AEROSOL KHÍ QUYỂN: KIM LOẠI NẶNG VÀ THÀNH PHẦN CHỦ YẾU

Các hạt có thể bắt nguồn từ nhiều nguồn, cả tự nhiên và công nghiệp. Ngoài ra, chúng có thể thải ra các chất ô nhiễm chính hoặc được hình thành trong bầu không khí như các chất ô nhiễm thứ cấp từ khí sơ cấp. Nguồn tự nhiên bao gồm bụi gió thổi, bụi nước biển, núi lửa và cháy rừng. Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, trong các nhà máy điện hoặc động cơ xe hơi, là một nguồn chính của các hạt bụi từ hoạt động của con người. Điều này tạo ra không chỉ khói mà còn các hạt mịn hơn là kết quả của phản ứng trong khí quyển của các khí phát thải từ đốt cháy nhiên liệu. SO2 và NOx có thể phản ứng trong không khí để tạo ra các hạt có chứa sulfat và nitrat. Nhiều hoạt động khác cũng tạo ra ô nhiễm hạt: luyện kim, chế biến kim loại, sản xuất xi măng, sản xuất nông nghiệp, khai thác đá, xây dựng, vv. Các hạt có thể thay đổi đáng kể kích thước và thành phần hóa học, tùy thuộc vào nguồn gốc của chúng. chúng có thể mở rộng đường kính từ hạt mịn < 0.1 μm vào các phân tử lớn > 100 μm. Nói chung, các hạt lớn hơn (> 2 μm) có nguồn gốc từ các nguồn tự nhiên như: bụi, gió thổi và bụi biển.

3.8 AEROSOL KHÍ QUYỂN: KIM LOẠI NẶNG VÀ THÀNH PHẦN CHỦ YẾU 3.8.1 Giới thiệu.

Aerosol là một thuật ngữ chung dùng để chỉ các hạt rắn hoặc các giọt chất lỏng lơ lửng trong không khí Định nghĩa của thuật ngữ liên quan được đưa ra trong bảng 3.11

Bảng 3.11: Các khái niệm liên quan đến aerosol khí quyển.

Thuật ngữ Định nghĩa

Aerosol Chỉ các hạt nhỏ của các giọt chất lỏng trong không khí

Smoke Tro, muội than và đá mạt thải ra từ quá trình đốt

Haze Chỉ các hạt nhỏ (nhỏ hơn một vài micron đường kính) gây giảm

tầm nhìn

Mist Chỉ các giọt nhỏ gây giảm tầm nhìn (tầm nhìn> 1 km)

Fog Chỉ giọt nước làm giảm đáng trong tầm nhìn (tầm nhìn <1 km)

Các hạt có thể bắt nguồn từ nhiều nguồn, cả tự nhiên và công nghiệp Ngoài ra, chúng có thể thải ra các chất ô nhiễm chính hoặc được hình thành trong bầu không khí như các chất

ô nhiễm thứ cấp từ khí sơ cấp Nguồn tự nhiên bao gồm bụi gió thổi, bụi nước biển, núi lửa và cháy rừng Quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, trong các nhà máy điện hoặc động cơ xe hơi, là một nguồn chính của các hạt bụi từ hoạt động của con người Điều này tạo ra không chỉ khói mà còn các hạt mịn hơn là kết quả của phản ứng trong khí quyển của các khí phát thải từ đốt cháy nhiên liệu SO2 và NOx có thể phản ứng trong không khí

để tạo ra các hạt có chứa sulfat và nitrat Nhiều hoạt động khác cũng tạo ra ô nhiễm hạt: luyện kim, chế biến kim loại, sản xuất xi măng, sản xuất nông nghiệp, khai thác đá, xây dựng, vv Các hạt có thể thay đổi đáng kể kích thước và thành phần hóa học, tùy thuộc vào nguồn gốc của chúng chúng có thể mở rộng đường kính từ hạt mịn < 0.1 m vào các phân tử lớn > 100 m Nói chung, các hạt lớn hơn (> 2 m) có nguồn gốc từ các nguồn tự nhiên như: bụi, gió thổi và bụi biển

