李 燕 張巖松 劉 君 張春民 丁春光

國家安全生產監(jiān)督管理總局 職業(yè)安全衛(wèi)生研究中心

在職業(yè)衛(wèi)生檢測中，樣品前處理是一個復雜且重要的步驟。工作場所空氣中存在的重金屬有害物質，對人體的危害極大，準確選擇重金屬檢測前處理方法對于正確評價工作場所職業(yè)病危害因素的危害程度、保護勞動人民的身體健康，有著重要意義。

查閱文獻資料表明，工作場所空氣中重金屬消解最常用的方法有：電熱板消解法，微波消解法，全自動石墨消解法等。

我國國家標準方法采用的是電熱板消解法[1-2]，電熱板消解法是《工作場所空氣有毒物質測定》（GBZ/T 160-2004）所推薦使用的方法[1]，具有準確度高，重現性好，能夠準確測量樣品中的重金屬。微波消解具有速度快，空白值低，降低勞動強度的優(yōu)點；缺點是樣品分解完成后，需配合電熱板將樣品中的酸趕盡，趕酸時易對實驗室環(huán)境造成污染、對實驗室工作人員身體健康造成傷害。全自動石墨消解可以說是電熱板的升級產品，該方法可以自動添加消解試劑，加熱均勻、批處理量大，同時可以通過設置消解程序實現消解過程的遠程控制，被廣大分析工作者推崇。

1 重金屬樣品的采集

工作場所空氣中重金屬的采樣依據《工作場所空氣中有害物質監(jiān)測的采樣規(guī)范》（GBZ 159-2004），介質選用微孔濾膜。采集時，使用采樣泵以流量5L/min，采樣時間15min對工作場所空氣中重金屬的現場進行采樣。在采集完成后，將樣品保存在清潔的樣品袋中，置于潔凈的容器內運輸和保存，并帶回實驗室檢驗分析、測定。

2 樣品前處理方法

采集后的重金屬樣品，要先進行前處理，前處理是將采集待測元素的介質消解轉化為無機離子，針對待測元素采集介質的性質和種類，選擇合適的前處理方法，此過程是獲得準確測定結果的重要步驟。

2.1 電熱板消解法

電熱板消解法是指使用化學試劑和電加熱對樣品進行消解，在重金屬樣品中加入硝酸、高氯酸等適量的氧化性強酸，通過加熱破壞樣品中混雜的有機物成分，將固體樣品轉化為不揮發(fā)的液體樣品，最終形成穩(wěn)定的無機化合物用于實驗分析。此法的優(yōu)點是設備簡單，適合處理大量樣品，是一種應用較廣的重金屬前處理方法；缺點是電熱板板面加熱不均勻、整個過程需人工操作易對環(huán)境和操作者帶來危害。該電熱板消解法是目前大多數實驗室經常采用的重金屬樣品前處理方法，故被廣泛應用于職業(yè)衛(wèi)生檢測工作中，是重金屬樣品消解最經典的方法。

2.2 微波消解法

微波消解法是結合微波快速加熱和密閉高壓消解的一種樣品前處理技術，是在密閉和高壓情況下對樣品進行消解，其原理是在樣品中加入適量的酸，在微波電場的作用下，通過分子產生高速的碰撞和摩擦而產生高熱，從而使樣品在短暫的時間內被消解，使重金屬元素以離子的狀態(tài)存在于試液中。該方法優(yōu)點是耗時短、酸消耗量少，從而大大節(jié)約試劑，同時減少樣品的沾污、酸霧和污染，提高測定結果的準確性。不足之處是沒有實現全自動化，樣品微波消解后仍須趕酸定容，不適合大批量樣品的分析。

金偉等人用微波消解法對車間空氣中金屬錳、鋅前處理[3]，結果表明該方法對車間空氣中金屬錳、鋅的預處理能夠節(jié)省時間、能源、試劑和人力，實驗結果具有較高的準確度和精密度。呂蓓華等人用微波消解法對車間空氣中金屬鉻、鎳前處理[4]，結果表明此消解方法酸試劑用量少，節(jié)省時間，消解完全，精密度高，可以滿足職業(yè)衛(wèi)生日常檢測工作的需要。

2.3 全自動石墨消解法

全自動石墨消解法原理與電熱板相同，該方法優(yōu)勢在于可以通過設置消解程序實現消解過程的遠程控制和全自動化，避免了人工操作不當帶來的誤差，既節(jié)省了人力，又減少了酸霧對實驗人員健康的危害，且適合大批量樣品的分析。缺點是用酸量較多，易造成環(huán)境污染，儀器成本較高。

朱樂杰[5]等使用全自動石墨消解儀結合電感耦合等離子體測定環(huán)境空氣顆粒物中鎘和鉛的方法，該方法的相關系數均大于0.9999，濾膜標準品測量值結果與標準值一致，鎘和鉛的加標回收率分別為89%～94%和89%～95%，滿足分析要求。 陳江[6]使用智能石墨消解對采集的廢氣樣品進行消解處理，測定樣品中銅、鎳、鉻、鉛等4種重金屬的含量，各元素的檢出限如下：銅、鎳、鉻的檢出限均為0.006mg/m3，鉛的檢出限為0.025mg/m3，回收率為98.4%～100%，精密度為1.7%～3.4%（n=6）。結果表明，全自動石墨消解能將重金屬樣品消解完全，回收率、精密度均能達到測試要求，能為職業(yè)病危害因素檢測提供更環(huán)保、準確、真實的數據，適用于職業(yè)衛(wèi)生檢測工作的要求，是一個值得推廣的新技術、新方法。

3 結論

在選用樣品的前處理方法時，應結合試樣和待測元素的性質、定量方法等因素綜合考慮。前處理方法不是相互獨立的，有的時候需要兩種或幾種方法聯合運用才能取得最理想的結果。電熱板消解的前處理方法可應用于工作場所空氣中大多數金屬元素測定，操作運行成本低，但消耗時間較長，在精密度和準確度上稍劣于微波消解法和全自動石墨消解法。微波消解是目前國內外比較流行的一種消解方法，但仍需人工趕酸。全自動石墨消解是在國標方法的基礎上優(yōu)化改進，實現了集加酸、消解、趕酸、定容功能于一體的自動化，克服了傳統方法易受污染的弊端，在重金屬檢測的前處理中已經得到了廣泛的應用。

在職業(yè)衛(wèi)生檢測中，工作場所樣品前處理的方法及分析儀器必將更加普及，應用更加廣泛。今后樣品的前處理方法正朝著高穩(wěn)定性、高分析精密度、高智能化和更低的分析成本的方向發(fā)展，逐步實現用綠色環(huán)保的消化劑代替?zhèn)鹘y強酸強堿消化劑、用低溫消解代替高溫消解，解決傳統消解方式存在的環(huán)境污染問題和安全隱患。