同位素组成的影响的不确定性,常规金属在环境空气质量浓度的测量gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

期间遇到的不确定性的主要来源的分析质量浓度的金属在环境空气作为操作的一部分,英国的重金属监测网络。是观察到的不确定性的贡献可能样品的同位素组成的变化取决于元素的问题,但可以是重要的(例如,Pb, Cd,和Hg)。工作曲线法的icp分析溶液中的金属,低分辨率,高通量仪器测量一次gydF4y2Ba比每个元素,依靠的相对丰度同位素在考虑在相同的样品和校准的解决方案。计算的不确定性分析假设样品中的同位素组成变化和校准解决方案定义的范围是有限的。因此,为了证实这种量化方法的有效性及其不确定性预算,用于校准标准量化的同位素组成已经确定。这个分析的结果提出了在这里。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

公众和环境可以暴露于几类有害化合物含有金属元素的自然发生或发布的国内工业过程(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。总浓度水平的铅、镍、和Cd容许gydF4y2Ba环境空气的一部分(粒子的空气动力学直径10gydF4y2Ba米或更少)现在欧洲立法限制gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。为了执行这项立法,来测量人类和环境暴露,并显示符合限制和目标值,周围金属的总浓度水平,在全国范围内多个站点空气质量监测网络,需要测量。为此,全国网络的测量范围广泛的particulate-borne和气态污染物现在建立在世界各地的许多发达国家。目前不良贷款管理和运营英国重金属监测网络(“网络”)代表英国环境、食品和农村事务部(Defra)。24个监测站点的“网络”由英国各地的收集gydF4y2Ba颗粒物然后发送回不良贷款分析镍的质量浓度,Cd, Pb,(根据欧洲立法)和Hg、铬、铜、铁、锰、V,锌、英国和Pt为长期数据集(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。同时空气质量数据质量目标制定的立法并不特别exacting-the Pb决心最大允许扩展不确定度为25%,镍,,和Cd是40%——仍是必要的,以确保这些目标通常和持续满足。另外不良贷款也设置了一个自我的最大测量不确定性40% nonmandated金属。gydF4y2Ba

确定particulate-phase金属在环境空气的质量浓度,颗粒收集到空气过滤器,然后消化在酸分析电感耦合等离子体质谱(icp)。icp的校准工作曲线法使用矩阵匹配解决方案准备从商用解决方案认证金属元素质量分数,并与NIST标准参考材料(srm)不良贷款,以确保一致性和准确性。虽然不良贷款包括不确定性的一个组成部分,考虑到金属的同位素组成的可能性在自然环境空气不同的限制,对于工作曲线法这假设所使用的校准标准的同位素组成也落在这个范围。如果没有,那么额外的贡献,不确定性或校正因子,可能需要应用。为了验证这个假设,标准用于这些常规的同位素组成分析需要测量。这项工作提出了这一分析的结果和这些结果的影响不确定性度量的预算。我们也可能呈现的贡献的整体预算的不确定性环境空气样品的同位素组成的变化。gydF4y2Ba

2。实验gydF4y2Ba

颗粒采集标本在“网络”中的所有网站使用Partisol 2000仪器(配备gydF4y2Ba头)操作校准流量,名义上的gydF4y2Ba依照欧洲标准EN 12341[方法gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。采集标本在一段时间内一个星期(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)到47毫米直径GN Metricel膜过滤器。分析particulate-phase金属发生使用PerkinElmer Elan刚果民主共和国II icp,不良贷款的UKAS认证程序,这是完全符合欧洲EN 14902标准方法的要求(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba](欧盟“参考法”分析金属在环境空气)。抵达后在不良贷款,过滤器与颗粒物采样准确切成两半,和每个部分消化温度gydF4y2Ba使用杰姆火星X微波。消化混合物使用如下。gydF4y2Ba(我)gydF4y2BaHg和Pt: 5毫升硝酸和5毫升盐酸。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba所有其他金属:8毫升硝酸和过氧化氢2毫升。gydF4y2Ba

