HJ 777-2015 空气和废气 颗粒物中金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法.pdf
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1、中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 7772015 空气和废气 颗粒物中金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法 Ambient air and waste gas from stationary sources emissionDetermination of metal elements in ambient particle matterInductively coupled plasma optical emission spectrometry 2015-12-04发布 2016-01-01实施 环 境 保 护 部 发 布 HJ 7772015 i 中华人民共和国环境保护部 公
2、告 2015年 第81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,现批准水 质 蛔虫卵的测定 沉淀集卵法等五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、水质 蛔虫卵的测定 沉淀集卵法( HJ 7752015) 二、水质 32种元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法( HJ 7762015) 三、空气和废气 颗粒物中金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法( HJ 7772015) 四、水质 碘化物的测定 离子色谱法( HJ 7782015) 五、环境空气 六价铬的测定 柱后衍生离子色谱法( HJ 7792015) 以上标准自 2016 年
3、 1 月 1 日起实施,由中国环境出版社出版,标准内容可登录环境保护部网站 ()查询。 特此公告。 环境保护部 2015年12月4日 HJ 7772015 ii HJ 7772015 iii 目 次 前 言.iv 1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 方法原理.1 4 干扰及消除.1 5 试剂和材料.2 6 仪器和设备.3 7 样品.3 8 分析步骤.4 9 结果计算与表示.5 10 精密度和准确度.6 11 质量保证和质量控制.6 12 废物处理.7 13 注意事项.7 附录A(规范性附录) 各元素方法检出限及测定下限.8 附录B(资料性附录) 推荐的各元素测量波长.10 附录C(资
4、料性附录) 光谱和基体干扰的判断及干扰系数示例.11 附录D(资料性附录) 方法精密度和方法准确度.12 附录E(资料性附录) 其他消解体系.18 HJ 7772015 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,规范环境空气及污染源废气颗粒物中金属元素的测定方法,制定本标准。 本标准规定了测定空气和废气颗粒物中金属元素的电感耦合等离子体发射光谱法。 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、附录D和附录E均为资料性附录。 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:中日友好环境保护中心(国家环境分析
5、测试中心)。 本标准验证单位:上海市环境监测中心、江苏省环境监测中心、澳实分析检测(上海)有限公司、 成都市环境监测中心站、北京理化分析测试中心、北京市环境保护监测中心和国家地质实验测试中心。 本标准环境保护部2015年12月4日批准。 本标准自2016年1月1日起实施。 本标准由环境保护部解释。 HJ 7772015 1 空气和废气 颗粒物中金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法 1 适用范围 本标准规定了测定空气和废气颗粒物中金属元素的电感耦合等离子体发射光谱法。 本标准适用于环境空气、无组织排放和固定污染源废气颗粒物中银(Ag)、铝(Al)、砷(As)、钡 (Ba)、铍(Be)、铋(
6、Bi)、钙(Ca)、镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、铁(Fe)、钾(K)、镁 (Mg)、锰(Mn)、钠(Na)、镍(Ni)、铅(Pb)、锑(Sb)、锡(Sn)、锶(Sr)、钛(Ti)、钒(V)、 锌(Zn)等24种金属元素的测定。 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),样品预处 理定容体积为50 ml时,本方法测定各金属元素的检出限和测定下限见附录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
