原子熒光譜法在水中砷汞測定中的應(yīng)用

楊靜

摘要：文章在闡釋總結(jié)原子熒光譜法概念、原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)分析了測定水中砷、汞的處理方法以及實(shí)驗(yàn)過程中需要注意的問題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)合理有效，證實(shí)原子熒光譜法在測定水中砷汞含量方面適用、可靠。

關(guān)鍵詞：原子熒光譜法；砷汞測定；檢出限；加標(biāo)回收率

中圖分類號(hào)：O657文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0077-02

一、原子熒光光譜法及基本原理

原子熒光光譜法是一種介于原子吸收光譜和原子發(fā)射光譜之間的光化學(xué)分析方法。這一方法具有譜線簡單、靈敏度高、低檢出限以及同時(shí)測定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，受到業(yè)界人士的普遍重視。原子熒光光譜法與原子吸收光譜法，二者基本相同，不同之處在于原子熒光光譜法使用的是連續(xù)光源，對As、Se、Te、Pb、Bi、Hg、Sb等元素的分析較為有效；由于原子熒光的信噪比較大，其靈敏度與原子吸收光譜相比要高出1～2個(gè)數(shù)量級(jí)；線性范圍寬介于0.001～1ug/L之間。

當(dāng)某一物質(zhì)的氣態(tài)基態(tài)原子被具有特征波長的共振射線照射后，原子外層的電子會(huì)吸收輻射能，會(huì)從低能態(tài)（也稱為基態(tài)）躍遷到高能態(tài)，但大部分由于二次碰撞的發(fā)生而重新躍遷回低能態(tài)，不發(fā)生輻射。但也有少部分被激發(fā)的原子在從高能態(tài)躍遷回低能態(tài)過程中，發(fā)射出與原激發(fā)波長相同或者不同的輻射，這種輻射就稱為原子熒光。通過測試條件的不斷改變，可以在與激發(fā)光源成垂直的方向上測量到原子熒光的強(qiáng)度。我們就通過測量待測元素原子蒸氣在輻射能激發(fā)下產(chǎn)生的熒光發(fā)射強(qiáng)度，進(jìn)而確定待測元素

含量。

二、利用原子熒光譜法測定水中砷和汞

（一）實(shí)驗(yàn)部分

主要儀器設(shè)備與試劑：

1．主要儀器設(shè)備：AFS-830雙道原子熒光儀、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等；

2．實(shí)驗(yàn)用水：本實(shí)驗(yàn)研究用水均為三次水；

3．實(shí)驗(yàn)試劑：濃度均為100mg/l砷、汞溶液（國家標(biāo)準(zhǔn)），濃度分別為1.00mg/l和0.01mg/l砷、汞使用溶液，5%鹽酸，0.1mol/l溴酸鉀與lOg/l的溴化鉀混合溶液，20g硼氫化鉀、5g氫氧化鉀及1000Ml水配制均勻的硼氫化鉀溶液，0.5g鹽酸輕胺與100Ml水配制均勻的鹽酸經(jīng)胺溶液，濃度均為50g/1硫脲與抗壞血酸混合溶液；

4．實(shí)驗(yàn)載氣：純度大于99.99%的氬氣。

（二）主要實(shí)驗(yàn)步驟

1．標(biāo)準(zhǔn)系列的配制。使用50Ml容量瓶吸取砷、汞標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，其中As、Hg混合使用液的樣本體積分別為0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00和5.OOMl，分別加入體積為5.OOMl的濃鹽酸和硫脲與抗壞血酸混合液，然后用水混合均勻定容至50Ml。砷的濃度相當(dāng)于0ug/L、10ug/L、20ug/L、40ug/L、60 ug/L、80ug/L、100ug/L；汞的濃度相當(dāng)于0ug/L、0.1ug/L、0.2ug/L、0.4ug/L、0.6ug/L、0.8ug/L、1.0ug/L。

2．實(shí)驗(yàn)樣品的制備。使用25Ml比色管取水樣10Ml，分別加濃鹽酸2.50Ml、溴酸鉀-溴化鉀混合溶液1.00Ml，混合均勻，然后在20℃溫度下至少放置lO分鐘。如果沒有溴析出，則需要補(bǔ)加溴化劑，直至有溴析出。在有溴析出的情況下，需要用鹽酸羥胺溶液除去析出的過量的溴，去除過量的溴后再加入硫脲-抗壞血酸混合液2.50Ml，定容。同時(shí)配制相同體積的空白試劑作對比。