然后用去离子水稀释这些消化解决方案(微孔,毫Q,质量,美国)之前的分析。icp分析发生如前所述[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)使用至少four-matrix-matched重量分析地准备校准解决方案(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)准备从monoelemental标准解决方案(VWR,检查总元素组成与NIST SRM 3100系列)。探测器死时间校正应用(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)和一个完整的跨双检测器线性执行检查以减少任何探测器非线性(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)因为样品内的不同同位素的浓度可能跨越好几个数量级。质量控制标准是反复分析(每两个解决方案),质量控制标准的和的变化响应数学模型是正确的长期漂移的仪器。的短期漂移修正了icp使用内部标准混合物(含Y, Bi、Sc、Ga、和Rh)不断通过混合块添加到所有的样品。每个样本都分析了一式三份,每个分析组成的五个复制。对于每个元素,一个同位素gydF4y2Ba价值选择和监控。每个在溶液中金属的质量(及其不确定性)然后由广义最小二乘的方法使用XLGENLINE (NPL-developed计划(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba)构建一个校准曲线。分析同位素比例的校准标准是由确定blank-corrected在每个适当的强度gydF4y2Ba比率。校准标准的同位素组成测定通过分析独立monoelemental标准解决方案用于校准的解决方案。所有常见的修正等压和多元校正。的质量分数的总和的金属同位素分析物在每个标准溶液大约是1gydF4y2Bag / g。所有感兴趣的元素的同位素测定,不仅用于量化的。虽然没有额外的努力使得同位素不确定额外的修正通常用于量化的不良贷款过程中,额外的b型不确定性组件包含在预算的不确定性考虑到未解决的错误由于质量偏差和质量歧视效应,基于保守估计从现有文献数据gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。考虑到低精度的测量,这些因素将对整体的贡献最小的不确定性(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。不确定性的贡献也被添加到占剩余死时间和探测器非线性影响。基体效应最小化的矩阵分析之前匹配的解决方案。总扩展测量不确定性对每个分析计算使用全胶(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba)方法和表达的覆盖率gydF4y2Ba代表95%置信区间。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

工作曲线法的icp分析溶液中的金属,低分辨率,高通量仪器测量一次gydF4y2Ba比每个元素依赖于相对丰度的同位素在考虑在相同的样品和校准的解决方案。如果情况不是这样,一个乘法的偏见的观察结果元素gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,将观察到的,是由gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba同位素的量吗gydF4y2Ba的元素gydF4y2Ba在校准标准,gydF4y2Ba所有元素的同位素的量吗gydF4y2Ba在校准标准,gydF4y2Ba同位素的量吗gydF4y2Ba的元素gydF4y2Ba在样例gydF4y2Ba所有元素的同位素的量吗gydF4y2Ba在样例(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。时的相对丰度同位素用于量化样本和校准解决方案是一样的,gydF4y2Ba和没有偏见。有趣的是,同位素组成对其他同位素不用于量化对测量没有影响。(和Mn也以“网络”,但是单一同位素的,因此不被认为是作为治疗的一部分)。gydF4y2Ba

而不是评估每个样品的同位素组成,预算的不确定性为这个测量包括组件开发的不确定性的认识到样品的同位素组成可能下降自然变化的范围内的任何地方,或代表同位素组成,哪个是更大的范围(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。(实际环境样品的同位素组成可能相当窄(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。)在实践中,这种假设分配gydF4y2Ba但对这个值等于相对不确定性的可能范围同位素丰度同位素用于量化预期。文献相对较少的细节存在于环境空气颗粒物中金属的同位素组成。绝大多数的已经发表的工作一直在Pb同位素组成,其中最大的变化是预期。同位素比值测定一直主要用作路线确定Pb采样的起源,特别是关于特定工业过程或远程污染物运输(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。一项研究[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]研究了沉积的铅同位素组成为了比较这如何改变之前和之后关闭当地Pb。其他研究[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba)使用Pb同位素比值变化环境颗粒物的季节性变化远程运输污染物在整个亚洲大陆。测量铅同位素比值也被用作路线确定改变的起源在城市环境中铅排放期间和之后的逐步淘汰含铅汽油(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。铜和锌同位素比率分析了大型锌炼油厂附近(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba)的金属矿石,源头的确定和Sr和钕同位素比值一直用于歧视排放各种工业和交通排放来源,分别是(gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。在所有情况下,同位素组成远远的观察范围内自然范围预测(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba),这些自然范围被用来构造的不确定性提出了预算。此外,当考虑样品的同位素组成在这项研究中一直定期测量,用于定量的同位素丰度一直在这些范围(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。总体测量不确定性的主要贡献的决心金属在环境空气的质量浓度图所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