7、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 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 HJ 664 环境空气质量监测点位布设技术规范(试行) JJG 768 发射光谱仪检定规程 3 方法原理 将采集到合适滤材上的空气和废气颗粒物样品经微波消解或电热板消解后,用电感耦合等离子体发 射光谱法(ICP-OES)测定各金属元素的含量。 消解后的试样进入等离子体发射光谱仪的雾化器中
8、被雾化,由氩载气带入等离子体火炬中,目标元 素在等离子体火炬中被气化、电离、激发并辐射出特征谱线。在一定质量浓度范围内,其特征谱线强度 与元素质量浓度成正比。 4 干扰及消除 电感耦合等离子体发射光谱法通常存在的干扰大致可分为两类:一类是光谱干扰,另一类是非光谱 干扰。 HJ 7772015 2 4.1 光谱干扰 光谱干扰主要包括连续背景和谱线重叠干扰。校正光谱干扰常用的方法是背景扣除法(根据单元素 试验确定扣除背景的位置及方式)及干扰系数法。也可以在混合标准溶液中采用基体匹配的方法消除其 影响。 当存在单元素干扰时,可按如下公式求得干扰系数。 () t t QQK Q -= 式中:Kt 干扰
9、系数; Q 干扰元素加分析元素的含量; Q 分析元素的含量; Qt 干扰元素的含量。 通过配制一系列已知干扰元素含量的溶液在分析元素波长的位置测定其Q,根据上述公式求出Kt, 然后进行人工扣除或计算机自动扣除。 一般情况下,大气颗粒物样品中各元素含量质量浓度较低,光谱和基体元素间干扰可以忽略。污染 源颗粒物中常见目标金属元素测定波长光谱干扰及其干扰系数参考值见附录C。注意不同仪器测定的干 扰系数会有区别。 4.2 非光谱干扰 非光谱干扰主要包括化学干扰、电离干扰、物理干扰以及去溶剂干扰等,在实际分析过程中各类干 扰很难截然分开。是否予以补偿和校正,与样品中干扰元素的质量浓度有关。此外,物理干扰
10、一般由样 品的黏滞程度及表面张力变化而致,尤其是当样品中含有大量可溶盐时,可能会对测定产生干扰。消除 此类干扰的最简单方法是将样品稀释。 5 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高纯(如微电子级)化学试剂。实验用水为 去离子水或纯度达到比电阻18 Mcm的水。 5.1 硝酸:r(HNO3)=1.42 g/ml。 5.2 盐酸:r(HCl)=1.19 g/ml。 5.3 过氧化氢:(H2O2)=30%。 5.4 氢氟酸:r(HF)=1.16 g/ml。 5.5 高氯酸:r(HClO4)=1.67 g/ml。 5.6 硝酸-盐酸混合消解液: 于约500 ml水中加入55.5
11、 ml硝酸(5.1)及167.5 ml(5.2)盐酸,用水稀释并定容至1 L。 5.7 硝酸溶液:1+1。 于400 ml水中加入500 ml 硝酸(5.1), 用 水 稀 释 并定容至1 L。 5.8 硝酸溶液:1+9。 于400 ml水中加入100 ml 硝酸(5.1), 用 水 稀 释 并定容至1 L。 5.9 硝酸溶液:1+99(标准系列空白溶液)。 于 400 ml水中加入10.0 ml 硝酸(5.1),用水稀释并定容至1 L。 5.10 硝酸溶液:2+98(系统洗涤溶液)。 于 400 ml水中加入20.0 ml 硝酸(5.1),用水稀释并定容至1 L。主要用于冲洗仪器系统中的残留
12、 HJ 7772015 3 物。 5.11 盐酸溶液:1+1。 于400 ml水中加入500 ml盐酸(5.2), 用 水 稀 释 并定容至1 L。 5.12 盐酸溶液:1+4。 于400 ml水中加入200 ml 盐酸(5.2), 用 水 稀 释 并定容至1 L。 5.13 标准溶液:市售有证标准溶液。多元素标准贮备溶液:r =100 mg/L。单元素标准贮备溶液: r=1 000 mg/L。 5.14 石英滤膜,特氟龙滤膜或聚丙烯等有机滤膜。 对粒径大于0.3 mm颗粒物的阻留效率不低于99%。 5.15 石英滤筒,玻纤滤筒。 对粒径大于 0.3 mm 颗粒物的阻留效率不低于 99.9%。
13、空白滤筒中目标金属元素含量应小于等于排 放标准限值的1/10,不符合要求则不能使用。 5.16 氩气:纯度不低于99.9%。 6 仪器和设备 6.1 颗粒物采样器 使用的环境空气颗粒物采样器(含切割器)性能和技术指标应符合HJ/T 374和HJ 93的规定。污染 源废气颗粒物采样器采样流量为580 L/min,其性能和技术指标应符合HJ/T 48的规定。 6.2 电感耦合等离子体发射光谱仪 仪器主要检定项目及计量性能至少应符合国家计量检定规程JJG 768中规定的B级要求。 6.3 消解装置 6.3.1 微波消解仪:具有程式化功率设定功能。 6.3.2 电热板:控温精度优于5。 6.3.3 微
