大气中汞的测定方法

汞(Hg)为一种银白色液体金属，原子量200.59；相对密度13.546(20℃)；沸点357℃；熔点－38.87℃，是常温下唯一的液态金属。蒸气压在0℃为0.0407Pa；20℃为0.1600Pa；30℃为0.3866Pa。金属汞不溶于水及有机溶剂，易溶于稀硝酸中，可溶于类似脂类的物质。汞具有易蒸发的特性，尤其当其洒落在地面，形成无数小汞珠，蒸发面积增大，蒸发速度更快，造成空气污染。汞在空气中以蒸气态存在。

汞的污染多见于汞矿开采和冶炼，仪表制造(如温度计，压力计等)，电气器材制造与修理(如电流开关、整流器、荧光灯等)，冶金工业、氯碱工业、有机合成、防腐涂料、电池、塑料、染料等工业生产过程中可能有含汞粉尘或气溶胶。

汞为一种普遍存在的有毒物质。人在空气中汞浓度为1～30mg/m3时，数小时即可引起急性中毒，有头痛、头昏、乏力、失眠、多梦、发热等神经系统及全身症状。慢性中毒一般表现为神经衰弱症候群以及多梦、记忆力减退、情绪不稳、失眠等。在自然界，汞经过转化可变为有机汞，再经过食物链进入人体造成中毒。日本的“水俣病”就是由工业废水中汞的污染造成的一种“公害病”。

汞的测定方法很多，如双硫腙比色法沉淀比色法、碘化亚铜检气管法、试纸法、原子吸收光度法、以及中子活化法等。采用无焰冷原子吸收法，灵敏度高，准确性好，对有机汞的测定还用气相色谱法。

目前我国无火焰原子测汞仪已有五、六种型号可供选用，但灵敏度尚达不到大气监测的要求，需要进行富集，如用酸性高锰酸钾溶液吸收，然后还原成汞原子吸入无火焰原子吸收测汞仪定量测定，或者用银毛、金毛或金膜微粒采样，形成汞齐，而被富集，然后加热释放出汞，用无火焰原子吸收测汞仪进行定量。此法已作为测定居住区大气中汞的卫生检验标准方法(GB8914—88)。

一、金汞齐富集－测汞仪法〔1〕

(一)原理

空气中汞与金膜接触后生成金汞齐，然后在高温下定量释放出原子态汞，利用汞蒸气对波长253.7nm紫外光的吸收作用，进行定量。

(二)仪器

(1)金膜富集管内径5mm、长17cm的石英管，中间装有10mm长的金膜微粒(约0.45g)，两端用石英棉塞紧。

(2)空气采样器流量范围0.2～2L/min，流量稳定。使用时，用皂膜流量计校准采样系列在采样前和采样后的流量，流量误差应小于5%。

(3)汞富集－解吸器用800W电热丝绕成螺旋状线圈，其直径略大于富集管外径，通过调压器调节加热器的温度。

(4)净化管变色硅胶及活性炭管。

(5)干燥管高氯酸镁。

(6)汞蒸气发生管或小型冲击式吸收管。

(7)汞蒸气测定仪在波长253.7nm下，测汞蒸气。量程I测量范围为0.0006～0.06μg，适用于0.01～1μg/m3。量程Ⅱ测量范围0.006～0.6μg，适用于0.1～10μg/m3(采样体积为60L)。

(8)记录仪0～10mV。

(三)试剂

(1)金膜微粒称量0.2g氯金酸(HAuCl4·3H2O)溶于50ml水中，加入5g石英砂(50～80目)，搅拌均匀，在沸水浴上蒸干，然后装入石英管中，在管式电炉内加热到800℃，同时吹入净化空气，使氯金酸分解，在石英砂表面形成金膜薄层。

冷却后，置在干燥器中，装瓶备用。

(2)硫酸溶液 0.2mol/L。

(3)300g/L氯化亚锡溶液称量30g氯化亚锡(SnCl2·2H2O)溶于25ml盐酸中(若氯化亚锡在盐酸中难溶时，可加入少量锡粒助溶)，加水稀释至100ml，然后向溶液通入净化空气以去除本底汞。

(4)标准溶液准确称量1.3537g二氯化汞，溶于0.5mol/L硫酸溶液中，转移至1000ml容量瓶，并用硫酸溶液稀释至刻度。此溶液1.00ml含1mg汞。临用时用硫酸溶液稀释成1.00ml含0.1μg汞的标准溶液。

