高精度锂分析方法及我国多种环境介质中锂污染初探

作     者：杨学志 齐甜雨 文昊楠 刘娅 刘费炀 张海燕 傅建捷 刘倩 江桂斌 Xuezhi Yang;Tianyu Qi;Haonan Wen;Ya Liu;Feiyang Liu;Haiyan Zhang;Jianjie Fu;Qian Liu;Guibin Jiang

作者机构：中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 国科大杭州高等研究院环境学院杭州310024 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2023年第68卷第15期

页      面：1959-1970页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(21825403,92143301,22193052,22206034,92143201) 国科大杭州高等研究院自主交叉项目(2022ZZ01019)资助。 

主　　题：锂离子电池 锂污染 环境介质 痕量分析 赋存特征 

摘      要：目前,锂离子电池已成为清洁能源发展的关键支撑技术,未来其需求量和使用量将会激增,但是目前废弃锂离子电池的管理条例和回收市场仍不完善.在这一背景下,锂污染问题迅速成为全世界关注的热点.针对目前尚无研究开展多环境介质中锂元素高精度分析方法的开发与验证工作这一现状,本研究首次建立了多环境介质(河水、污水、大气颗粒物、沙尘暴颗粒、土壤、植物、动物、锂离子电池正极材料)中锂元素的全流程定量分析方法.在前处理过程方面,六类常见消解酸体系(硝酸、王水、反王水、硝酸+双氧水、硝酸+氢氟酸、反王水+氢氟酸)在消解过程和赶酸过程都可保证锂元素的回收率在95%以上,因此可根据环境样本的化学特性从六类常用酸消解体系中选择最适消解液,利用赶酸仪在170℃下进行赶酸操作,可以保证最佳消解效果和赶酸效率.在质谱分析方面,选择Rh103和In115这两种内标元素,在非碰撞池分析模型下可实现多环境介质中锂元素的痕量分析.在分析方法的基础上,本研究进一步揭示了我国不同地区多环境介质中锂元素的赋存特征,具体结果如下:土壤和沉积物(7.60~66.00 mg/kg)、植物(0.03~2.36 mg/(kg dw))、动物(0.02~0.37 mg/(kg dw))、大气颗粒物(0.18~2.71 ng/m^(3))、沙尘暴颗粒(5.18~14.18 ng/m^(3))、自然水体(0.54~92.40μg/L)、工业和生活污水样品(11.34~36.11μg/L)、锂离子电池正极材料(4.04%~7.70%).本研究可为锂元素的生物地球化学循环过程和人为活动(如工业活动)导致的潜在锂污染研究提供基础数据参考.