一、方法概要
固體與液體樣品置於可程式控制之氧氣分解爐(Oxygenated decomp-
osition furnace) 中,經乾燥及熱與化學分解,使汞從樣品中釋出
,熱分解後之產物隨即被流動的氧氣流載送到含金之汞齊器(Amalg-
amator),其中汞即可被選擇性地捕集。此捕集系統續經氧氣流沖洗
,去除殘留氣體或分解產物後,接著快速升溫,以使汞蒸氣釋出。攜
帶汞蒸氣的氧氣流最後通過單一波長原子吸收光譜儀光徑上之吸收槽
,由 253.7 nm 波長之吸收值(波峰高度或面積)與汞濃度之函數關
係,求得樣品中汞的濃度。
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二、適用範圍
本方法可於分析實驗室或現場執行固體、液體及消化液中汞之檢測。
使用本方法可在無需樣品化學前處理情況下,偵測土壤、底泥、底部
沉積物、污泥類物質、廢液、生物組織中總汞(有機和無機)(註 1
)的含量。此方法總汞之儀器偵測極限約為 0.01 ng。
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三、干擾
(一)本方法在汞污染的環境中操作,儀器的背景值會明顯的增加。
(二)當分析一個高濃度樣品(≧約 400ng)後,再分析低濃度樣品(
≦約 25ng) 時,可能會發生記憶效應。降低記憶效應之作法,
為在分析含有高、低濃度之批次樣品時,先分析低濃度之樣品。
如果無法做到把批次之樣品高低濃度分開,必須在分析高濃度樣
品後,進行空白分析且加長分解時間,以減少記憶效應。
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四、設備與材料
(一)汞分析系統如圖一所示:樣品導入裝置包含裝載固體與液體樣品
之船形容器( Sample boat)。樣品經手動或自動方式被裝入樣
品之船形容器後,即可被自動化的機械裝置導入分解管。分解管
是由兩個獨立溫控加熱分解爐與觸媒爐組成,每個爐可以至少維
持到 750℃的能力。光譜箱以汞燈作為光源,偵測器連接到電取
得資料分析。
(二)汞齊器:系統由具有高表面積對體積比值之含金腦顆粒組成,目
的是用來吸收汞蒸氣。
(三)樣品之船形容器( Sample boat):不會汞齊化且熱穩定性之容
器,可用來裝載傳送固態或液態樣品作為熱分解用。
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五、試劑
(一)試劑水:不含干擾物,除非有特別說明,否則所有本方法所指的
水就是試劑水。
(二)氧氣或空氣:氧氣應不含任何干擾物與汞。假若氧氣可能受汞蒸
氣污染,需在氣體鋼瓶與汞分析儀之間安裝一可以去除汞的過濾
器(例如金或活性碳),以避免任何汞進入分析系統。
(三)汞的儲備溶液 1000 mg/L:將 0.1354 g 的氯化汞溶於 75mL 的
試劑水,加 10mL 的濃硝酸,再定量到 10 0mL(1.0mL=1.0mg)
。亦可使用經確認之市售儲備溶液。
(四)汞標準溶液:由汞的儲備溶液以 0.15 %硝酸稀釋成 100mg/L、
10mg/L 或其他更低的標準溶液。此標準溶液必需每日製備。
(五)標準參考物質:經確認的汞含量之固體參考物質可作為檢量線校
正用,代替汞標準溶液。
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六、採樣及保存
(一)所有樣品容器要先以清潔劑、酸和試劑水預洗。可使用玻璃、塑
膠和鐵弗龍(PTFE)材質;但是高分子聚合物不適合盛裝含金屬
汞(metallic mercury)之樣品。
(二)樣品保存方式參考「重金屬檢測方法總則( NIEA M103)」、「
土壤檢測方法總則( NIEA S103)」、「事業廢棄物檢測方法總
則(NIEA R101)」、水質檢測方法總則(NIEA W102.51C)。
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七、步驟
(一)檢量線製備:
1.初始校正(不需每日建立):儀器開始使用或者是任何重要之
儀器參數有所改變時必須執行,例如:以此方法而言當分解管
、汞齊器或氧氣槽更換時,就應執行初始校正,典型的檢量線
如圖二。檢量線製作方法使用線性迴歸,具代表性的低濃度及
高濃度範圍檢量線如圖二表示。
2.每日校正:使用儀器廠商所建議的分析參數,至少使用涵蓋檢
測範圍的高、低濃度標準品來確認初使始校正之有效性。其測
值與配製值的相對誤差值在± 10 %內,則初始校正即被認定
為有效的。
3.另亦可以使用標準參考物質(SRMs)(註 2)來做初始及每日
校正。在本方法中,稱取一定量的參考物質(精確至±0.001
g 或更佳)到樣品之船形容器。儘可能使用相似於欲分析物質
基質的樣品,以土壤樣品為例,需依據土壤重量和所含之水分
含量及有機物質來選擇分析參數。重覆分析 5 個不同重量之
標準參考物質,使汞濃度落在需要的工作範圍內(如圖三)。
(二)樣品製備
1.樣品預處理:
(1)土壤樣品預處理參考「土壤檢測方法總則(NIEA S103)」
。
(2)土壤或廢棄物樣品混合使達到均勻,秤取樣品時,同時取適
量樣品按照「土壤水分含量測定方法-重量法( NIEA S280
)」或「廢棄物含水分測定方法-間接測定法( NIEA R203
)」測定樣品中水分含量。
(3)生物樣品切成 2~3 公分大小,置入冷凍乾燥瓶中並稱重,
再進行冷凍乾燥,經冷凍乾燥後稱重,計算其含水率,冷凍
乾燥後之樣品再移入不銹鋼攪拌機內攪拌均勻,儲存於棕色
玻璃瓶。
2.樣品分析:取已均質化固體樣品秤重(準確到±0.001 g 或更
佳)放入樣品之船形容器。如為水溶液樣品或已消化樣品,則
取已知之樣品體積加到樣品之船形容器裡。取樣重量或體積及
相關操作過程參考使用之儀器說明。
3.一般分析參數:分析參數根據樣品的大小與基質和儀器特性來
決定溫度及時間參數,可參考操作手冊或儀器製造商的建議。
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八、結果處理
藉由對汞標準品之吸收值和汞重量(ng)製作檢量線。從儀器之圖譜
可得到樣品波峰高度或面積,代入檢量線計算可求得汞的重量。
(一)土壤中總汞濃度計算方式如下:
A
土讓中總汞濃度(mg/kg)=─────────
W ×100/(100+WH2O)
A :檢量線求得之汞絕對重量(ng)
W :風乾土壤取樣量(mg)
WH2O:土壤之水分含量(%)(土壤水分含量以乾基為基準)
(二)固體或半固體廢棄物中總汞濃度計算如下:
A
固體或半固體廢棄物中總汞度(mg/kg)=────────
W(100–D)/100
A :檢量線求得之汞絕對重量(ng)
W :固體或半固體廢棄物取樣量(mg)
D :固體或半固體廢棄物之水分含量(%)(廢棄物水分含量以
濕基為基準)
(三)液體樣品中總汞濃度計算如下:
液體樣品中汞濃度(μg/L)=A/V
A :由檢量線求得之汞濃度(ng)。
V :原液體樣品體積(mL)。
W1–W2
生物樣品水分含量(%)=────*100 %
W1
(四)生物樣品中總汞濃度計算如下:
W1:冷凍乾燥前之樣品重
W2:冷凍乾燥後之樣品重
A(100–D
生物樣品中總汞濃度(mg/kg)=─────)
W * 100
A :檢量線求得之汞絕對重量(ng)
W :生物樣品取樣量(mg)
D :生物樣品水分含量(%)(生物樣品水分含量以濕基為基準
)
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九、品質管制
(一)檢量線:製備檢量線時,至少應包括五種不同濃度之標準溶液(
不包括空白零點),檢量線之相關係數應大於或等於 0.995。檢
量線製備完成應即以檢量線空白及另一不同來源或不同批號之標
準品,配製接近檢量線中點濃度作確認,其相對誤差值應在20%
以內。
(二)檢量線查核:每批次分析結束時或每隔 10 個樣品後,檢量線必
須以檢量線中間濃度查核,相對誤差值應在 20 %以內。
(三)土壤樣品:
1.空白樣品分析:以 20 個樣品數為一個分析批次,不足 20 個
樣品則仍以一個批次計,空白分析值應小於二倍方法偵測極限