14、波消解容器:PFA Teflon或同级材质。 6.3.4 高压消解罐(内罐:聚四氟乙烯材质;外罐:不锈钢材质)。 6.4 实验室常用仪器和设备 6.4.1 聚四氟乙烯烧杯:100 ml。 6.4.2 聚乙烯或聚丙烯瓶:100 ml。 6.4.3 陶瓷剪刀。 7 样品 7.1 采集与保存 7.1.1 样品采集 按照HJ 664的要求设置环境空气采样点位。采集滤膜样品时,使用中流量采样器,至少采集10 m3 (标准状态)。 当 金属质量浓度较低或采集PM10(PM2.5)样品时,可适当增加采样体积,采样时应详细 记录采样环境条件。无组织排放大气颗粒物样品的采集,按照HJ/T 55中有关要求设置监测
15、点位,其他 HJ 7772015 4 同环境空气样品采集要求。污染源废气样品采样过程按照GB/T 16157中颗粒物采样的要求执行。使用烟 尘采样器采集滤筒样品至少0.600 m3(标准状态干烟气)。 当 重 金属质量浓度较低时可适当增加采样体 积。如管道内烟气温度高于需采集的相关金属元素熔点,应采取降温措施,使进入滤筒前的烟气温度低 于相关金属元素的熔点。 7.1.2 样品保存 滤膜样品采集后将有尘面两次向内对折,放入样品盒或纸袋中保存;滤筒样品采集后将封口向内折 叠,竖直放回原采样套筒中密闭保存。 样品在干燥、通风、避光、室温环境下保存。 7.2 试样制备 7.2.1 硝酸-盐酸混合溶液消
16、解体系 7.2.1.1 微波消解 取适量滤膜或滤筒样品(例如:大流量采样器矩形滤膜可取1/4,或截取直径为47 mm的圆片;小 流量采样器圆滤膜取整张,滤筒取整个),用陶瓷剪刀(6.4.3)剪成小块置于微波消解容器(6.3.3)中, 加入20.0 ml硝酸-盐酸混合消解液(5.6), 使滤 膜( 滤 筒 )碎片浸没其中,加盖,置于消解罐组件中并 旋紧,放到微波转盘架上。设定消解温度为200,消解持续时间为15 min。消解结束后,取出消解罐 组件,冷却,以水淋洗微波消解容器内壁,加入约10 ml水,静置0.5 h进行浸提。将浸提液过滤到100 ml 容量瓶中,用水定容至100 ml刻度,待测。
17、当有机物含量过高时,可在消解时加入适量的过氧化氢(5.3) 以分解有机物。 7.2.1.2 电热板消解 取适量滤膜或滤筒样品(例如:大流量采样器矩形滤膜可取1/4,或截取直径为47 mm的圆片;小 流量采样器圆滤膜取整张,滤筒取整个),用陶瓷剪刀(6.4.3)剪成小块置于聚四氟乙烯烧杯(6.4.1)中, 加入 20.0 ml 硝酸-盐酸混合消解液(5.6),使滤膜(滤筒)碎片浸没其中,盖上表面皿,在 1005加 热回流2 h,冷却。以水淋洗烧杯内壁,加入约10 ml水,静置0.5 h进行浸提。将浸提液过滤到100 ml 容量瓶中,用水定容至100 ml刻度,待测。当有机物含量过高时,可在消解时
18、加入适量的过氧化氢(5.3) 消解,以分解有机物。 7.2.2 其他消解体系 除了上述硝酸-盐酸混合溶液消解体系(7.2.1),可根据实际工作需要选用其他能满足准确度和精密 度要求的消解体系和消解方法。如硝酸体系(附录 E.1)、硝酸-氢氟酸-(过氧化氢/高氯酸)体系(附 录E.2;附录E.3;附录E.4)和测定颗粒物样品中Si、Al、Ti、Mn等常量元素的碱熔法(附录E.5)等 全量消解体系和高压密封罐消解法。硝酸-氢氟酸-过氧化氢/高氯酸、碱熔法等全量消解体系适合以大气 颗粒物来源解析为目的采集的污染源样品和环境样品中元素的测定。 7.2.3 实验室样品空白 取与样品相同批号、相同面积的空
19、白滤膜或滤筒,按与试样制备相同的步骤(7.2.1 或7.2.2)制 备实验室空白试样。 8 分析步骤 8.1 仪器参数 采用仪器生产厂家推荐的仪器工作参数。表1给出了测量时参考分析条件。 HJ 7772015 5 表1 ICP-OES测量参考分析条件 高频功率/ kW 等离子气流量/ (L/min) 辅助气流量/ (L/min) 载气流量/ (L/min) 进样量/ (ml/min) 观测距离/ mm 1.4 15.0 0.22 0.55 1.0 15 点燃等离子体后,按照厂家提供的工作参数进行设定,待仪器预热至各项指标稳定后开始进行测量。 8.2 波长选择 在实验室所用仪器厂商推荐的最佳测量
20、条件下,对每个被测元素选择23条谱线进行测定,分析 比较每条谱线的强度、谱图及干扰情况,在此基础上选择各元素的最佳分析谱线。本标准推荐的各金属 元素测量波长见附录B。 8.3 分析测定 8.3.1 校准曲线 基于颗粒物样品实际化学组成,表2给出了标准溶液质量浓度参考范围。建议在此范围内除标准系 列空白溶液(5.9),依次加入多元素标准储备液(5.13)配制35个质量浓度水平的标准系列。各质量 浓度点用硝酸溶液(5.9)定容至50.0 ml。可根据实际样品中待测元素质量浓度情况调整校准曲线质量 浓度范围。 将标准溶液依次导入发射光谱仪进行测量,以质量浓度为横坐标,元素响应强度为纵坐标进行线性 回
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