大氣重金屬在線分析儀:目前,國(guó)家環(huán)保部已正式發(fā)布《環(huán)境空氣顆粒物中無(wú)機(jī)元素的測(cè)定-能量色散X射線熒光光譜法》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),表明能量色散X射線熒光光譜儀能夠便捷、快速、準(zhǔn)確地分析大氣顆粒物富集樣品中的重金屬含量。
大氣重金屬在線分析儀
江蘇天瑞儀器股份有限公司是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高科技企業(yè),注冊(cè)資本46176萬(wàn)。旗下?lián)碛刑K州天瑞環(huán)境科技有限公司、北京邦鑫偉業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司、深圳市天瑞儀器有限公司、上海貝西生物科技有限公司、天瑞環(huán)境科技(仙桃)有限公司五家全資子公司和廈門(mén)質(zhì)譜儀器儀表有限公司、江蘇國(guó)測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司、上海磐合科學(xué)儀器股份有限公司三家控股子公司。總部位于風(fēng)景秀麗的江蘇省昆山市陽(yáng)澄湖畔。公司專(zhuān)業(yè)從事光譜、色譜、質(zhì)譜等分析測(cè)試儀器及其軟件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。
空氣中的重金屬污染物通過(guò)風(fēng)、雨、雪等途徑,損傷建筑物、形成土壤及地表水系交叉污染。進(jìn)入水體的重金屬會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),諸如氧化、溶解、解吸附、絡(luò)合作用以及生物甲基化等產(chǎn)生溶于水的金屬鹽,隨水體流動(dòng)擴(kuò)散。當(dāng)流域的物理化學(xué)條件發(fā)生了變化,這些金屬鹽又可能會(huì)發(fā)生還原、沉淀、吸附,進(jìn)而沉淀于土壤中。不同直徑顆粒物所沉積的人體呼吸器官部位為:10 ~ 100 μm,鼻腔;2.5 ~ 10 μm,鼻咽區(qū);0.1 ~ 2.5 μm, 支氣管和肺部;0.1 μm 以下,重金屬元素具有較強(qiáng)的遷移、富集和隱藏性,經(jīng)空氣、水、食物鏈等途徑進(jìn)入人體,生物毒性顯著,易引發(fā)慢性中毒,具有致癌、致畸及致突變作用,對(duì)免疫系統(tǒng)有一定影響,嚴(yán)重威脅人體健康。
目前,國(guó)家環(huán)保部已正式發(fā)布《環(huán)境空氣顆粒物中無(wú)機(jī)元素的測(cè)定-能量色散X射線熒光光譜法》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),表明能量色散X射線熒光光譜儀能夠便捷、快速、準(zhǔn)確地分析大氣顆粒物富集樣品中的重金屬含量。
X射線管產(chǎn)生的初級(jí)X射線照射到平整均勻的顆粒物表面時(shí),樣品所含待測(cè)元素原子受到激發(fā)后發(fā)射出特征X射線,經(jīng)探測(cè)器接收后,將其光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號(hào),經(jīng)過(guò)模數(shù)變換器將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,通過(guò)軟件獲取元素特征X射線強(qiáng)度,根據(jù)元素特征譜峰強(qiáng)度與含量的相應(yīng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算待測(cè)元素含量。
EHM-X200大氣重金屬在線分析儀是天瑞儀器自主研發(fā)的雙功能全自動(dòng)在線分析儀器,創(chuàng)新地將技術(shù)——X熒光(XRF)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、β射線吸收檢測(cè)技術(shù)與空氣顆粒物自動(dòng)富集技術(shù)*結(jié)合,符合美國(guó)EPA IO-3.3標(biāo)準(zhǔn)方法。它不僅可以監(jiān)測(cè)空氣顆粒物質(zhì)量濃度, 還可以同時(shí)對(duì)顆粒物中元素成分進(jìn)行定量分析。該儀器具有10pg/m3量級(jí)的檢出限,處于*水平,可廣泛應(yīng)用于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、污染溯源及源解析、環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域。
測(cè)量環(huán)境溫度:-40℃~50℃
測(cè)量環(huán)境濕度:0%RH~90%RH
主機(jī)工作環(huán)境溫度:5℃~40℃
主機(jī)工作環(huán)境濕度:30%RH~60%RH
供電電源:220V AC±10%,50Hz±1Hz
空氣顆粒物質(zhì)量濃度&重金屬濃度一體式協(xié)同測(cè)量,可分析空氣顆粒物中成分分布規(guī)律。
配有多種顆粒物切割器供用戶選擇,實(shí)現(xiàn)重金屬顆粒物在不同動(dòng)力學(xué)直徑上的分布測(cè)量。
鉛、鎘、鉻、砷等30種重金屬含量測(cè)量,探測(cè)靈敏度pg/m3量級(jí),元素種類(lèi)可擴(kuò)展。
