氫化物發(fā)生—原子熒光光譜法測定水樣中的砷和汞

李云輝，張偉娜，唐艷茹

(1.長春理工大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，吉林 長春 130022；2.吉林師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000；3.長春師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130022)

砷作為一種致癌物質(zhì)，其毒性是非常強(qiáng)的，它能夠使細(xì)胞的正常代謝發(fā)生障礙，導(dǎo)致多發(fā)性神經(jīng)炎和神經(jīng)衰弱等癥狀，甚至導(dǎo)致人體細(xì)胞死亡，當(dāng)其劑量達(dá)到0.07～0.2 g時(shí)人體則會(huì)產(chǎn)生急性中毒，而當(dāng)劑量達(dá)到0.1～0.3 g時(shí)則會(huì)使人致死[1]．汞，又名水銀，以液體形式存在，進(jìn)入人體以很快的速率從呼吸道吸收，再經(jīng)由肺泡進(jìn)入血液，直至到達(dá)并存儲(chǔ)在肝、腎、腦中[2]，即便是在含量很低的情況下，其毒性也會(huì)造成很大的危害[3]．無機(jī)汞在人體內(nèi)可以與核酸、DNA、RNA和酶等結(jié)合[4]，從而進(jìn)行對蛋白質(zhì)的破壞，使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的變性，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡．

水體中的砷和汞的毒性與其存在形式密切相關(guān)，砷主要以H2AsO3-、H2AsO4-、HAsO42-、AsO43-、H3AsO3、H3AsO4等形式存在，其中每種價(jià)態(tài)都顯示出不同的毒性，在水中As(Ⅲ)的毒性要比As(Ⅴ)高出約60倍．而汞主要表現(xiàn)為Hg0、Hg+、Hg2+和一些烷基汞、苯基汞、烷氧基汞等有機(jī)物[5]，其中甲基汞的毒性要比其他含汞化合物的毒性大得多．隨著工業(yè)化對環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和人們對健康越來越多的關(guān)注，如何測定飲用水樣中各個(gè)形態(tài)的砷和汞以確保飲水安全已成為國家環(huán)保局和衛(wèi)生部關(guān)注的重點(diǎn)問題．

原子熒光光譜(AFS)儀器分析方法主要通過測量元素原子蒸汽對輻射所發(fā)射的原子熒光強(qiáng)度來進(jìn)行元素的定量分析．氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法(HG-AFS)將一些熒光譜線位于200～290 nm之間的待測元素如砷和汞氣化，在還原劑的存在下將各形式的As和Hg氣化成AsH3和HgH2氣體進(jìn)樣，從而將分析元素與樣品基體(非氫化物發(fā)生元素)有效地分離，進(jìn)而降低基體干擾，提高進(jìn)樣效率和分析靈敏度、[6]．正因?yàn)槠渲T多優(yōu)勢，使該方法近年來在環(huán)境水分析和其它高純物質(zhì)檢測中得到廣泛應(yīng)用，如：劉彤彤等[7]采用該方法測定了環(huán)境水樣中的砷和鎘，Xinli Liu等人[8]采用該方法測定了高純?nèi)趸R中的三價(jià)砷.另外，還有諸多學(xué)者將該方法與各種不同的富集分離技術(shù)結(jié)合分析環(huán)境水樣中的Hg或As,如，Zierhut等[9]采用活性金富集水樣中Hg的形態(tài)，Li等[10]采用功能化的碳納米材料富集水樣中As的形態(tài)。本文利用氫化物發(fā)生優(yōu)勢與熒光光譜法聯(lián)用建立一個(gè)快速、準(zhǔn)確檢測飲用水中超痕量As和Hg元素的分析方法．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

AFS-8220型雙通道原子熒光光度計(jì)(北京吉大小天鵝儀器有限公司)優(yōu)化的儀器參數(shù)見表1．汞和砷高效空心陰極燈(北京有色金屬研究總院)．

1.2 試劑

所用試劑純度至少為分析純或更高．實(shí)驗(yàn)所用二次去離子水(DDW,18.2 MΩ cm) 通過Milli-Q系統(tǒng)(Millipore公司)制得．

