《PM2.5中金属元素走航监测系统技术要求及监测规范》编制说明

1《PM2.5中金属元素走航监测系统技术要求及监测规范》（征求意见稿）编制说明《PM2.5中金属元素走航监测系统技术要求及监测规范》编制组21任务来源 32标准制定必要性与编制原则 32.1必要性说明 32.1基本原则 43主要工作过程 44国内外相关标准研究 55主要技术内容及说明 错误！未定义书签。6规范验证情况 66.1规范验证方案及实施情况 66.1.1规范验证方案 66.1.2规范验证实施情况 76.2.规范验证结果 76.2.1线性度 76.2.2方法检出限 106.2.3精密度 116.2.4正确度 126.2.524H零点漂移 126.2.624H跨度漂移 136.2.7全程空白 157标准实施的环境效益与经济技术分析 错误！未定义书签。8标准实施建议 169征求意见处理情况说明（送审稿） 错误！未定义书签。10技术审查工作情况说明（报批稿） 错误！未定义书签。3《PM2.5中金属元素走航监测系统技术要求及监测规范》编制说明中国环境监测总站、上海磐合科学仪器股份有限公司、中华环保联合会VOCs污染2标准制定必要性与编制原则化石燃料的高温燃烧，其他高温燃烧工业及有色金属接采样得到的样品中的99.9%的氧气和氮气置换为氩气，以便适用于后续ICP-MS直接检测需求。该方法结合ICP-MS检测灵敏度高的特点，为实现现场大气环境中的元素4可操作性。本规范的目的在于建立可操作的PM2.5中金属3主要工作过程析了国内外仪器厂家的资料以及基于质谱技术检测金属元素的相关文献，编制起草了5较多的有AAS法、ICP-AES法、ICP-MS法和XRF法等。上述仪器设备成熟，测试结数元素，测定分析物浓度可低至纳克/升(ng/L)或万亿分之几(ppt)的水平。相较而言，ICP-MS法在性能方面具有非常明显的优势，普及处理（需要使用硝酸等强酸再将样品（多数已转化为溶液形态）送入不同的仪器设素30余种，且无需样品前处理，设备相对简单。但由于其灵敏度和检测限的制约，对65.1规范验证方案及实施情况本次编制规范验证的方案使用气体样品置换装置与电感耦合等离子体质谱仪表1线性度测定标准溶液浓度元素线点1(μg/L）线点2(μg/L）线点3(μg/L）标准曲线点4(μg/L）线点5(μg/L）线点6(μg/L）线点7(μg/L）K026.74053.366.7Ca026.74053.366.7Cd03.36.720Cr03.36.720Zn026.74053.366.7Mn03.36.720Co03.36.720Ni03.36.7207Cu03.36.720As03.36.720Ba03.36.720Pb03.36.720Al026.74053.366.7Fe026.74053.366.7V03.36.72003.36.72003.36.720Ag03.36.720------03.36.720（2）方法检出限。在空气进样口前端加上高效过滤器，直接进空白气体样品，采（3）精密度。在空气进样口前端加高效过滤器，同时加标高中低三种不同浓度标（4）正确度。在空气进样口前端加高效过滤器，同时加标高中低三种不同浓度标（5）24h零点漂移。进行空白测试，测试初始值，取3次平均值，待24小时后再次（7）全程空白。将颗粒物采样切割器更换为高效过滤器，且高效过滤器满足性能搭建并调试大气颗粒物直接进样的ICP-MS系统8表2线性度测定结果元素标准曲线点（ug/L）1234567Al标准物质标称值026.6740.0053.3366.6780.00标准物质实测值0.0024.0537.8052.1667.1982.71曲线方程f(x)=246.7631*x+9.3333相关系数R0.996K标准物质标称值026.674053.3366.67标准物质实测值0.0024.5737.4652.0666.4883.25曲线方程f(x)=1152.7095*x+30610.7822相关系数R0.996Ca标准物质标称值026.674053.3366.67标准物质实测值0.0024.6437.8352.3466.4182.95曲线方程f(x)=126.7362*x+205.6684相关系数R0.997Fe标准物质标称值026.674053.3366.67标准物质实测值0.0024.5937.4052.6066.4083.10曲线方程f(x)=233.4677*x+20.3334相关系数R0.996Zn标准物质标称值026.674053.3366.67标准物质实测值0.0024.8938.0052.7566.3482.57曲线方程f(x)=3254.0863*x+55.0001相关系数R0.997标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.789.4820.64曲线方程f(x)=2528.0543*x+4.8333相关系数R0.997V标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.759.3720.70曲线方程f(x)=6060.9942*x+4.3333相关系数R0.996Cr标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.716.049.4720.71曲线方程f(x)=8574.7953*x+4363.5957相关系数R0.996Mn标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.766.0820.53曲线方程f(x)=6099.3429*x+31.50009相关系数R0.997Co标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