主機(jī)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)19”機(jī)箱,既可安裝在移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)上,也可以安裝在空氣自動(dòng)站的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上。
20年XRF技術(shù)積累,防雷工業(yè)級(jí)電子電氣設(shè)計(jì),儀器具備*的運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性,24小時(shí)/365天*運(yùn)行,同時(shí)還具有智能的故障診斷與自排除功能。
無(wú)雜峰光路設(shè)計(jì),內(nèi)置多檔濾光片,自動(dòng)切換實(shí)現(xiàn)低背景測(cè)量。
內(nèi)置校準(zhǔn)模塊,XRF譜橫縱坐標(biāo)同時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn),校準(zhǔn)頻率可任意設(shè)置,還內(nèi)置了特定金屬內(nèi)標(biāo)源,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)質(zhì)控及報(bào)警。
通過(guò)質(zhì)流量控制器及溫度、壓力傳感器穩(wěn)定控制采樣的工況流量,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)流量自動(dòng)校準(zhǔn)。
具有RS232/485、USB、GPRS、ADSL、以太網(wǎng)等多種數(shù)據(jù)傳輸方式,可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)以及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、監(jiān)控和檢驗(yàn)。
系統(tǒng)軟件采用*的分層模塊化設(shè)計(jì),具有強(qiáng)大、靈活的數(shù)據(jù)設(shè)置、校準(zhǔn)、保存、顯示、查詢、分析、傳輸?shù)裙δ堋?shù)據(jù)符合《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控(監(jiān)測(cè))系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》(HJ/T 212-2005)。同時(shí)用戶還可以快速、方便地定制擴(kuò)展其他任何自定義功能。
專(zhuān)業(yè)的多重防輻射處理,測(cè)量時(shí)儀器*無(wú)任何輻射泄漏。
EHM-X200可以連續(xù)測(cè)量并分析空氣中多種顆粒物質(zhì)量濃度及重金屬濃度,并有如下應(yīng)用:
1. 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)
2. 空氣顆粒物特征分析
3. 空氣背景測(cè)量
4. 環(huán)境評(píng)價(jià)、許可
5. 污染源定位、溯源
6. 污染預(yù)測(cè)預(yù)警
監(jiān)測(cè)指標(biāo):TSP / PM10 / PM2.5質(zhì)量濃度,并可同時(shí)監(jiān)測(cè)Pb(鉛)、Cd(鎘)、Hg(汞)、As(砷)、Cr(鉻)、Cu(銅)、Zn(鋅)、Ni(鎳)、Ba(鋇)、Fe(鐵)、Ag(銀)、Se(硒)、Br(溴)、Te(碲)、Sb(銻)、Sn(錫)、Ti(鈦)、Co(鈷)、Mn(錳)、Pd(鈀)、Tl()、Sc(鈧)、 Mo(鉬)、V(釩)、Cs(銫)、Ga(鎵)、Ca(鈣)、K(鉀)、Sr(鍶)、Cl(氯)等30種元素(其它元素可根據(jù)用戶后續(xù)需求擴(kuò)展)
適用標(biāo)準(zhǔn):HM:US EPA IO-3.3 標(biāo)準(zhǔn)方法《X射線熒光光譜法檢測(cè)環(huán)境顆粒物中重金屬》
PM:《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》
測(cè)量范圍:HM:0~100 μg/m3
PM:0~10 mg/m3
檢出限:HM:10 pg/m3量級(jí)(采樣時(shí)間4小時(shí)、流速16.7L/min)
PM:<0.5 μg/m3(24小時(shí)平均值)
準(zhǔn)確度:HM:<15%(Pb,與國(guó)標(biāo)實(shí)驗(yàn)室方法對(duì)比,采樣時(shí)間大于1小時(shí))
PM:±5 μg/m3(24小時(shí))以內(nèi)
安全保護(hù):HM:多重X射線輻射安全保護(hù)裝置,輻射劑量低于2.5 μGy/h(距機(jī)箱5 cm處);儀器門(mén)打開(kāi)自動(dòng)關(guān)閉X光管以保護(hù)人員安全
PM:儀器內(nèi)部電離輻射接近空氣背景值
工作方式:連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè);一年的*運(yùn)行,以及故障自恢復(fù)功能
控制方式:計(jì)算機(jī)控制,并有自我診斷及設(shè)定功能、實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控功能,并可存儲(chǔ)十年以上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
操作界面:中文或英文操作界面,觸摸屏操作,顯示實(shí)時(shí)采樣流量、采樣時(shí)間、測(cè)量狀態(tài)、重金屬濃度值(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)或非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)可選擇設(shè)置)、含量曲線等信息