硝酸(分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工研究所；BVⅢ級(jí)，北京化學(xué)試劑研究所)；鹽酸(優(yōu)級(jí)純，北京化學(xué)試劑廠；BVⅢ級(jí)，北京化學(xué)試劑研究所)；KBH4(分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工研究所)．NaOH(優(yōu)級(jí)純，中國醫(yī)藥公司北京采購供應(yīng)站經(jīng)銷)．將KBH4溶解到濃度為0.5% (m/V) 的NaOH水溶液中，KBH4濃度為1.5% (m/V) 供實(shí)驗(yàn)備用，此溶液最好現(xiàn)用現(xiàn)配．

表1 HG-AFS操作參數(shù)

Hg和As標(biāo)準(zhǔn)溶液是由國家鋼鐵分析研究總院提供的1 000 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，實(shí)驗(yàn)過程中用到的濃度由該儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋而成．

實(shí)驗(yàn)中所用到的容器均在10% (m/V) 硝酸溶液中過夜浸泡，再用二次去離子水沖洗至中性，烘干備用．

1.3 樣品處理

地下水、自來水樣品均按照國標(biāo)(GB/T5750.2-2006)[7]進(jìn)行采集，每個(gè)采樣點(diǎn)取100 ml水于事先用酸洗過的220 mL的聚乙烯塑料瓶，并在每個(gè)樣點(diǎn)用相應(yīng)的自來水和地下水水潤洗3遍以上，然后蓋蓋密封拿回實(shí)驗(yàn)室．所有樣品進(jìn)樣前加入2 g硫脲作為預(yù)還原劑還原半小時(shí)后不用稀釋直接進(jìn)樣分析．

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

將現(xiàn)配制的濃度為0、0.1、1.0、10 μg/L的Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液，和濃度為0、1.0、10、100 μg/L的As標(biāo)準(zhǔn)溶液通過原子熒光光度計(jì)進(jìn)行線性范圍的測定，將兩元素不同濃度和所對應(yīng)的熒光強(qiáng)度進(jìn)行線性回歸，得出Hg和As的線性方程分別為I=901.843c+445.4938和I=40.06c+29.5045(I：熒光強(qiáng)度；c：濃度)，Hg和As的相關(guān)系數(shù)r分別為0.9955，和0.9991，二者線性關(guān)系均很好．

2.2 方法檢出限及精密度

以分析流程空白平行測定11次的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對應(yīng)的濃度作為方法的檢出限，Hg和As的檢出限(3σ，σ為對空白進(jìn)行11次檢測的標(biāo)準(zhǔn)偏差)分別為 0.012 μg/L和0.098 μg/L．對濃度為10 μg/L的Hg和濃度為50 μg/L的As標(biāo)準(zhǔn)混合液平行測定5次得到其標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.6%和5.7%．

2.3 樣品的測定及加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

分別對所收集的水樣在所建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線上進(jìn)行測定并同時(shí)進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果列于表2，從表中可看出兩種樣品的加標(biāo)回收率為93.6%～107%，符合回收率規(guī)定要求．另外，所測得地下水和自來水樣中Hg和As的含量符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)[8](國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)中Hg和As的標(biāo)準(zhǔn)極限值分別為1.0 μg/L和10 μg/L)．

表2 飲用水中Hg和As的測定結(jié)果及加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

3 結(jié)論

本文建立了一種氫化物發(fā)生-雙通道原子熒光光譜法同時(shí)測定飲用水中高毒低含量元素Hg和As的測定技術(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法高效、簡便、快速、靈敏、準(zhǔn)確，所建立的方法線性范圍較寬、檢出限低、精密度和準(zhǔn)確性高．采用該方法進(jìn)行直接水樣的測定既方便、快捷可直接進(jìn)行測定，又提高了Hg和As的靈敏度，而且儀器結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、便于操作和批量測量，從而在實(shí)際操作中有效地提高工作效率．

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[11]中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會(huì)，生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法水樣的采集與保存[S].GB/T,5050,2-2006.