Cả hai thành phần kích thước hạt và thành phần có vai trò quan trọng trong việc xác định ảnh hưởng sức khỏe của các hạt vật chất đường kính hạt > 10μm không xâm nhập vào hệ

hô hấp, chúng được loại bỏ ở vùng mũi Hạt <10μm có thể được giữ lại trong hệ thống hô hấp được gọi là inhalable Những hạt này có thể xâm nhập ngoài thanh quản vào khu vực khí quản-phổi Hạt < 2.5μm có thể xâm nhập vào khu vực phổi, bao gồm các tiểu phế quản và phế nang, và chúng được gọi là hô hấp bởi vì ảnh hưởng tiềm tàng đến sức khỏe của các hạt nhỏ hơn, các trạm quan trắc chất lượng không khí hiện nay đo các phần inhalable (<10μm), được gọi là PM10, sử dụng thiết bị lấy mẫu thiết kế đặc biệt Trong quá khứ, hầu hết các trạm đo tổng bụi lơ lửng (TSP), còn được gọi là _ các hạt vật chất (SPM) Phần lớn tiêu chuẩn chất lượng không khí được xác định trong các điều khoản

của PM10 Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh quốc gia Hoa Kỳ (NAAQS) cho

PM10 là 150 µgm-3 và 50 µgm-3 trung bình 24 giờ và trung bình một năm (Phụ lục III) Bởi vì các hạt nhỏ hơn 2.5μm (PM2.5) thâm nhập sâu vào phổi hơn PM10, EPA Hoa Kỳ đang đề xuất việc giới thiệu các tiêu chuẩn PM2.5 Các tiêu chuẩn đề xuất PM2.5 là 50µgm

-3 và 15µgm-3 trung bình 24 giờ và trung bình một năm

Các hạt có thể gây hại cho mình hoặc có thể phối hợp hiệu quả để tăng tác dụng độc hại trong các chất ô nhiễm khác Mức độ cao SO2 và các hạt thể dẫn tới tăng tỷ lệ tử vong, tỷ

lệ mắc bệnh và tình tiết tăng nặng trong các bệnh hô hấp và tim mạch Aerosol axit sunfuric có khả năng kích thích cao Những hạt trong khí quyển cũng có chứa nhiều kim loại độc hại (ví dụ như chì, cadmium), có thể gây bệnh khác nhau, và các hợp chất gây ung thư như hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) Một sự kết hợp đã tìm thấy tại các thành phố lớn ở Mỹ giữa các hạt vật chất và tỷ lệ tử vong và tỷ lệ mắc bệnh ở mức độ PM10

dưới mức NAAQS quy định Ngoài ra, nồng độ cao của aerosol trong khí quyển trong đợt khói và sương mù có thể làm giảm đáng kể tầm nhìn Điều này có thể dẫn đến tăng nguy

cơ tai nạn giao thông, đóng cửa các sân bay…sự gia tăng tổng các hạt trong không khí có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng bức xạ của trái đất, với các hệ quả thời tiết và khí hậu Các hạt có thể gây bẩn trong vật liệu Các chất độc hại có trong khí quyển được rửa sạch

và giữ tại bề mặt trái đất, và do đó được đưa vào các hệ sinh thái trên cạn và dưới nước

Ở đó, nó có thể gây hại cho các sinh vật sống Con người có thể tiếp xúc với các hợp chất này thông qua chuỗi thức ăn và nguồn nước Thành phần chính của các hạt trong không khí và các nguồn của chúng được đưa ra trong Bảng 3.12

Mỗi thành phần này có thể đóng góp từ 5% đến 50% tổng khối lượng của các hạt, tùy thuộc vào các bản chất của chúng

Bảng 3.12 Các thành tố chính của các hạt trong khí quyển và các nguồn của chúng.

Carbonaceous material Khói thải từ quá trính đốt trong

Na+, K+, Ca2+, Mg2+ Muối biển, bụi gió thổi

SO42- Khí thải SO2 từ quá trình đốt than

NO3- NOx , khí thải từ quá trình đốt

NH4+ NH3 phát thải từ chất thải động vật

Cl- Muối biển, HCl từ quá trình đốt than

khoáng chất không tan Bụi gió thổi

Bảng 3.13 Hàm lượng một số kim loại vi lượng trong không khí.