3．實(shí)驗(yàn)測定。開啟雙道原熒光儀后，設(shè)定儀器實(shí)驗(yàn)工作參數(shù)，其中砷、汞負(fù)高壓為280V，加熱的溫度為200℃，原子化器的高度為8毫米，載氣流量為400Ml/min，屏蔽氣流量為1000Ml/min，延遲的時(shí)間為1s，讀數(shù)的時(shí)間為12s，砷電流大小為60mA，汞電流大小為40mA，等待30分鐘左右儀器穩(wěn)定后，使用標(biāo)準(zhǔn)系列做工作曲線。利用上述方法分別測定實(shí)驗(yàn)樣本及空白。最后通過所做工作曲線讀出實(shí)驗(yàn)樣本中被測元素的含量。

（三）實(shí)驗(yàn)討論及結(jié)果

1．共存離子的干擾。依據(jù)單獨(dú)測定砷、汞時(shí)離子的干擾為基礎(chǔ)，分析其它離子可能對砷、汞同時(shí)測定產(chǎn)生的干擾。在單獨(dú)測定砷元素時(shí)，Sn、Pb、Te、Bi等離子會(huì)一定程度的對測定產(chǎn)生干擾。但是在常規(guī)水樣中，上述離子的濃度都比較低，即使加入硫脲-抗壞血酸混合液后，五價(jià)砷離子被還原為三價(jià)砷離子的情況下，這些離子產(chǎn)生的干擾也會(huì)被屏蔽，從而保證砷測定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在單獨(dú)測定汞時(shí)，上述幾種離子對汞的測定是沒有干擾的，即使加入硫脲-抗壞血酸混合液后也不會(huì)對汞測定產(chǎn)生影響。因此，本實(shí)驗(yàn)對共存離子干擾的排除可以參照單獨(dú)測定砷汞時(shí)使用的方法。

2．不同種類酸及酸度影響。通常在砷和汞的單獨(dú)測定中，用作介質(zhì)的酸有稀硝酸、稀鹽酸和稀硫酸。在砷和汞的同時(shí)測定中，已有研究發(fā)現(xiàn)稀硝酸和稀鹽酸的效果較好，空白值較??；介質(zhì)可以使用5%～10%的稀鹽酸或者5%～15%的稀硝酸，本實(shí)驗(yàn)研究選擇5%的稀鹽酸作為介質(zhì)。

3．線性范圍。一般情況下，砷和汞在較寬的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，線性關(guān)系比較好。同時(shí)考慮到常規(guī)水樣中的砷、汞的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及水樣的具體情況及砷的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍為0～100ug/L，汞的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍為0～1.Oug/L。經(jīng)過儀器條件的反復(fù)調(diào)試，本實(shí)驗(yàn)研究砷的曲線相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.9997，汞的曲線相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.9994。

4．檢出限。采用上述試驗(yàn)方法在測定砷和汞的試劑空白11次，由檢出限公式DL=3SD/K計(jì)算得知，砷汞分別為0.3981ug/L和0.0310ug/L。

5．準(zhǔn)確度與精密度。本實(shí)驗(yàn)研究共測定砷、汞標(biāo)準(zhǔn)物6次，測定值均在允許誤差范圍內(nèi)，測定的結(jié)果如下：

砷：527.88、531.25、531.25、545.13、539.13、538.88（ug/L）

汞：14.60、15.00、14.98、15.12、15.00、15.13（ug/L）

RsD（%）：砷為12%；汞為1.3%。

由于砷、汞在天然水中含量甚微，上述精密度實(shí)驗(yàn)中的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差能夠滿足水質(zhì)監(jiān)測的要求（砷批號(hào)50418，標(biāo)準(zhǔn)值0.542mg/L，不確定度5%；汞批號(hào)50928，標(biāo)準(zhǔn)值14.7ug/L，不確定度10%；水利部水環(huán)境監(jiān)測評(píng)價(jià)研究中心提供）。

6．加標(biāo)回收率。本實(shí)驗(yàn)向1000Ml水樣中加入砷、汞標(biāo)準(zhǔn)使用液0.50Ml，共做6次加標(biāo)平行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1表示：

三、結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)方法具有一次性消化水樣、同時(shí)測定水中砷汞含量以及操作過程簡單、快速、節(jié)省試劑等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中需要指出的是，測定的水樣與標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的酸度要嚴(yán)格保持一致，硼氫化鉀溶液和硫脲－抗壞血酸混合液要保證現(xiàn)用現(xiàn)配。

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（責(zé)任編輯：趙秀娟）