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生产环境中粉尘的危害性与粉尘中 SiO2 (游离二氧化硅) 含量密切相关。世界各国均将粉尘中游离二氧化硅含量作为制定粉尘卫生标准的重要指标之一。工作场所中，游离二氧化硅含量大于10%的粉尘称为矽尘。长期接触矽尘会导致矽肺，这是我国最为严重的职业病之一。2014年国家安监总局在《职业卫生技术服务机构工作规范》（安监总厅安健〔2014〕39 号）第十四条第（二）款规定：对于二氧化硅成分不明的粉尘或含游离二氧化硅的粉尘，应进行游离二氧化硅含量测定，确定粉尘性质。
游离二氧化硅是指没有与金属或金属氧化物结合而呈游离状态的二氧化硅。游离二氧化硅按晶体结构分为结晶型（crystalline）、隐晶型（crypto crystalline）和无定型（amorphous）三种。工作场所粉尘中游离二氧化硅含量的测定按照GBZ/T 192.4-2007《工作场所空气中粉尘测定 第4部分：游离二氧化硅含量》进行，包含焦磷酸法、红外分光光度计和X射线衍射法。焦磷酸法属于手工操作，十分考验实验员基础化学操作的熟练程度，因此对人员的要求较高，耗时又繁琐，实验结果受实验人员操作熟练程度的影响较大；X射线衍射法，价格过于昂贵，对于基层的可普及性较差；红外光谱法，操作简便，测试快速，结果准确。整个过程仅使用了少量的溴化钾试剂，环保且高效，目前对于基层可普及性较强。
实验流程
1. 标准样品配制：取约10、20、30、40、50、100毫克的α-SiO2分别于240、230、220、220、210、190、150毫克的溴化钾粉末（200目）进行混匀。然后将混合粉末作为标准品进行取样。
2. 标准样品光谱获取：将混合均匀的样品和溴化钾混合物放在压片模具中，使转移率在98%以上，将转移至模具中的混合物堆成小山样，然后进行压片。取出制作好的样品片放在红外光谱仪器的透射支架上做吸光度测试。光谱如下图1所示。
图1 游离二氧化硅红外吸收谱图
3. 建立标准曲线：将获得的标准曲线导入到软件中，选择合适的吸收峰进行建立模型，如下图2所示，α-SiO2在800、780和694cm-1附近有吸收峰，我们分别取这个三个峰进行建模如下图3、图4和图5，相关因子都在0.998以上。注意实际样品可能对其中的吸收峰有干扰，我们应当选取合适的吸收峰的模型来计算样品吸收。如在粉尘中含有粘土、云母、闪石、长石等成分时，应选用694cm-1处吸收峰的标准曲线。
图2 游离二氧化硅建模
图3 800cm-1附近游离二氧化硅标准曲线
图4 780cm-1 附近游离二氧化硅标准曲线
图5 694cm-1 附近游离二氧化硅标准曲线
4. 未知含量样品定量：将样品和溴化钾混合压片，然后放在红外光谱仪器的透射支架上做吸光度测试获取样品谱图。然后将调取标准曲线计算未知样品的含量，如下图6所示。
图6 调用标准曲线计算样品的游离二氧化硅含量
小结：
采用红外光谱可快速、准确地检测粉尘中游离二氧化硅的含量，守护我们的健康。欢迎关注IR红外云学堂，一起学习更多红外知识。让更多的人了解红外，会用红外、用好红外是我们不断努力的方向！
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