.786.089.4720.75曲线方程f(x)=12016.0962*x+4.8333相关系数R0.996Ni标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.766.109.3820.70曲线方程f(x)=3403.3574*x+60.5002相关系数R0.996Cu标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.809.4320.74曲线方程f(x)=8762.1913*x+23.6667相关系数R0.996As标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.826.139.4620.53曲线方程f(x)=1287.4509*x+372.0056相关系数R0.997Ag标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.003.456.53曲线方程f(x)=6809.0814*x+1.3333相关系数R0.999Cd标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.846.179.4620.63曲线方程f(x)=4336.6541*x+1.1667相关系数R0.997标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.776.109.5620.59曲线方程f(x)=9382.1203*x+760.6900相关系数R0.996标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.876.219.5920.58曲线方程f(x)=9863.3693*x+1.1667相关系数R0.997Ba标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.836.069.5220.64曲线方程f(x)=4574.7607*x+0.5000相关系数R0.996Pb标准物质标称值03.336.6720标准物质实测值0.002.846.249.6120.50曲线方程f(x)=36338.9897*x+29.8334相关系数R0.998MDL=t(n−1,0.99)×S（1）表3统计了参与规范验证设备方法检出限测试结果。根据验证测试结果，不考虑干扰较高的K、Ca元素，ICP-MS的方法检出限范围分别为0.01-0.2表3方法检出限测试结果元素方法检出限（ng/m3）Al0.09KCaTi0.01V0.01Cr0.22Mn0.01Fe0.17Co0.01Ni0.02Cu0.01Zn0.02As0.27Ag0.01Cd0.010.060.01Ba0.01Pb0.01 RSD=（2）x——测量结果的平均值，ng/m3；表4统计了规范验证设备的紧密度测试结果。由表4可见，ICP-MS的精密度为元素低浓度(μg/L）中浓度(μg/L）高浓度(μg/L）Al26.753.3K26.753.3Ca26.753.3Ti6.70.9%200.9%V6.7200.5%Cr6.7200.8%Mn6.7200.5%Fe26.753.30.7%Co6.7200.6%Ni6.70.8%200.8%Cu6.70.9%0.7%200.4%Zn26.753.30.7%As6.7200.8%Ag6.70.8%0.6%200.8%Cd6.70.7%0.6%200.8%6.70.9%200.8%6.7200.4%Ba6.70.7%200.7%Pb6.7200.5%XX——标准物质浓度值，ng/m3。表5正确度测试结果Al26.72.8%53.37.4%11.0%K26.79.7%53.37.4%Ca26.753.35.5%9.8%Ti6.75.0%209.6%V6.72.2%2.4%208.0%Cr6.73.6%207.7%Mn6.74.4%207.5%Fe26.753.32.8%6.7%Co6.72.2%206.2%Ni6.7205.9%Cu6.72.7%0.5%203.8%Zn26.715.8%53.33.3%5.2%As6.70.0%2.5%205.6%Ag6.75.3%7.2%205.0%Cd6.70.4%203.4%6.72.4%206.7203.7%Ba6.72.9%205.5%Pb6.72.9%200.2%校准操作取3次均值，计算两次均值的差值ZDi=Z(i+1)-Zi具体测试：进行空白测试实验，测试初始值，取3次平均值，待24小时后再次测量（期间无维护和校准操作取3次均值，计算两次均值的差值。重复上述操作7次。汇总仪器的测试数据，取最大值作为零点漂移范围表6统计了规范验证设备的24H漂移度测试结果。结果可见，不Ca元素，ICP-MS的24h零点漂移分别为0.01-0.83表624H漂移测试结果元素最大差值（ng/m3）Al0.02KCa4.90Ti0.01V0.01Cr0.83Mn0.01Fe0.32Co0.01Ni0.01Cu0.01Zn0.17As0.71Ag0.01Cd0.010.650.01Ba0.01Pb0.01后再次测量（期间无维护和校准操作取3次均值，计算两次均值的差值。重复上述MDi=M（i+1）-Mi（5）漂移值要高于其他元素，此外高浓度漂移值要大于表724H跨度漂移测试结果元素标准浓度(ng/m3)最大差值(ng/m3)Al64079.032045.8K64076.932031.9Ca64074.832042.9Ti22.6VCr21.0Mn20.1Fe64078.932041.0Co21.1Ni20.8Cu2