本发明涉及一种工作场所空气中铍及其化合物浓度的测定方法。
背景技术：
铍及其化合物主要用于制造特种钢材，用于核动力工程、火箭和飞机的制造。铍合金同时也广泛应用于电子工业和仪器仪表零件的生产。因此在冶炼、采矿、特种材料制造、无线电器材和仪表零件的生产等领域，铍作为一种毒性较强的职业危害因素往往为人们所关注。由于铍及其化合物的毒性极强，即使是极少量也会因接触、呼吸等方式对人体皮肤、粘膜产生刺激，诱发结膜、角膜发生炎症，引起肺气肿、肺炎等职业伤害，吸入较高含量的铍会直接中毒致死。更为严重的是铍不仅毒性强而且持续作用时间长，长期接触痕量的铍也会使人中毒。因此目前铍及其化合物已被列入《gbz2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素》，控制限值pc-twa仅为0.0005mg/m3。
目前测定工作场所空气中铍及其化合物一般都依据《工作场所空气有毒物质测定铍及其化合物》（gbz/t160.3-2004），该标准的测定方法仅列入了“桑色素荧光分光光度法”，其主要原理为：空气中铍及其化合物用微孔滤膜采集，经消解后，铍离子与桑色素反应生成黄绿色荧光络合物，测量荧光强度，进行定量。
该方法消解步骤特别复杂繁琐，首先需要高氯酸消解液进行消解，用盐酸溶液溶解残渣，转移定容后加入氢氧化钠溶液并摇匀，进行离心处理10分钟。在上清液中加入刚果红试纸，用盐酸溶液调节至试纸由鲜红转为紫红色；加入缓冲液和edta二钠溶液，摇匀；临测定荧光强度前，加入桑色素溶液，定容摇匀；于1h内测量荧光强度，并换算铍及其化合物的浓度。
实际生产中，工业场所中铍及其化合物的含量很低，溶液浓度往往只有0.01-0.1μg/ml，繁琐的操作根本无法保证痕量铍测定的准确性和稳定性，这对从事含有铍及其化合物的生产现场作业人员的健康来讲是非常可怕的，也是无法满足职业卫生管理要求的。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种工作场所空气中铍及其化合物浓度的测定方法，本方法克服了传统测定方法的缺陷，能够简便快速准确地测定铍及其化合物的浓度，有效提高测定效率，抗干扰能力强，具有较高的灵敏度和精密度，提升了测定的准确性和稳定性，为满足职业卫生管理提供了技术保证。
为解决上述技术问题，本发明工作场所空气中铍及其化合物浓度的测定方法包括如下步骤:
步骤一、样品采集，将装好微孔滤膜的采样夹在采样点以5l/min的流量采集15min空气样品或以1l/min的流量采集2～8h空气样品；
步骤二、采样后，从采样夹上拆除微孔滤膜，并将微孔滤膜的接尘面向内对折两次，放入清洁塑料袋或纸袋内，置于清洁的容器内运输和保存，同步进行空白试验；
步骤三、样品预处理，采样后的微孔滤膜置于烧杯中，加入100ml纯水和1+1的硝酸消解液10ml，缓慢加热消解，确保消解液不沸腾的情况下，缓慢加热至近干；取下冷却，反复进行该过程，直至试样溶液颜色变浅或稳定不变；冷却后加入1+1硝酸溶液，补充纯水，继续加热使得残渣溶解，加入纯水定容，使溶液保持1%（v/v）的硝酸酸度；
步骤四、采用等离子光谱仪分析样品溶液中铍及其化合物的含量，设定等离子光谱仪的等离子体光源发射功率为1200w、观测高度为感应线圈上方10mm、辅助气流量为1.5l/min、等离子气流量为15l/min、进样方式为蠕动泵进样、提升速度为1.0ml/min、积分时间为15s、波长为313.042nm；测得样品溶液中铍及其化合物的含量为m；
步骤五、空气中铍及其化合物的浓度计算，将实际采样体积换算成标准采样体积：
其中：v0为标准采样体积，v为实际采样体积，t为采样点温度，p为采样点的大气压；
步骤六、计算空气中铍及其化合物的浓度：
其中：c为空气中铍及其化合物的浓度，m为样品溶液中铍及其化合物的含量，v0为标准采样体积。
由于本发明工作场所空气中铍及其化合物浓度的测定方法采用了上述技术方案，即本方法通过微孔滤膜采集空气样品，采样后微孔滤膜的接尘面向内对折两次并放入清洁塑料袋或纸袋内；采样后的微孔滤膜置于烧杯中，加入硝酸消解液缓慢加热消解，确保消解液不沸腾的情况下，缓慢加热至近干，反复进行直至溶液颜色变浅或稳定不变。冷却后加入硝酸溶液，继续加热使得残渣溶解，最后加入纯水定容，使溶液保持1%的硝酸酸度；优化等离子光谱仪的分析参数，测得样品溶液中铍及其化合物的含量，根据样品溶液中的铍浓度和实际采样体积即可换算出工作场所中铍及其化合物的浓度。本方法克服了传统测定方法的缺陷，能够简便快速准确地测定铍及其化合物的浓度，有效提高测定效率，抗干扰能力强，具有较高的灵敏度和精密度，提升了测定的准确性和稳定性，为满足职业卫生管理提供了技术保证。
具体实施方式
