大气样品的采集、预处理和储存方法介绍
一、气溶胶(烟雾)的采集
环境中气溶胶具有0.01~10.0um的颗粒,有时甚至更大,这些气溶胶的组成,通常与颗粒大小有关。批量采样通常用过滤方法、碰撞或静电吸附的方法来收集气溶胶。选择方法的主要依据是避免气体颗粒在滤膜上转化,避免样品经过空气动力学作用而损失,避免由过滤材料而引起的沾污。过滤是最常用的手段,可以使用高速采样器(0.1~3m3·h-¹)。滤膜的选择非常重要,需要考虑颗粒的大小、收集效率及可能的沾污等。塑料纤维滤纸机械强度较差,使用纤维滤纸和石英滤纸是较好的选择,而膜过滤适用性更为普遍,这种技术具有很好的收集效率和较低的微量元素背景,但具有较高的空气流动阻力。
用滤膜采样器采集大气中的汞、有机汞和其他易挥发的元素形态,如铅、砷、硒等,存在一些问题,主要是滤膜表面的工作条件易于导致采集样品的解吸和挥发。无论是高速或低速采样装置都面临这一问题。对于高速采样器·由于需要采样面积更大的滤纸,表面流速与低速采样器相似。
一些商用采样器通常采用碰撞收集大气颗粒,这些仪器具有按照不同大小组分采集气溶胶的能力。静电吸附在分析化学中使用较少,但具有很好的收集功能。用于职业健康调查研究中采集大气中某种颗粒的商品仪器是比较多的它们大多采用滤膜式并可以随身携带。目前大气中微量金属研究主要集中在研究汞和铅的化学行为,对于有机铅化合物,研究它们在大气中的存在及化学行为非常重要,虽然目前从总体上讲,使用铅作为汽油防爆剂的用量已明显减少,但从冶炼厂中排放或辐射的有机铅仍然相当可观。有机汞由于天然的和人为的排放而广泛地存在于大气中,其有害的化学性质,成为重点研究的对象对于这两个元素化学形态分析不仅在于它们在大气中的存在和反应的途径,更重要的是研究吸人人体的毒性。这两种元素可以作为挥发性气体形态附着在颗粒物上,或自身作为离散的颗粒物存在。挥发性有机铅,包括四乙基铅、四甲基铅和它们的降解产物,大约占城区中铅总量的1%~4%。在含铅物燃烧中二氯乙烯或二溴乙烯的存在会导致大多数铅化合物以氯化物或溴化物的形式排放。在硫酸盐的作用下,这些卤化物转化成为PbSO4。冶炼过程中,排放的气体中含有Pb、PbO、PbS、PbSO4等。
在周围大气中,元素汞蒸气、HgCl2蒸气、CH3HgCl蒸气和(CH3)2Hg都已发现单独存在或附着在其他颗粒物上。
大气中有机铅样品的采集已有过许多的研究玻璃纤维和膜过滤被广泛地用于收集不挥发的无机铅盐,而空气中存在的烷基铅化合物则可以通过上述过滤器。一些吸附剂和萃取剂被大胆地用于有机铅的收集和分离。氯化碘是一个有效的吸附剂,在EDTA的作用下,用四氯化碳萃取二烷基铅的双硫腙螯合物可以从无机铅中区分有机铅,无机铅仍留在溶液中另外,用色谱填料来分离有机铅也是一种常用的选择。
大气中含汞样品的采集,包括不同的气体阱或吸附方法,使用不同的吸附剂可以选择性地吸附汞的多种形态。如用硅烷化物的 Chromosorb吸附hgCl2用0.5mol·L-¹NaOH处理的 Chromosorb可以吸附CH3HgCl:涂银的玻璃珠可以吸附元素汞,而涂金的玻璃珠则可选择性地吸附(CH3)2Hg。对于含量很低的大气样品的采集,使用快速采样器按流速5~50m3·min-¹计算,也需要几个小时的时间,这种方法的缺点是存在吸附样品解吸或挥发的可能性。而用低速采样器,按流速在0.5~1.5m3·min-¹计,有时需要几天的时间。
二、大气沉积物
大气沉积物包括干的沉积物如灰尘颗粒等和湿的沉积物如雨后的颗粒。大气颗粒的采集基本类似于气溶胶,但湿的沉积物需在下雨时采集。