安裝方式:固定站房標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜安裝或移動(dòng)車(chē)載式安裝
環(huán)境空氣顆粒物采樣點(diǎn)設(shè)置應(yīng)符合HJ664相關(guān)要求,采樣過(guò)程按照HJ/T194中顆粒物采樣要求執(zhí)行,當(dāng)目標(biāo)元素含量較低或采集PM10(PM2.5)樣品時(shí),可適當(dāng)增加采樣體積。無(wú)組織排放顆粒物樣品采集按照HJ/T55中相關(guān)要求設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位,其他與環(huán)境空氣樣品采集要求*,兩類(lèi)顆粒物樣品采集應(yīng)符合環(huán)保部發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
大氣顆粒物中重金屬檢測(cè)過(guò)程如圖2所示,首先空氣及所攜帶顆粒物被流量控制的抽氣泵抽入切割器,顆粒物采集主要依靠采樣器的切割頭,PM10采樣器切割點(diǎn)是10 μm,并保證10 μm顆粒物的捕集效率在50 %以上,然后顆粒物被某一規(guī)格的采樣濾膜捕獲,常用的采樣膜有石英濾膜、聚四氟乙烯濾膜(PTFE)、聚碳酸酯濾膜(PC)等,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間富集收集,待采樣結(jié)束后,用鑷子將濾膜取出,放入干燥、潔凈、已編號(hào)的樣品盒中保存。
圖2 大氣重金屬收集與檢測(cè)流程
本實(shí)驗(yàn)采用石英濾膜,濾膜(0.4 ~ 0.8 μm)直徑47 mm,顆粒物切割器(PM10),氣流量控制1立方米/小時(shí),每次采樣24小時(shí)。編號(hào)為依次1#、2#、……7#。收集的樣品予以干燥保存以備測(cè)。
大氣顆粒物重金屬曲線制定與樣品分析
設(shè)定適當(dāng)?shù)臏y(cè)量條件,使用EDX4500H能量色散X熒光光譜儀掃描標(biāo)準(zhǔn)濾膜物質(zhì),建立待測(cè)元素含量與強(qiáng)度的校準(zhǔn)工作曲線,然后對(duì)采集的大氣顆粒物濾膜未知樣品進(jìn)行測(cè)量。
圖3 EDX4500H大氣顆粒物Pb元素工作曲線
圖4 EDX4500H某大氣顆粒物富集濾膜X熒光分析譜圖
表1 某區(qū)域大氣富集濾膜重金屬EDX4500H分析結(jié)果 單位:μg/m3
濾膜 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# |
Ti | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.018 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
V | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
Cr | 0.002 | 0.001 | 0.000 | 0.007 | 0.003 | 0.002 | 0.001 |
Mn | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.023 | 0.022 | 0.026 | 0.000 |
Fe | 0.237 | 0.131 | 0.156 | 1.062 | 0.264 | 0.541 | 0.153 |
Co | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
Cu | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.162 | 0.007 | 0.008 | 0.001 |
Zn | 0.021 | 0.011 | 0.015 | 0.346 | 0.119 | 0.140 | 0.014 |
As | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.063 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
Se | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
Cd | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.063 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
Ba | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.027 | 0.001 | 0.027 | 0.000 |
Pb | 0.006 | 0.004 | 0.009 | 2.955 | 0.076 | 0.095 | 0.011 |
目前《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-2012中規(guī)定,Pb元素的年平均濃度限值為0.5 μg/m3,由于Pb屬于毒性較大金屬,其濃度限值為多種重金屬中較低的。儀器檢測(cè)到4#樣品的Pb元素含量超標(biāo),高達(dá)2.955 μg/m3,并且Fe元素含量也較高,達(dá)到1.062 μg/m3。除此之外,大氣中常見(jiàn)的重金屬污染物的Fe,Zn兩種元素在各個(gè)樣品中均被檢測(cè)出。