Nguyên tố Khoảng nồng độ ( m-3)

Kim loại (ví dụ như Pb, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Ni, Sn, Cd) cũng được tìm thấy trong phần

tử trong khí quyển Nói chung, mỗi kim loại vi lượng góp <1% tổng khối lượng hạt Các nguồn nhân tạo kim loại vi lượng bao gồm các ngành công nghiệp chế tạo kim loại, đốt cháy nhiên liệu và thiêu hủy Khoảng nồng độ đo được trong không khí được nêu trong Bảng 3.13 Rất ít quốc gia đã thiết lập các tiêu chuẩn chất lượng không khí cho kim loại nặng khác Pb Các tiêu chuẩn cho Cd trong m-3 là: Đức 0.05, Nam Tư 0.04 và Thụy Sĩ 0.01

3.8.2 lấy mẫu và phân tích

Phương pháp phổ biến nhất để lấy mẫu những hạt bụi từ không khí là lọc khí Cả những mẫu có thể tích thấp và cao đều được sử dụng Bộ lọc được sử dụng trong một mẫu khí có thể được dùng để xác định các thành phần trong bụi bẩn, tuy nhiên, bộ lấy mẫu thể tích cao (Hi-Vol) thì thường được sử dụng Bộ lấy mẫu Hi-Vol hút không khí qua một tấm giấy lọc lớn (203 x 254mm) với tốc độ hút cao (1- 2m3/min), và điều này

cho phép thu thập một lượng lớn mẫu hơn là dùng lấy mẫu thể tích thấp Điều này cải thiện độ chính xác và cho phép phân tích nhiều thành phần trong bụi bẩn dụng cụ lấy mẫu được đặt ở nơi trú ẩn làm bằng nhôm, do đó, bộ lọc song song giữa mặt đất và đầu hồi mái nhà bảo vệ hệ thống lọc từ tác động trực tiếp (Hình 3)

Các bộ lọc trực tiếp thường thay đổi trong mỗi 24 đến 48h, cân, chiết xuất và phân tích Có thể dài hơn hoặc ngắn hơn, chu kỳ lấy mẫu có thể được sử dụng nếu cần Bộ tách mẫu Hi-Vol thì hiệu quả hơn đối với những hạt <100µm và được sử dụng để xác định nồng độ của của tổng các hạt lơ lửng (TSP) Thay đổi bộ lấy mẫu Hi-Vol với một sự chuyên biệt, kích thước chọn lọc, đầu vào có thể được dùng để lấy các hạt có đường kính nhỏ hơn 10µm(PM10) và chúng được sử dụng bởi các môi trường xung quanh trạm giám sát chất lượng không khí gần nhất Bộ lấy mẫu phân đôi có hai cửa hút gió và chúng phân loại các hạt thành hai phạm vi kích thước, 1 thô (10-25 µm) và một mịn (<2.5µm) Tầng

va chạm có thể được sử dụng để tách các hạt vật chất thành nhiều phần phân đoạn kích thước trong lúc lấy mẫu Nồng độ của các hạt vật chất được xác định bởi các trọng

trường

Hầu hết các phương pháp lọc xác định nồng độ trung bình lâu dài (ví dụ như 24h) Mặt khác, nồng độ ngắn ngày có thể được xác định bởi cách dùng mẫu băng giấy Trong các thiết bị này, băng di chuyển qua một đầu để vào lấy mẫu, và cuộn băng mới có thể được lập trình để thúc đẩy mỗi 2h hoặc hơn thế Điều này cho phép hình thành các phép

đo bán liên tục Thiết bị đánh giá β cũng sử dụng một cuộn băng nhưng nó đo sự suy giảm của tia β bởi các hạt bụi còn nằm đọng lại trên mặt bộ lọc giấy Đây là một phương pháp khá nhạy cảm và giai đoạn lấy mẫu theo trật tự

Quan trắc liên tục theo thời gian của các hạt lơ lửng trong không khí có thể sử dụng các dụng cụ hoạt động theo nguyên tắc tán xạ ánh sáng hoặc cân bằng áp lực Trong các phương pháp cân bằng áp lực, các hạt bụi được bơm vào trên bề mặt của các tinh thể thạch anh, chúng được tích lại bởi trường tĩnh điện Sự thay đổi về khối lượng trong những tinh thể được ghi lại như sự thay đổi của tần số cộng hưởng của nó trong một mạch dao động