可以看到,可能变异的贡献在样品的同位素组成是强烈依赖于元素被确定。这对Pb贡献是非常重要的,重要的,Hg和Cd,不那么重要的铜、锌和Pt和微不足道的铬、镍、铁、诉这是突出显示在图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba显示分数整体测量的不确定性造成的不确定性在被测样品的同位素组成gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。从图中的数据如预期gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,这对Pb贡献是非常重要的,值得注意的汞、Cd和铜、和无关紧要的所有其他元素。gydF4y2Ba

摘要不确定性预算中提供数据gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(开发)的测量方程只如果有效的丰度同位素用于校准标准的量化也属于这个范围内允许样本。如果没有,那么额外的贡献,不确定性或校正因子,可能需要应用。这是可能不是理所当然的自校准的标准可能会经常从isotopically丰富纯材料准备,而且必须测量,以确定估计的不确定性的增加整体的决心是必需的。的同位素组成测定的结果所示数据使用的校准标准gydF4y2Ba3gydF4y2Ba(一)和gydF4y2Ba3gydF4y2Ba(b)表明,绝大多数的同位素表明良好的测量值之间的协议和同位素丰度的预期范围。表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba突出了本协议的水平的同位素用于量化。gydF4y2Ba

哪里有协议的预测范围内,我们可以假设测量已经涵盖了预算的不确定性预期范围的同位素组成样品和校准标准。在表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba显示了一个缺乏协议,额外的组件的不确定性等于协议需要添加的差异来证明不确定性的声明。鉴于大范围测量不确定性测量报告的金属在环境空气质量浓度,这些小额外的不确定性组件不太可能大幅增加的整体不确定性测量。(添加了一个额外的组件的不确定性,而不是添加一个词到不确定性预算修正偏差,因为在所有的情况下,平均数标准误差的同位素组成测量大于分歧在所有情况下,观察到,因此偏差纠正期限不合理)。也许并不奇怪,表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba强调分歧被发现的元素和同位素组成的最小的预测范围,同位素测量的准确性在哪里更重要。gydF4y2Ba

一个简短的检查数据gydF4y2Ba3gydF4y2Ba(一)和gydF4y2Ba3gydF4y2Ba(b)表明,测量同位素丰度之间的偏见和同位素丰度的预期范围的中心展示了一些倾向于增加同位素丰度降低。这种关系是绘制在图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。自从同位素用于量化通常的丰度高,通常是很少关注丰富的同位素越少,因此,可能会有更多的偏见在这些测量由于未解决的干扰,解决探测器非线性,仪器不稳定对测量结果有更大比例的影响比物种丰度高。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

总结的主要来源的不确定性分析中遇到的质量浓度的金属在环境空气作为操作的一部分,英国的重金属监测网络已被提出。已经观察到的不确定性的贡献可能样品的同位素组成的变化取决于元素的问题,但可以显著(Pb的情况下,Cd,和Hg)。工作曲线法的icp分析溶液中的金属,低分辨率,高通量仪器测量一次gydF4y2Ba比每个元素依赖于相对丰度的同位素在考虑在相同的样品和校准的解决方案。计算的不确定性分析假设样品中的同位素组成变化和校准解决方案定义的范围是有限的。gydF4y2Ba

这些校准标准的同位素分析的结果表明,校准标准的同位素组成同意预期范围的同位素比较样品的四个要素。在这些情况下,额外的不确定性组件需要被添加到不确定性预算占这种偏见,尽管整体测量的不确定性的增加不显著。有趣的是,同位素组成对其他同位素不考虑用于量化没有影响,理论上,测量。gydF4y2Ba

之间的偏差测量同位素丰度和同位素丰度的预期范围的中心展示了一些倾向于增加同位素丰度降低。有人建议,由于同位素用于量化通常的丰度高,但很少注意同位素丰度越低,这些测量的偏差可能是由于未解决的干扰,解决探测器非线性和仪器不稳定,对测量结果有更大比例的影响比物种丰度高。gydF4y2Ba

在未来,它可能是更严格地迅速确定样品的同位素组成收集在“网络”,这样的不确定性的贡献gydF4y2Ba的元素,这是最重要的(尤其是Pb)可能会减少,从而减少整个测量的不确定性。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

有用的Henrik Skov博士讨论国家环境研究所(DMU,丹麦)感激地承认。英国创新、大学和技能的资助国家测量系统的化学和生物计量项目,和英国环境、食品和农村事务部的不良贷款资金的运作和管理英国的重金属监测网络,都是感激地承认。gydF4y2Ba

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版权gydF4y2Ba

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