工作场所空气中锰及其化合物的火焰原子吸收测定法及其影响因素

发布时间：2020-01-10

　　摘要:以火焰原子吸收法测定工作场所空气中的锰及其化合物，并对操作进行优化和调整。方法线性范围0～2μg/mL，相关系数0.9997，最低检出限为0.07μg/mL，添加标样10μg/mL，加标回收率为98.4%，滤膜标样AK-QC203-2的相对标准偏差为0.45%。

　　关键词:锰;工作场所;空气;火焰原子吸收光度法

　　金属锰及其化合物广泛存在于锰铁冶炼、电焊条的制造与电焊作业以及锰矿石的开采、粉碎或干电池的生产等作业场所中，长期吸入含锰浓度较高的锰烟及锰尘而致慢性锰中毒是职业锰中毒的主要类型。锰主要以烟尘形式经呼吸道吸收，以离子(Mn3+)状态贮存于各器官细胞中。当细胞内锰浓度超过一定限度时，会损伤人体健康，甚至引起中毒。我国建立的工作场所空气中锰及其化合物的时间加权平均浓度(PC-TWA)为0.15mg/m3[1]。

　　工作场所空气中锰及其化合物的测定方法有原子吸收分光光度法、磷酸-高碘酸钾分光光度法[2]。分光光度法操作较为繁琐，所用试剂较多。本文应用火焰原子吸收法测定工作场所中锰及其化合物的含量。

　　1实验部分

　　1.1实验原理

　　空气中气溶胶态锰及其化合物用微孔滤膜采集，酸消解后，用乙炔-空气火焰原子吸收分光光度计在279.5nm波长下测定吸光度，进行定量[2]。

　　1.2试剂和材料

　　实验用水为去离子水，用酸为优级纯。硝酸，ρ20=1.42g/mL;盐酸，ρ20=1.18g/mL，高纯;高氯酸，ρ20=1.67g/mL;消化液:取100mL高氯酸，加入到900mL硝酸中;盐酸溶液，0.12mol/L:10mL盐酸加到990mL水中;硝酸溶液，0.16mol/L:10mL硝酸加到990mL;水中锰标准溶液:编号为102708，浓度为500μg/mL的锰标准溶液;锰标准使用液:取5.00mL锰标准溶液用1%酸溶液稀释定容至250mL容量瓶中，配成浓度为10μg/mL的锰标准使用液。滤膜锰质控样(编号AK-QC203，浓度(20.0±1.2)μg/张、(40±2.4)μg/张)。

　　1.3仪器和设备

　　原子吸收分光光度计:ICE3500系列美国赛默飞公司，备有火焰原子化器;锰空心阴极灯;空气采样器;滤料:微孔滤膜，孔径0.8μm，;电热板，具塞刻度管(10mL、25mL);烧杯(50mL)。

　　1.4样品的采集与保存

　　将微孔滤膜安装在采样夹内，以5L/min的速度，采集15min空气样品，将滤膜的接尘面朝里对折2次，放入清洁塑料袋或纸袋内，置于清洁的容器内运输和保存。

　　1.5分析步骤

　　1.5.1仪器工作条件

　　灯电流9mA，通带0.2nm，波长279.5nm，燃气流量:1.0L/min。

　　1.5.2样品处理

　　将采过样的滤膜放入烧杯中，加入5mL消化液，在电磁炉上加热消解，保持温度在200℃左右，待消化液基本挥发干时，取下稍冷后，用酸溶液溶解残渣，并定量转移入具塞刻度试管中，稀释至10.0～25.00mL，摇匀，供测定。

　　1.5.3标准曲线的绘制

　　取5只具塞刻度试管，分别加入0.00，0.20，0.50，1.00，2.00mL锰标准溶液，各加酸溶液至10.0mL，配成0.0，0.20，0.50，1.0，2.0μg/mL的锰浓度标准系列。将原子吸收分光光度计调节至最佳测定状态，按仪器工作条件分别测定标准系列，每个浓度重复测定3次，以吸光度均值对锰浓度(μg/mL)绘制标准曲线。

　　1.5.4样品测定

　　用测定标准系列的操作条件测定样品溶液和空白对照溶液，测得的样品吸光度值减去空白对照吸光度值后，由标准曲线得锰浓度(μg/mL)。

　　2结果与讨论

　　2.1实验条件的选择

　　2.1.1酸溶液的选择

　　按照GBZ/T300.17-2017中的要求，在样品处理及标准曲线的绘制过程中均使用0.12mol/L的盐酸溶液，但在实际操作过程，分别使用0.12mol/L的盐酸溶液和0.16mol/L硝酸溶液进行滤膜质控样品(20.0±1.2μg/张)的测定，测定结果表明，使用盐酸溶液的标样空白和样品空白明显高于使用硝酸的结果，使用盐酸的质控样测定结果为22.3μg/张，使用硝酸的质控样测定结果为21.1μg/张。分析原因是目前市售的优级纯盐酸杂质含量较高，故本实验选择0.16mol/L(1%)硝酸溶液。

　　2.1.2样品处理条件的控制

　　样品的消化温度的控制和消化终点的判断是样品消化前处理的2个关键点，本次实验样品处理的消化使用电磁炉加热，温度在消化前期保持在100℃左右再逐渐升高温度至200℃，若直接将样品放于200℃的电磁炉表面样品易因过热由澄清溶液变黑而影响检测结果。消化终点选择在样品剩余2mL左右且澄清无色时，切不可蒸干。

　　2.1.3仪器参数优化

　　本次实验通过调节原子吸收光谱仪的燃烧头角度和撞击球位置，并通过仪器自带的“优化参数”功能选择合适的燃气流量和燃烧头高度以获得最佳的吸光度，可以提高分析的精密度和准确度，下表为使用默认操作参数和优化参数后同一浓度的锰标准溶液的吸光度变化。本次实验在每次检测前都进行了仪器的操作参数优化。

　　2.2方法的线性及检测限

　　按照1.5.3的步骤绘制标准曲线，线性方程为y=0.27467x+0.0043。横坐标为锰浓度(μg/mL)，纵坐标为吸光度。曲线线性良好，线性范围0～2μg/mL，R=0.9997。用0.16mol/L(1%)硝酸空白溶液连续测定11次，计算结果标准偏差，以3倍的标准偏差为检出限，检出限为0.07μg/mL。

　　2.3样品的回收率及精密度

　　向浓度20μg/张的锰滤膜质控样中加入1mL浓度为10μg/mL锰标准溶液，按1.5步骤测定回收率，回收率结果为98.4%。

　　使用编号为AK-QC203-2，浓度为(40±2.4)μg/张的滤膜锰质控样，按1.5步骤进行测定，重复测定7次，测定的RSD为0.45%，符合工作场所空气GBZ/T300.17-2017中的要求。

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