Một phương pháp khác để đo thời gian thực tế của hàm lượng của aerosol khí quyển

là tần số dao động giảm dần của các yếu tố vi lượng (TEOM) trong đó các aerosol dạng hạt được tập hợp trên một bộ lọc được đặt trên một giá hình nón Tần số thay đổi giảm dần của các yếu tố như khối lượng các aerosol trên bộ lọc tăng dần và nó có thể được dùng để xác định nồng độ aerosol

Các thành phần hóa học thường được xác định bằng cách trích chiết và tiến hành các phân tích hóa học, mặc dù các phương pháp không phá hủy cấu trúc như tia huỳnh quang

X (XRF) cũng có thể được dùng Giấy lọc bằng sợi thủy tinh đã được sử dụng để xác định khối lượng chung bằng phương pháp trọng lực Tuy nhiên, giấy lọc bằng sợi thủy tinh không được dùng cho các phân tích sulfate, nitrate, canxi hoặc magie khi chúng có hàm lượng ban đầu cao Ngoài ra, các chất khí như SO2, NOx và HNO3 là được hấp thụ bởi các giấy lọc sợi thủy tinh có tính kiềm cao Giấy lọc bằng sợi thủy tinh hoặc

polystyrene có thể được sử dụng cho các kim loại nặng (Pb, Fe, Cd, Zn) Màng giấy lọc

teflon có cơ sở giá thấp nhất nhưng chúng lại là thứ đắt Chúng được khuyến cáo cho việc phân tích các thành phần chính như: SO42-, NO3-, NH4+ và Cl- trong các hạt bụi Dù thế nào đi nữa, giấy lọc mẫu trắng cũng phải được phân tích và trừ các giá trị trong mẫu trắng vào mẫu khi tính hàm lượng Các ion chính đã được phân tích trong dung dịch chiết quang hoặc bằng phương pháp sắc ký ion (IC) hoặc bằng phương pháp quang phổ

Phương pháp quang phổ Các kim loại nặng được chiết xuất vào một dung dịch axit (thường là HN03 hoặc một hỗn hợp của HN03 và một số axit khác) và được xác định bằng phổ hấp thụ nguyên tử đốt bằng than chì hoặc ngọn lửa (AAS) hoặc kết hợp phổ phát xạ nguyên tử plasma

Một số quy trình có thể dẫn đến sai sót khi sử dụng các bộ lọc để xác định thành phần hóa học của các hạt Một trong số này thì hình thành hạt trong đó khí có thể được hình thành trên bề mặt của bộ lọc Ví du như, khi độ ẩm cao, SO2 có thể bị hấp thụ và bị oxi hóa thành SO42- Ngoài ra, các thành phần dễ bay hơi có thể bị bốc hơi từ các hạt bụi trong khi lấy mẫu

3.8.3 Thủ tục lấy mẫu và Xác định khối lượng

3.8.3.1 Phương pháp

Mẫu chỉ định là các hạt vật chất được thu thập trên giấy lọc sợi thủy tinh và được cân trên một cân phân tích có độ nhạy cao

3.8.3.2 Vật liệu

- Dụng cụ lấy mẫu thể tích lớn (Hi-Vol) Ngoài ra, một thể tích nhỏ mẫu tồn tại trong khi

lắp ráp bao gồm các bộ lọc (47 mm), độ ẩm của dụng cụ (ví dụ như silica gel trong ống chữ U), đồng hồ đo lưu lượng, và máy bơm (1-30 L min-1) trong chuỗi

- Giấy lọc sợi thủy tinh cho dụng cụ lấy mẫu thể tích lớn Hi-Vol (ví dụ Whatman GF / A), 203 x 254mm Ngoài ra, giấy lọc sợi thủy tinh 47mm cũng dùng cho việc lấy mẫu với thể tích nhỏ