本发明工作场所空气中铍及其化合物浓度的测定方法包括如下步骤:
步骤一、样品采集，将装好微孔滤膜的采样夹在采样点以5l/min的流量采集15min空气样品或以1l/min的流量采集2～8h空气样品；
步骤二、采样后，从采样夹上拆除微孔滤膜，并将微孔滤膜的接尘面向内对折两次，放入清洁塑料袋或纸袋内，置于清洁的容器内运输和保存，同步进行空白试验；
步骤三、样品预处理，采样后的微孔滤膜置于烧杯中，加入100ml纯水和1+1的硝酸消解液10ml，缓慢加热消解，确保消解液不沸腾的情况下，缓慢加热至近干；取下冷却，反复进行该过程，直至试样溶液颜色变浅或稳定不变；冷却后加入1+1硝酸溶液，补充纯水，继续加热使得残渣溶解，加入纯水定容，使溶液保持1%（v/v）的硝酸酸度；
步骤四、采用等离子光谱仪分析样品溶液中铍及其化合物的含量，设定等离子光谱仪的等离子体光源发射功率为1200w、观测高度为感应线圈上方10mm、辅助气流量为1.5l/min、等离子气流量为15l/min、进样方式为蠕动泵进样、提升速度为1.0ml/min、积分时间为15s、波长为313.042nm；测得样品溶液中铍及其化合物的含量为m；
步骤五、空气中铍及其化合物的浓度计算，将实际采样体积换算成标准采样体积：
其中：v0为标准采样体积，v为实际采样体积，t为采样点温度，p为采样点的大气压；
步骤六、计算空气中铍及其化合物的浓度：
其中：c为空气中铍及其化合物的浓度，m为样品溶液中铍及其化合物的含量，v0为标准采样体积。
工作场所空气中铍及其化合物测定的关键技术是1）能够采用比较合适的消解技术和消解条件，以便将微孔滤膜中各种形态的铍及其化合物较为完全彻底的消化分解，以便快速准确地掌握其中铍的有害化学物质的含量；2）能够采用比较简便快捷的技术用于消解液中铍及其化合物的分析，从而准确稳定地分析痕量铍的含量。
在样品消解过程中，现有技术使用高氯酸进行消解，并用盐酸溶解残渣，还需用盐酸、氢氧化钠反复调节酸度，期间还要进行离心处理。其原因就是铍-桑色素络合物的荧光强度与溶液酸碱度有关，必须确保在0.08～0.12mol/l氢氧化钠溶液介质，才能保证荧光强度最大、最稳定。本方法采用等离子光谱检测技术，对酸度要求较低；同时通过优化消解酸的种类及酸度，可以保证微孔滤膜中铍的样品充分彻底的得到消解洗脱。
在样品分析过程中，由于铍的传统分析方法（分光光度法）存在操作较为复杂，酸度掌握精度要求较高的缺点，本方法利用等离子光谱快速简便、灵敏度高、选择性好的优点，特别是较高的分析精度和较强的抗干扰能力，对样品溶液中的铍进行准确快捷的测定。
本方法克服了传统方法操作复杂繁琐、酸度控制要求较高的缺点，能够简便快速准确地分析职业卫生生产岗位中危害人体健康的铍及其化合物的浓度，分析效率提高一倍以上，并且对测定操作人员的技术要求也大幅降低，明显提升了工作场所中铍及其化合物测定的准确性和稳定性，为满足职业卫生管理提供了技术保证。
本方法抗干扰能力强，具有较高的灵敏度和精密度。1）与现有的桑色素荧光分光光度法技术相比，本方法抗干扰能力明显增强；采用传统方法，100μg以上的fe3+、10μg以上ca2+和mg2+就会对显色造成干扰，而环境中铁、钙、镁都是非常常见的元素。而等离子光谱检测技术测定铍，仅存在铈和钽的光谱干扰，常见元素均不干扰对铍的测定。2）与现有的桑色素荧光分光光度法技术相比，本方法的灵敏度和精密度更高；传统的分光光度法对铍的检测灵敏度仅能达到0.001mg/l，而利用等离子光谱法分析灵敏度可以达到0.0004mg/l，灵敏度提升4倍以上；分光光度法对铍的检测精密度一般在3.9%-7.5%，而利用等离子光谱法，分析精密度可以控制在2%左右，较传统方法也提升较多。
采用本方法对某工作场所空气中的铍及其化合物进行采样分析，对铍的检测精密度、准确度和线性范围进行了试验。按照本方法处理样品并分析，本方法的相对标准偏差保持在1％以内的水平，消解液的加标回收率均保持在95%～104%之间，本方法保持较好的线性关系，证明本方法具有较为理想的实用效果。
具体试验数据如下：
1）、本方法的标准曲线
配制0μg/l、50μg/l、100μg/l、200μg/l、300μg/l、400μg/l的铍标准溶液，进行分析，根据光谱强度进行定量。得到相关系数r＝0.9996、截距a＝192.8、斜率b＝116.7，可见本方法保持较好的线性关系，完全可以满足工作场所空气中的铍及其化合物测定的浓度范围。
2）、本方法的精密度
3）、加标回收率
由上述两表可见，本方法的精密度和准确度都符合职业卫生检测标准要求，技术指标高于传统检测方法。通过实际检测，本方法具有较为理想的实际应用效果，以对工作场所空气中铍作出准确的测定，从而确保从业人员的身体健康。