。
2.重覆分析:每批次或每 20 個樣品至少應選執行一個重覆樣品
分析,相對差異百分比應小於 20 %。
3.添加分析:每批次或每 20 個樣品至少應選執行一個添加樣品
分析,回收率應介於 80~120 %。
4.每批樣品或每隔 40 個樣品至少應併同樣品分析一次參考標準
樣品(至少為 CRM 等級),以檢核實驗室執行本方法的準確
度,回收率應介於 80~120 %。
5.本方法偵測極限(MDL) 應使用空白的參考樣品(CRM) 或含
待測物濃度低之空白土壤為之。
(四)廢棄物類、廢液及生物樣品規定如下:
1.空白樣品分析:以 10 個樣品數為一個分析批次,不足 10 個
樣品則仍以一個批次計,空白分析值應小於二倍方法偵測極限
。
2.重覆分析:每批次或每 10 個樣品至少應選執行一個重覆樣品
分析,相對差異百分比應小於 20 %。
3.查核樣品分析:每批次或每 10 個樣品至少應執行一個查核樣
品分析,回收率應介於 80~120 %。
4.添加分析:每批次或每 10 個樣品至少應選執行一個添加樣品
分析,回收率應介於 80~120%。
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十、精密度與準確度
使用某家儀器直接分析與消化後分析不同的 NIST SRMs 之實驗分析
結果如表一,國內單一實驗室對不同濃度標準樣品以汞齊法品管分析
之結果如表二,國內單一實驗室對真實樣品以消化後分析法(NIEAM3
17)及本方法直接分析結果如表三。
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十一、參考資料
(一)EPA, Mercury in Solid and solutions by thermal decompo
sition, amalgamation,and atomic absorption spectroph
otometry Method 7473, Revision 0, January 1998。
(二)Salvato, N. and Pirola, C.: Analysis of Mercury Traces
by Means of Solid Sample Atomic Absorption Spectrometr
y. Mikrochimica Acta. Vol. 123, 63 71, 1996.
(三)Walter, P.J. and Kingston, H.M.:"The Fate of Mercury i
n Sample Preparation", The Pittsburgh Conference, Atlan
ta, GA, March 1997, paper #1223.
(四)Kingston, H.M., Walter, P.J., Chalk, S., Lorentzen E.,
and Link, D.;"Chapter3: Environmental Microwave Sample
Preparation : Fundamentals, Methods, and Applications"
in Microwave Enhanced Chemistry; Kingston, H.M.and Has
well,S.,Eds.: American Chemical Society, Washington D
C,1997.
(五)環境檢驗檢量線製備及查核指引(NIEA PA-103)94 年 1 月
15 日開始實施。
註 1:當汞與矽酸鹽或一些難以熱分解之物質鍵結之特殊情況下
,必須以消化法分析來做進一步確認。
註 2:因汞具熱不穩定性,乾燥可能造成汞的損失。除非是 SRM
有註明乾燥不影響汞分析,否則依證明書指示不可乾燥
標準參考物質再來分析。在分析的同時必須測定樣品的水
分,要以水分含量來做校正。
註 3:本檢測方法產生之廢液,依一般重金屬廢液處理原則處理
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