电感耦合等离子体质谱法研究烟花爆竹PM_(2.5)中重金属的污染特征及生态健康风险

燃放烟花爆竹造成大气中PM_(2.5)浓度急剧上升,从而引起空气严重污染。全球大多数国家在重要时刻均有燃放烟花爆竹的习惯。但是,迄今为止烟花爆竹产生的PM_(2.5)中重金属的污染特征及生态健康风险研究仍不多见。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)结合地累积指数、潜在生态危害指数和健康风险模型等方法评价了北京烟花爆竹PM_(2.5)中重金属的污染程度、潜在生态危害和健康风险。样品首先使用纯化硝酸溶液在120℃下消解2 h;然后用超纯水稀释定容;最后使用ICP-MS进行测试。ICP-MS测试的元素包括As,Ba,Cd,Co,Cr,Cu,Fe,Mn,Ni,Pb,V和Zn。测试时样品中加入Rh作为内标元素,控制仪器信号漂移和信号衰减。研究结果表明:烟花燃放期烟花爆竹产生的PM_(2.5)浓度为(93±117)μg·m^(-3),超过国家标准二级浓度限值;燃放烟花爆竹对Cu,Cr,Ba,Pb,Zn和As等6种重金属的浓度影响更为显著,它们的浓度分别是研究背景值的17.8,16.6,8.1,5.8,1.8和1.3倍。烟花爆竹PM_(2.5)中重金属的地累积指数大小顺序为:Cu>Pb>Cd>Zn>As>Ba>Cr,Mn,Ni,Co,V,Fe;烟花燃放期重金属的污染主要来自于Cu,Pb和Cd,同时As,Zn和Ba也会造成中等强度的污染。除夕20:00至春节8:00烟花爆竹造成的污染较为严重,该时间段内污染程度在中等级别以上;除夕22:00—春节5:00污染严重,污染程度甚至可达强-极强级别。烟花爆竹PM_(2.5)中重金属的生态危害系数大小顺序为:Cd>Cu>Pb>As>Zn,Cr,Co,Ni,Mn,V,烟花燃放期重金属的潜在生态危害主要来自于Cd,Cu和Pb。除夕20:00—春节8:00燃放烟花爆竹产生的潜在生态危害程度在中等以上;春节00:00—4:00潜在生态风险严重,潜在生态危害程度可达极强。烟花爆竹PM_(2.5)中重金属对人体产生的HI值和ILCR值分别小于1和1×10-6,这表明现行的禁限放政策下燃放烟花爆竹不会对人体产生健康风险。

固相萃取-电感耦合等离子体质谱法测定地表高盐水体中的痕量稀土元素

基于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)建立测定地表高盐水体中痕量稀土元素的分析方法,提出UV/H_(2)O_(2)去除地表水体中有机物的新策略。地表水体中的溶解态稀土浓度极低,质量浓度在ng·L^(-1)数量级,分析测试非常困难。当水体中总溶解性固体超过1 g·L^(-1)时,样品直接测试会造成严重的质谱干扰,同时可能会导致雾化器、截取锥和样品锥阻塞。因此,测试高盐水体中的稀土元素需要先去除水体中的盐类。为提高测试的准确度,样品测试前通常需要对水体进行预富集以增加待测物质量浓度。但是,内陆地表水体中有机物浓度较高,在进行预富集的过程中有机物和稀土元素发生络合作用,使得溶解态稀土在富集时发生分异,对预富集工作也是一项挑战。首先在样品中加入H_(2)O_(2),将样品放入紫外消解系统中氧化去除水体中的有机物,消解后水体中有机碳的浓度可降低至0.5 mg·L^(-1)。然后采用NobiasPA1固相树脂对样品进行预富集,步骤如下:首先使用流速为2.2 mL·min^(-1)的硝酸,超纯水和醋酸铵缓冲液依次分别清洗预富集系统,去除预富集系统中可能残留的稀土元素;然后用流速为2.0 mL·min^(-1)的醋酸铵缓冲液、样品和醋酸铵缓冲液依次分别通过固相萃取柱,富集样品中的稀土元素并去除吸附在树脂柱上的盐类;最后使用流速为0.7 mL·min^(-1)的HNO_(3)溶液淋洗树脂柱并收集样品。ICP-MS测试样品时,选择^(115)In为内标校正基体效应。研究结果表明在pH 4.6±0.1的情况下,各稀土元素的检出限和空白值分别在0.34~22.0和0.34~12.9 ng·L^(-1)之间;稀土元素检出的相对标准偏差(n=5)<5%;稀土标准溶液的加标回收率在97%~101%之间。将该方法用于渤海海水、海河河口水体和西藏雅根错水体,加入Tm作为内标,样品的加标回收率在98%~101%,相对标准偏差(n=3)<5%。这说明该方法适用于地表高盐水体中溶解态稀土元素的定量分析。

2015—2020年春节期间燃放烟花爆竹对京津冀空气质量的影响

为研究燃放烟花爆竹对空气质量所产生的影响,基于2015—2020年春节期间京津冀地区PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3等大气污染物的浓度数据,利用自然邻域法、相对比值法和线性模拟法分别对大气污染物的时空分布特征以及烟花爆竹对大气颗粒物的贡献进行分析.结果表明:除2019年外,2015—2020年春节期间京津冀地区整体空气质量呈现轻度污染或中度污染,首要污染物为PM2.5,超标污染物为PM2.5和PM10.SO2、NO2、CO和O3这4种污染物受烟花爆竹燃放影响较小,其日平均质量浓度均未超过国家标准的二级限值.京津冀地区PM2.5和PM10的质量浓度分布呈现由北向南逐渐增高的趋势.在实施烟花爆竹禁、限放政策后,位于平原地区的城市空气质量显著提升,位于太行山—燕山地区的城市空气质量未见明显好转.PM2.5和PM10质量浓度在除夕18:00至21:00和初一0:00至1:00呈阶梯式上升趋势.此外,烟花爆竹对初一6:00至9:00颗粒物质量浓度的上升也具有一定贡献.燃放烟花爆竹对大气中PM2.5和PM10的影响从除夕18:00开始,持续长达30~40 h;对初一2:00的影响最大,贡献率分别高达57%和52%.2015—2020年,京津冀地区燃放烟花爆竹引起的PM2.5和PM10在除夕和初一的平均排放总量分别为3.64×106 kg和3.96×106 kg.禁放后,2020年燃放烟花爆竹引起的PM2.5和PM10的排放量显著降低,分别比高峰期时下降72%(2017年)和73%(2016年).

固相萃取ICP-MS测试太湖水体中的重金属

文章以中国第三大淡水湖太湖为研究对象,通过固相萃取及ICP-MS测试技术分析了太湖水体6种重金属含量.结果表明:太湖水体重金属污染严重,尤其Zn超标严重;ICP-MS灵敏度高,检出限低;分析元素精密度高,RSD<4.6%,同时可以得到较好的回收率,介于93.1%~108.8%之间,结果满意.