3.8.3.3 Quy trình thực nghiệm

a Lấy mẫu Hi-Vol và xác định khối lượng

lấy giấy lọc sợi thủy tinh (203 x 254 mm) để cân bằng ở điều kiện phòng trong 24 giờ trước và sau khi lấy mẫu Nhiệt độ của căn phòng nên trong khoảng 15-30 0C và độ ẩm tương đối nên trong khoảng 20-45% Cân trên cân phân tích có độ nhạy đến 0,1 mg Bạn

có thể cuộn giấy lọc một cách bình thường cho nặng nếu cần thiết Đặt giấy lọc trong thiết bị lấy mẫu và lấy mẫu trong thời gian 24 hoặc 48 giờ

Các dụng cụ lấy mẫu thể tích lớn nên được đặt trên mái nhà của một tòa nhà hoặc trong một nơi tách biệt Đo tốc độ dòng chảy của mẫu Hi-Vol theo hướng dẫn của nhà sản xuất ở đầu và ở cuối của mẫu theo thời gian, và tính toán tốc độ dòng chảy trung bình Khu vực lọc có hiệu quả là 178 x 229 mm

Sau khi lấy mẫu, giấy lọc nên được xếp dọc theo trục dài với bề mặt tiếp xúc đối mặt vào phía trong Giấy lọc có thể được lưu trữ trong vỏ bọc Sau khi xác định nồng độ khối lượng, giấy lọc có thể được lưu trữ lên đến 1 năm để phân tích hóa học

Từ sự khác biệt về trọng lượng của giấy lọc trước và sau lấy mẫu, thời gian lấy mẫu và tốc độ dòng chảy trung bình, xác định nồng độ các hạt lơ lửng tổng số (TSP) trong không khí:

TSP (µg m-3) =

Nếu bạn đang sử dụng dụng cụ lấy mẫu thể tích lớn loại đặc biệt với kích thước đầu vào PM10 có chọn lọc, sau khi tính toán sẽ có nồng độ của PM10

b lấy mẫu thể tích thấp

Nếu dụng cụ lấy mẫu Hi-Vol không có sẵn, bạn có thể sử dụng một giấy lọc sợi thủy tinh ( tẩm axit) hoặc màng lọc kết nối với một máy bơm khí lấy mẫu thể tích thấp Bạn có thể

sử dụng lưu lượng từ 1 đến 20 L min-1-, tùy thuộc vào máy bơm có sẵn Cân giấy lọc trước và sau khi lấy mẫu như trong trường hợp của giấy lọc Hi-Vol và xác định nồng độ TSP

3.8.4 Kim loại nặng

3.8.4.1Phương pháp

Chất lơ lửng thu thập trên một giấy lọc được tách ra bằng axit nitric Kim loại nặng (Al,

Ba, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mn, Ni, Si, Sn, Zn vàV) được xác định bằng ngọn lửa AAS

3.8.4.2 Vật liệu

• Giấy lọc từ dụng cụ lấy mẫu thể tích cao hay thấp

• Giấy lọc cho mẫu có thể tích cao (sợi thủy tinh được tẩm axit , sợi thủy tinh được phủ Teflon, vv.)

• Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

• Các dung dịch của các kim loại nặng thường phải được phân tích 1000 mgL-1 (xem bảng 4.19)

• Axit nitric, đậm đặc, độ tinh khiết cao

• Axit nitric, 0,25 M

• Bếp điện với máy khuấy từ và cá từ

• Giấy lọc để lấy mẫu thể tích thấp, Whatman 541 (tẩm acid) hoặc Millipore HAWP 0,45µm(47mm) màng lọc để lấy mẫu thể tích thấp

3.8.4.3 Quy trình thí nghiệm

(a) Chiết xuất

Bằng cách sử dụng nút chai có lỗ khoan bằng thép không gỉ với đường kính trong 16,2mm, cắt ra tám vòng ngẫu nhiên từ giấy lọc hi-vol Bạn sẽ phải sử dụng một yếu tố nhân diện tích 24,72 để mở rộng các kết quả phân tích đại diện của tổng diện tích lọc Bạn có thể sử dụng nút chai có lỗ khoan kích thước khác nhau, hoặc đơn giản là cắt ra một mảnh giấy lọc bằng kéo.Trong mọi trường hợp, bạn sẽ phải tính toán các yếu tố nhân thích hợp, để đo diện tích lấy mẫu có hiệu quả của giấy lọc và khu vực mà bạn đã cắt ra Đối với vùng nông thôn, mẫu không bị ô nhiễm bạn có thể phải tăng diện tích giấy lọc rằng bạn sẽ trích xuất, trong khi đối với ô vùng nhiễm nghiêm trọng, mẫu công nghiệp bạn có thể phải giảm diện tích Lưu trữ các phần chưa sử dụng của giấy lọc để phân tích cho những lần khác

