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隨著對空氣污染有害影響的了解，在國家和國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：歐盟成員國有責(zé)任和義務(wù)對飄塵（PM10）中的砷、鎘、鎳、鉛進行監(jiān)控。研究表明：顆粒物污染對健康有直接的影響。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肺泡。此時，對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)量的評估中，按照DINEN14902標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求對室外空氣PM10中的鉛、鎘、砷和鎳的含量進行檢測。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，然后進行光譜測定。為了能夠同時有多個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)險減小到最低程度。正確的檢測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，非常適合在日常實驗、研究和培訓(xùn)等需要高性價比儀器設(shè)備的場合中來使用。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單。除了性能可靠的TFM-PTFE材料消解罐之外，快速啟動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。為了保證檢測的可靠性，這一系統(tǒng)采用了申請專利保護的SpeedwaveDIRC溫度計，從而徹底省略了對照參考的消解罐。利用單獨的吸取器使得冷卻速率提高了20%，從而直接提高了實驗效率。
圖3.簡簡單單的處理被測樣本
過濾樣本的夾持系統(tǒng)
為了能夠同時處理多個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、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)險就降到了最低。
圖4.檢測到的鎘濃度（直線：標(biāo)準(zhǔn)值；點化線：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)，使得多個空氣樣本同時消解成為可能。這是利用歐洲檢測物質(zhì)的參考標(biāo)準(zhǔn)ERMCZ-120來實現(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精度。檢測元素的檢出率在90%~113%之間。按照DINEN14902標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鎳和砷檢測檢出率應(yīng)在85%~115%之間、鉛在90%~100%之間、鎘在90%~110%之間。總之，上述檢測方法滿足了標(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，能夠正確檢測出有害顆粒元素。
可吸入顆粒物的檢測分析
在PM10中鉛，鎘，砷，鎳的消解分析時需要的是非常穩(wěn)健的、有著足夠檢測分析精度的、能夠提高重復(fù)再現(xiàn)檢測結(jié)果的檢測分析技術(shù)方法。利用歐洲標(biāo)準(zhǔn)的材料檢測物質(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)方法可靠的檢測出來。除此以外，它還對DIN14902標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析過程進行了優(yōu)化，能夠同時對多個樣本進行檢測。
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