(四)采样

取一个金膜微粒富集管与采样器进气口相连接，以1L/min的流量，采气100L。记录采样时的温度和大气压力。

(五)分析步骤

按图8－1连接测汞仪的气路系统，检查气路不使漏气。调整富集和解吸的流量至0.8L/min。将测汞仪调至最佳测试条件，待仪器稳定后，即可进行测量。在测量之前，接通加热器电源，将加热器调至600℃。

1.绘制标准曲线和测定校正因子

(1)绘制标准曲线取6支试管，按下表制备标准系列管。

依次将各管标准溶液定量转移至汞蒸气发生瓶，并与富集管连接，

富集管插入汞富集－解吸器的“富集”孔内，将开关拨到“富集”档，富集时间调至2min。向汞蒸气发生瓶内加入0.3ml 20%氯化亚锡溶液，立即按下“启动”开关，仪器即自动进行富集，2min后自动停止。

取下汞富集管，将其插入“解吸”孔内，将开关拨到“解吸”档。解吸时间调到25s(根据气温等因素在20s～30s之间调整)。按下“启动”开关，仪器即自动进行解吸，可在记录仪上得到峰高(mm)。测得标准系列各浓度点的吸光度或峰高，每个浓度点重复三次测定，得吸光度或峰高平均值。以汞含量(μg)为横坐标，平均吸光度或峰高(mm)为纵坐标，绘制标准曲线，并计算回归线的斜率。以斜率倒数作为样品测定的计算因子Bs(μg)或(μg/mm)。

(2)测定校正因子在测定范围内，可用单点校正法求校正因子。在样品测定同时，分别取试剂空白溶液和与样品汞浓度相接近的标准溶液，按绘制标准曲线中所述的操作步骤，测得试剂空白溶液和标准溶液的吸光度或峰高，重复做三次，测得吸光度或峰高(mm)的平均值，由下式求校正因子：

式中f——校正因子，μg或μg/mm；

c s——标准溶液含汞量，μg；

h s——标准溶液平均吸光度或峰高，mm；

h0——空白溶液平均吸光度或峰高，mm。

(3)样品测定将采好样的富集管插入汞富集—解吸器的“解吸”孔，富集－解吸器的开关拨至“解吸”档，以下按标准曲线绘制的“解吸”步骤测定样品管的吸光度或峰高(mm)。

在每批样品测定同时，取未采样的富集管，按相同的操作步骤作试剂空白的测定。

(六)计算

1.标准曲线法

式中c——空气中汞的浓度，mg/m3；

h——样品管的吸光度或峰高，mm；

h0——试剂空白管的吸光度或峰高，mm；

B s——用标准溶液绘制标准曲线得到的计算因子，μg或μg/mm；

E s——由实验确定的金膜富集管对汞的平均富集和解吸效率。

V0——换算成标准状况下的采样体积，L。

2.单点校正法

式中f——校正因子μg或μg/mm。

其他符号同上式。

(七)说明

(1)方法灵敏度6×10－4μg可产生1%吸收。

(2)方法检出限为3×10－5mg/m3，线性范围为0.0006～0.06μg。测定范围：采样体积以100L计，可测浓度范围为5×10-5～1×10－3mg/m3。

(3)精密度和准确度对于35ng汞重复6次测定，相对标准差小于1%。富集管对汞的吸收效率为94%～100%。

(4)干扰和排除苯和丙酮等有机蒸气也能吸收253.7nm的紫外线，但这些有机蒸气不被金膜微粒吸收。如富集管被油雾、水汽所污染，使富集和解吸不完全，此时可对富集管进行再生，方法是将受污染的富集管进行高温“解吸”，以便获得再生。

二、高锰酸钾氧化－测汞仪法

(一)原理

空气中汞被酸性高锰酸钾溶液吸收后氧化成汞离子，汞离子被氯化亚锡还原成原子态汞，利用汞蒸气对波长353.7nm紫外光的吸收，进行定量。

(二)仪器

(1)普通型气泡吸收管有10ml刻度，体积应校正。

(2)空气采样器流量范围0.2～1L/min，流量稳定。使用时，用皂膜流量计校准采样系列在采样前和采样后的流量，流量误差应小于5%。

(3)无油空气压缩机或空气钢瓶。 (4)净化管变色硅胶及活性炭管。

(5)干燥管高氯酸镁。