Thực hiện quá trình hút ẩm trong tủ hút.Đặt tám đĩa (hoặc bất kỳ phần nào của bộ lọc bạn đã cắt ra) và 20mL HN03 1:1 (10mL nước phòng thí nghiệm + 10 ml HN03) trong một becher và che lại bởi kính.Làm giàu khoảng 5 ml trên bếp điện tại 150-180 0C trong khi khuấy bằng máy khuấy từ Thêm 10 ml dung dịch HN03 1:1 và lặp lại Lọc chiết xuất thông qua một giấy lọc Whatman 541, rửa cốc và bộ lọc giấy bằng phần phân ước nhỏ liên tiếp HN03 0,25M.Chuyển dịch lọc và rửa vào bình định mức 50ml và thực hiện việc đánh dấu nhãn với HN03 0,25M.Lặp lại quy trình này với một số lựa chọn ngẫu nhiên cho giấy lọc sạch để thiết lập các mức bộ lọc trắng

Trong trường hợp bạn đang sử dụng mẫu có khối lượng thấp nhiều hơn mẫu có khối lượng cao, theo quy trình tương tự nhưng phải trích xuất toàn bộ giấy lọc chứ không phải một phần của nó Cũng trích lọc mẫu trắng trong cùng một cách

b) Phân tích

Xác định nồng độ của một hoặc nhiều kim loại sử dụng ngọn lửa AAS Đảm bảo các đèn ca-tốt (cực âm) rỗng thích hợp được đặt ra cho mỗi kim loại và sử dụng các đường hấp thụ và loại ngọn lửa quy định tại Bảng 4.20 (xem mục 4.16) cho các kim loại khác nhau Đây là những dòng cộng hưởng chính nhưng các dòng khác có thể được lựa chọn nếu cần thiết

Thực hiện theo các quy trình máy quang phổ của bạn Đối với mỗi kim loại, chuẩn bị một loạt (năm hoặc sáu) các hiệu chuẩn tiêu chuẩn trong HN03 0,25M Những điều này phải được chuẩn bị hàng ngày bằng cách pha loãng từ dung dịch thường dùng 1000 mgL-1

trên phạm vi nồng độ mà bạn mong đợi cho mỗi kim loại (xem Bảng 4.19 và 4.20) Vẽ một đồ thị hiệu chuẩn hấp thụ so với nồng độ cho từng kim loại mà bạn đang phân tích và đọc ra nồng độ trong dịch chiết mẫu

(c) Tính toán

Tổng số kim loại không khí của mẫu lấy được tính bằng:

Tổng số kim loại trong mẫu lấy(µg) = (C x V x AMF)s - (C x V x AMF)b

trong đó C là nồng độ trong chiết xuất (µgmL-1), V là thể tích của chiết xuất (25 mL),

AMF là các yếu tố nhân diện tích (24,72), và "s" và "b" bên dưới tương ứng mẫu và mẫu trắng

Bạn có thể phải tính toán AMF cho trường hợp của bạn, tùy thuộc vào diện tích lấy mẫu của các bộ lọc và kích thước của diện tích bộ lọc chiết xuất Tổng khối lượng của kim loại trong mẫu lấy được chia cho tổng khối lượng mẫu không khí (tốc độ dòng chảy x thời gian lấy mẫu) để cung cấp cho nồng độ trong không khí:

Nồng độ trong không khí (µgm-3) =

Trong trường hợp bạn đang sử dụng mẫu có khối lượng thấp nhiều hơn mẫu có khối lượng cao, bạn nên lưu ý rằng chiết xuất cuối cùng của bạn sẽ có nồng độ thấp hơn nhiều trong trường hợp của phương pháp mẫu hi-vol, và bạn có thể điều khiển gần với giới hạn phát hiện của ngọn lửa AAS Điều này sẽ dẫn đến sai sót lớn hơn trong nồng độ so với phương pháp mẫu có khối lượng cao.Bạn có thể làm giảm những sai sót bằng cách kéo dài thời gian lấy mẫu đến vài ngày, hoặc thậm chí một tuần.Thực hiện tất cả các tính toán như trên bằng cách sử dụng tốc độ dòng chảy lấy mẫu và thời gian lấy mẫu mà bạn sử dụng.Trong trường hợp này không cần thiết phải bao gồm các yếu tố nhân diện tích trong việc tính toán như bạn đang phân tích toàn bộ giấy lọc

