隨著對(duì)空氣污染有害影響的了解，在國(guó)家和國(guó)際層面上改善空氣質(zhì)量變得越來越重要了。根據(jù)歐盟2008/50/EG指令的規(guī)定：歐盟成員國(guó)有責(zé)任和義務(wù)對(duì)飄塵(PM10)中的砷、鎘、鎳、鉛進(jìn)行監(jiān)控。研究表明：顆粒物污染對(duì)健康有直接的影響。在過去幾年里已經(jīng)確定的、與顆粒物污染有關(guān)的疾病有：呼吸系統(tǒng)疾病、心腦血管疾病、肺癌、過敏反應(yīng)等。對(duì)健康的損害程度不僅僅取決于飄塵顆粒的大小，而且也取決于顆粒物的毒性(例如：砷、汞、鉛)。

飄塵一方面可以在自然過程中形成(例如：火山爆發(fā)、沙塵暴和水沫)，但也可以是其它人為原因造成的(例如，工業(yè)和交通中礦物燃料的使用)。飄塵指的是總懸浮顆粒物中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于10?µm的可吸入顆粒物(PM10)。鼻腔中的鼻毛和呼吸道中的粘膜只能部分的截取空氣中的顆粒物，而可吸入的顆粒物是問題的核心。根據(jù)顆粒物的大小，飄塵可通過肺泡進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，從而分布到人體各部分。其中危害最大的是細(xì)顆粒物、又稱為可入肺顆粒物(PM2.5)以及超微粒子。

.

圖1.由于礦物燃料的燃燒、工業(yè)和交通會(huì)在大氣中產(chǎn)生可吸入顆粒物。

可入肺顆粒物的影響

研究表明：顆粒物污染對(duì)健康有直接的影響。在過去幾年里已經(jīng)確定的、與顆粒物污染有關(guān)的疾病有：呼吸系統(tǒng)疾病、心腦血管疾病、肺癌、過敏反應(yīng)等。粉塵顆粒通過鼻腔、口腔進(jìn)入人體。由于粘膜和鼻毛有限的過濾作用，飄塵PM10可吸入顆粒物能夠到達(dá)肺泡。此時(shí)，對(duì)健康的損害程度不僅僅取決于飄塵顆粒的大小，而且也取決于顆粒物的毒性(例如：砷、汞、鉛)。

圖2.SpeedwaveEntry，日常工作中高效的消解分析設(shè)備。

符合標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控

在空氣質(zhì)量的評(píng)估中，按照DINEN14902標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求對(duì)室外空氣PM10中的鉛、鎘、砷和鎳的含量進(jìn)行檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：過濾材料要在220℃的溫度下，接受25?min硝酸和過氧化氫的微波消解，然后進(jìn)行光譜測(cè)定。為了能夠同時(shí)有多個(gè)過濾器捕捉空氣中的可吸入顆粒物，需要將酸混合物做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，除了HNO3:H2O2體積比進(jìn)行8:2混合外，還要再加入10?ml的水。這就確保了所有的過濾材料能夠浸泡到液體中、把檢出率降低的風(fēng)險(xiǎn)減小到最低程度。正確的檢測(cè)方法是微波加熱消解后按照歐洲參考標(biāo)準(zhǔn)ERMCZ-120(飄塵PM10)確定檢出率(n=3)和ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜分析。

表1.利用REMCZ-120檢測(cè)到的濃度數(shù)據(jù)

常規(guī)樣品的消解

空氣樣本的消解是利用Berghof公司最新研發(fā)成功的微波消解系統(tǒng)SpeedwaveEntry來完成的。由于SpeedwaveEntry微波消解系統(tǒng)重量很輕、結(jié)構(gòu)非常緊湊，而且占用空間體積很小，因此，非常適合在日常實(shí)驗(yàn)、研究和培訓(xùn)等需要高性價(jià)比儀器設(shè)備的場(chǎng)合中來使用。和所有Berghof公司消解系統(tǒng)一樣，這種微波消解設(shè)備的使用操作非常簡(jiǎn)單。除了性能可靠的TFM-PTFE材料消解罐之外，快速啟動(dòng)也提供了非常好的操作使用舒適性。在多種選擇的預(yù)裝應(yīng)用軟件幫助下，只需按兩次按鈕就能完成消解程序的選擇和確認(rèn)了。為了保證檢測(cè)的可靠性，這一系統(tǒng)采用了申請(qǐng)專利保護(hù)的SpeedwaveDIRC溫度計(jì)，從而徹底省略了對(duì)照參考的消解罐。利用單獨(dú)的吸取器使得冷卻速率提高了20%，從而直接提高了實(shí)驗(yàn)效率。

圖3.簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的處理被測(cè)樣本

過濾樣本的夾持系統(tǒng)

為了能夠同時(shí)處理多個(gè)樣本就需要有一套夾持、支架系統(tǒng)：根據(jù)消解罐的類型至少能夠放置五個(gè)裝有折疊的或者切碎的空氣濾紙的消解罐。支架、夾持工具使用的材料是TFM-PTFE;因此是耐化學(xué)品腐蝕影響的。由于這種材料的孔隙度很小，因此大大的減少了交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)、減少了記憶效應(yīng)。也保證了過濾樣本均勻的、完全的浸入到樣本溶液中。完成消解之后，可以把夾持器從消解罐中取出，清理干凈，這樣一來，也就方便了把樣本溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中，操作也變得方便了。沒有完全被消解的濾紙可以從消解罐中取出、沖洗干凈。這樣，樣本的損失和交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)就降到了最低。

圖4.檢測(cè)到的鎘濃度(直線：標(biāo)準(zhǔn)值;點(diǎn)化線：DINEN14902標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上下限。)

參考分析結(jié)果

通過現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的相互匹配、適應(yīng)，使得多個(gè)空氣樣本同時(shí)消解成為可能。這是利用歐洲檢測(cè)物質(zhì)的參考標(biāo)準(zhǔn)ERMCZ-120來實(shí)現(xiàn)的。被分析樣本與參考標(biāo)準(zhǔn)有著很好的一致性，因此可以有著足夠的檢測(cè)精度。檢測(cè)元素的檢出率在90%~113%之間。按照DINEN14902標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鎳和砷檢測(cè)檢出率應(yīng)在85%~115%之間、鉛在90%~100%之間、鎘在90%~110%之間?？傊鲜鰴z測(cè)方法滿足了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。也就是說：在加入水之后酸混合液仍然有著足夠好的消解效果，能夠正確檢測(cè)出有害顆粒元素。

可吸入顆粒物的檢測(cè)分析

在PM10中鉛，鎘，砷，鎳的消解分析時(shí)需要的是非常穩(wěn)健的、有著足夠檢測(cè)分析精度的、能夠提高重復(fù)再現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)分析技術(shù)方法。利用歐洲標(biāo)準(zhǔn)的材料檢測(cè)物質(zhì)REMCZ-120的消解分析技術(shù)告訴我們：除了鉛、鎘和鎳之外，易揮發(fā)的重金屬物質(zhì)砷也可以利用微波消解技術(shù)方法可靠的檢測(cè)出來。除此以外，它還對(duì)DIN14902標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析過程進(jìn)行了優(yōu)化，能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)樣本進(jìn)行檢測(cè)。