污染，一直到土地污染形成了一条完整的污染路径，影响覆盖面积非常大。

2.1 DWLP

当重金属进入人体内后，重金属对人体产生了毒性反应，被称之为生物有效性，通常生物有效性分为生物可利用性和生物毒性，二者通常都以对人体的毒性程度，以及金属在人体中的含量进行确定。重金属在人体内的可溶性是生物有效性的判断依据，通过提取法或连续提取法能够对人体内的重金属进行检测，对于重金属的溶解性使得金属的性质形态产生了不同。DWLP就是一种较为常用的提取法，具体的操作方法为，通过采集样品加入去离子水，密封震荡后，静置一段时间。然后通过过滤更换干净的容器，加入少量硝酸后放入冰箱冷藏，以方便下一步的工作分析。

2.2 TCLP

TCLP是一种基于毒性对废物进行危险或非危险性鉴别的标准方法，操作人员通过将样品放入离心管后加入去离子水，加盖震荡后进行过滤，转移至干净的容器后，加入少量的浓硝酸，然后置入冰箱中进行冷藏，静置，过滤后以备后续工作分析。

2.3 SEP

SEP法检测理论中，重金属污染物与颗粒物的结合方式有如下几种：1结合态，2可还原态，3残渣态，4可交换态。其中结合态又分为锰氧化物结合态，碳酸盐结合态，有机物结合态等三种形式，其中有机物结合态是指当重金属以不同的形态存在于环境中，并与某些物质发生了化学反应，这种形态的结合态的状态通常较为稳定，不容易被人体或者其他生物吸收，但如果发生了化学反应，其性质发生变化后，仍然有存在少量物质被人体生物吸收。锰氧化物结合态：这种形态的下的重金属物随着环境的变化会产生较为明显的变化，并且能够在这种改变后让金属物质能够重新释放出来，形成对环境的影响和威胁，其最明显的表现是在氧化还原反应中，稳定性会大大降低，碳酸盐结合态，是指通过和硝酸盐发生反应的金属装填具备较强的敏感特性，对于环境中的所有因素都能够引起他的变化，尤其是酸碱值的影响，在酸性环境中，这种形态的金属元素能够被激活释放出来。最后是残渣态，通过连续提取法进行重金属提取后，某些没有被有效提取出来的重金属物质就会成为残渣态，这种形态的重金属具备非常稳定的结构特性。

2.4重金属的监测

在进行重金属监测过程中，污染物中的重金属元素一般主要包含锌，镉，铜，铅等元素。这些元素通常都具有隐蔽性高，迁移能力较强，以及富集性强等特点。重金属元素能够通过各种渠道进入人体并对人体造成健康损害，其损害形式多种多样，通常的临床表现形式为慢性中毒。重金属具备较强的致癌能力以及可能对基因产生的影响而引发基因突变，还可能会使得人体的免疫力遭到破坏，诱发各种疾病，为此人类需要对大气中的重金属颗粒物进行有效的处理。

3大气颗粒物重金属检测

3.1检测前处理及检测方法

在进行大气重金属污染物检测前要做好前处理，要对样本进行滤膜过滤，收集大气中的颗粒物，将颗粒物样本放置于马弗炉设备内，将设备升温至300℃，保持此温度30min～40min，将设备温度持续升高至525℃～555℃，对设备内样本进行灰化处理。并要在灰化处理完成后还应滴入四滴97%浓度的乙醇溶液，并充分搅拌保证样品充分溶解到溶液中，而后根据样本情况加入合适剂量的氢氧化钠试剂。放入马弗炉设备中，将设备升温至500℃，待放置的样本试剂完全溶解。最后在样本中加入5mL～10mL约90℃的热水，在加热设备上不断搅拌并提纯，同时准备2mL～5mL的稀HCl溶液放置在透明试管中，将混合液析出的晶体放入试管中与盐酸溶液进行混合并将混合液摇匀，使用滴管在电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）设备上进行少量多次的检测。

3.2检测结果讨论

根据对空气中的重金属含量进行跟踪调查与分析最后得出的结果是：大气中的颗粒物成分90%小于100μm，其中10μm和2.5μm的占比为3成和1成，重金属的主要成分以锌，镉，铜，铅最多，相比较土壤中的重金属，大气中的重金属污染物更危险，这些重金属进入人体后对人体的影响及危害比水以及土壤污染更加直接。因此要加强对大气的重金属颗粒物含量的监测以及控制。本实验中重金属检测效果的主要影响因素包括pH值，及浸出率等，通过科学治理，大气污染物中的重金属含量可以有效降低。

结束语：众所周知，随着国家环境保护和生态文明建设工作力度的不断提高，有效改善环境问题，推进国家可持续发展已经成为当代的重要任务，而大气环境污染检测和治理在环境保护工作中占据重要地位，我国的大气环境检测技术及措施越来越完善，而研究化学分析法在大气环境检测中的应用，能够为我国的大气环境污染检测和治理提供一定帮助。

参考文献

[1]张梦娇,冯朝岭,刘小标,祁诗阳,邢维芹,袁超.重金属离子检测方法研究进展[J].科学技术与工程,2020,20(09):3404-3413.

[2]陈晨.用于重金属离子检测的电化学传感器研究[D].华东理工大学,2013.