Ghi chú

1. Bạn có thể sử dụng AAS buồng đốt than chì thay vào đó, nếu nó có sẵn trong phòng thí nghiệm của bạn Phương pháp này là nhạy cảm hơn AAS ngọn lửa

2. Bạn có thể sử dụng ICP-AES thay thế nếu nó có sẵn trong phòng thí nghiệm của bạn

3. Bộ lọc sợi thủy tinh có thể chứa nguồn gốc (nền) cao của một số kim loại và có thể không phù hợp cho một số phân tích kim loại Tuy nhiên, bạn có thể giảm bớt phần hàm lượng nền của bộ lọc sợi thủy tinh bằng cách ngâm sợi thủy tinh giấy lọc trong HCl loãng và rửa kỹ với nước trong phòng thí nghiệm Giấy lọc khô và sử dụng như bình thường Để thay thế, bạn có thể sử dụng mẫu có khối lượng thấp với bộ lọc giấy Whatman 541, cái mà có mức độ nền của kim loại thấp hơn so với bộ lọc sợi thủy

tinh Khi sử dụng mẫu lấy khối lượng thấp bạn có thể phải kéo dài thời gian lấy mẫu đến 48 giờ, hoặc lâu hơn nếu cần thiết

4. Nếu chiết xuất mẫu quá cô đặc, bạn có thể pha loãng với HN03 0,25 M để phù hợp trong phạm vi hiệu chuẩn

5. Nếu chiết xuất mẫu là quá loãng, bạn có thể chiết xuất phần lớn hơn trong giấy lọc hoặc bạn có thể tạo thành chiết xuất cuối cùng đến một thể tích thấp hơn (ví dụ 25 mL) chứ không phải là 50 mL

3.8.5 Các thành phần chính

3.8.5.1 Phương pháp luận

Mẫu hạt được thu trên giấy lọc được tách ra từ trong nước và được phân tích kim loại kiềm (Na +, K +) và kiềm thổ (Mg2 +, Ca2 +) bằng AAS, clo (Cl-), sunfat (SO4 2- ) và nitrat (NO3-), bởi IC và amoni (NH4 ) bằng cách đo màu

3.8.5.2 Vật liệu

- Giấy lọc từ dụng cụ lấy mẫu Hi-Vol hoặc thể tích nhỏ

- sắc ký Ion

- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

- Máy quang phổ

- bếp từ

Các giải pháp đối với Na, K, Mg, Ca, Cl-, SO42-, NO3-, và NH4 ,

1000 mgL-1 Nếu những chất này không có sẵn, chuẩn bị bằng cách cân lượng thích hợp của muối hòa tan (ví dụ NaCl, NaN03) và pha loãng thành 1 lít trong bình định mức như

đã nêu tại mục 2.4.6, 2.5.1 và 2.5.2

3.8.5.3 Quy trình thực nghiệm

(a) Sự chiết xuất:

Đặt giấy lọc thể tích thấp, hoặc một phần của giấy lọc Hi-Vol, trong một cốc thủy tinh và thêm 20 ml nước phòng thí nghiệm Làm ấm ở 700C trong 15 phút Đem đổ vào một bình thể tích 50 ml và lặp lại lần nữa vẫn với 20 ml nước trong phòng thí nghiệm Chuyển vào bình định mức tương tự và định mức với nước chiết với giấy lọc trắng(trống rỗng) theo cách tương tự

(b) Phân tích (i) Na, K, Ca, Mg Phân tích bằng ngọn lửa AAS như được mô tả trong mục 2.5.1 Chuẩn bị một dãy chuẩn bằng cách pha loãng các chất 1000mg L-1 Bạn có thể phải quyết định về phạm vi thích hợp của các tiêu chuẩn bằng cách thử và sai, tùy theo nồng độ trong mẫu chiết xuất của bạn Bạn cũng có thể pha loãng dd chiết của bạn nếu dung dịch quá đậm đặc để phù hợp trong đường chuẩn

(ii) Cl-, SO42- , NO3- Phân tích bằng phương pháp IC trong cùng một cách như mô tả trong phân tích nước mưa tại mục 2.4.6 Bạn có thể phải làm một số tối ưu hóa để lựa chọn các điều kiện thích hợp nhất Dd chiết xuất của bạn có thể cô đặc hơn so với nước mưa và bạn có thể làm giảm độ nhạy của máy dò dẫn Bạn có thể phải quyết định về

phạm vi thích hợp của các tiêu chuẩn, tùy thuộc vào nồng độ trong chiết xuất của bạn Chuẩn bị dãy chuẩn bằng cách pha loãng hóa chất 1000 mg.L-1, và nếu cần thiết, pha loãng dd chiết của bạn để phù hợp với những đường cong hiệu chuẩn Bạn cũng có thể phân tích các bằng cách sử dụng phương pháp mô tả trong Chương 4 về phân tích nước (xem phần 4.12 của Cl-, Mục 4.14 của SO42- - và mục 4.10.3 của NO3-)

(iii) NH4+ Phân tích dd chiết bằng cách sử dụng phương pháp đo màu phenolhypochlorite được mô tả trong mục 2.5.2 về nước mưa cho 0.5mL dd đã chiết xuất vào trong ống nghiệm, và thêm 5 ml dd A, tiếp theo thêm 5ml dd B Lắc và để yên trong khoảng thời gian khuyến cáo và phân tích theo hướng dẫn tại mục 2.5.2

(c) Tính toán Đọc ra các nồng độ trong dd chiết từ đồ thị hiệu chuẩn Tổng lượng mẫu lấy được tính từ:

Tổng khối lượng của mẫu (μg) = (Cs - Cb) x V

với Cs và Cb là kết quả chiết xuất mẫu và mẫu trắng, đơn vị là μg mL-1, và V là thể tích dd chiết (50 ml) Trong trường hợp bạn đang sử dụng một phần của một bộ lọc Hi-Vol, bạn

sẽ phải nhân với hệ số phân chia

Tổng khối lượng của mẫu được chia cho tổng khối lượng của mẫu không khí (tốc độ dòng chảy x thời gian lấy mẫu) để cho ra nồng độ trong không khí:

Nồng độ trong kk (μg m-3) =

Ghi chú

1 Lý tưởng nhất, bạn nên sử dụng các bộ lọc Teflon (PTFE) cho việc lấy mẫu có nhiều thành phần chính giấy lọc sợi thủy tinh nói chung là không thích hợp cho nồng độ nền rất cao của các bộ lọc trắng Tuy nhiên, bạn có thể giảm bớt nồng độ nền đối với bộ lọc sợi thủy tinh bằng cách xử lý phù hợp Ngâm giấy lọc sợi thủy tinh trong axit loãng (HCl, HNO3) và rửa kỹ với nước trong phòng thí nghiệm Làm khô giấy lọc và sử dụng như bình thường Để lấy mẫu khối lượng thấp, bạn có thể sử dụng 47mm Whatman PTFE (0.5μm kích thước lỗ chân lông) hoặc 47mm Millipore HAWP (0.45μm kích thước lỗ chân lông)

2 Nếu mẫu chiết xuất là quá đậm đặc, bạn có thể pha loãng nó để phù hợp trong phạm vi hiệu chuẩn

3 Nếu mẫu chiết xuất được pha loãng quá, bạn có thể trích xuất phần lớn hơn của giấy lọc và/ hoặc làm giảm lượng chiết xuất (ví dụ như pha chế dd chiết xuất trong bình 25mL chứ không phải là bình 50 ml)

3.8.6 Các câu hỏi và vấn đề

1. Chuẩn bị một bảng tóm tắt tất cả các phép đo trong các mẫu của bạn

(nồng độ khối lượng, thành phần hóa học)

2. Thảo luận về các tác động môi trường tiềm năng của các hạt vật chất

3. Liệt kê tất cả các nguồn của hạt vật chất trong không khí mà bạn có thể

nghĩ đến, và phân loại chúng như thiên nhiên hoặc con người gây ra