淺析原子熒光法測(cè)定土壤中的砷和汞元素含量

陳小英

摘要：采用原子熒光法測(cè)定土壤樣品中砷和汞，探討消解環(huán)境、載液特性、溶液基體和還原劑硼氫化鉀等因素對(duì)土壤樣品中砷和汞含量測(cè)定的影響，確定了最優(yōu)分析條件：土壤樣品敞開(kāi)消解，時(shí)間2h，期間搖動(dòng)3次，用鹽酸溶液 （5+95） 定容，混勻靜置過(guò)夜，砷和汞還原劑硼氫化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%和0.02%，載液均為鹽酸溶液 （5+95） 。該方法將土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)樣品中砷、汞元素同步消解前處理，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)步驟，節(jié)約了分析測(cè)試時(shí)間，提高了分析效率，利于處理大批量土壤樣品。選取部分GSS系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度均可滿(mǎn)足土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范的要求，對(duì)2種未知土壤樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，土壤樣品的加標(biāo)回收率：砷為94.00%～100.40%，汞為86.40%～106.80%。

關(guān)鍵詞：土壤; 砷; 汞; ?原子熒光法;

土壤環(huán)境質(zhì)量受到越來(lái)越多的關(guān)注，開(kāi)發(fā)高效、穩(wěn)定的土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)我國(guó)開(kāi)展土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查及污染防治具有重要意義。砷 （As） 、汞 （Hg） 作為土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的元素，國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中土壤砷、汞的檢測(cè)方法較多，其中砷常用的檢測(cè)方法有質(zhì)譜法、分光光度法和原子熒光法;汞主要的檢測(cè)方法有原子吸收法、原子熒光法和測(cè)汞儀等。相比其他檢測(cè)方法，原子熒光法具有檢出限低、檢測(cè)范圍寬、靈敏度高和成本低的優(yōu)點(diǎn)。而針對(duì)土壤樣品的消解方法主要以微波消解和水浴消解為主，其中微波消解步驟繁瑣，不適合大批量土壤樣品的處理;水浴消解具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性好等優(yōu)點(diǎn)，但常用的水浴消解-原子熒光法對(duì)土壤中砷、汞元素需單獨(dú)分開(kāi)前處理，增加了操作重復(fù)繁瑣性。為此，本文采用王水水浴消解-原子熒光法測(cè)定土壤樣品中砷和汞，探討了消解環(huán)境、載液特性、還原劑等因素對(duì)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)樣品中砷和汞含量測(cè)定的影響，并通過(guò)優(yōu)化分析條件，統(tǒng)一部分試劑，使土壤樣品中砷和汞元素達(dá)到同步消解前處理，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)步驟，節(jié)約了分析測(cè)試時(shí)間，提高了分析效率，利于處理大批量土壤樣品。

1 試驗(yàn)步驟

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.2～0.5g土壤樣品 （100目） 于50mL比色管中，加入10mL王水 （1+1） ，搖勻勿使樣品黏壁，放至沸水浴敞開(kāi)消解2h，期間每30min搖動(dòng)一次;取出比色管冷卻，用鹽酸溶液 （5+95） 定至刻度線，靜置過(guò)夜，取上清液測(cè)定汞的含量;同時(shí)取一定量的上清液于25mL比色管中，加入5mL硫脲-抗壞血酸混合液，用鹽酸溶液 （5+95） 定至刻度線，混勻，反應(yīng)一段時(shí)間后測(cè)定砷的含量。上述過(guò)程中同步制作試驗(yàn)空白樣。

2 結(jié)果與分析

2.1 消解環(huán)境對(duì)土壤樣品中砷和汞測(cè)定結(jié)果的影響

在土壤樣品消解試驗(yàn)過(guò)程中比色管塞子經(jīng)常會(huì)發(fā)生崩開(kāi)的現(xiàn)象，導(dǎo)致原來(lái)封閉的消解環(huán)境變成敞開(kāi)的狀態(tài)，因此本文選取GSS系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和未知土壤樣品，并針對(duì)比色管封閉與敞口消解環(huán)境進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，探討封閉與敞口消解環(huán)境對(duì)土壤樣品中砷和汞測(cè)試結(jié)果的影響。

標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品 （GSS3～GSS8） 中砷和汞的測(cè)試值均在推薦值范圍內(nèi)，未知土壤樣品 （未知樣1～3） 的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差汞分別為2.56%、1.09%、0.70%，砷分別為14.2%、5.97%、0.21%，其試驗(yàn)結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度均可滿(mǎn)足環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)相關(guān)規(guī)范的要求。由此得出，土壤樣品敞開(kāi)消解是有效、可行的，同時(shí)簡(jiǎn)化了試驗(yàn)操作步驟。

2.2 載液特性對(duì)土壤樣品中砷和汞測(cè)定結(jié)果的影響

載液主要用于推動(dòng)樣品至反應(yīng)系統(tǒng)參與反應(yīng)并清洗整個(gè)進(jìn)樣系統(tǒng)，載液中常用酸主要為鹽酸、硝酸和硫酸。硫酸為非揮發(fā)性酸，在管道中殘留嚴(yán)重，故選擇鹽酸、硝酸兩種酸分別作為載液介質(zhì)，在固定還原劑濃度的基礎(chǔ)上，選擇不同種類(lèi)和濃度的載液介質(zhì)，探究其對(duì)土壤樣品中砷和汞測(cè)試結(jié)果的影響。

2.3 溶液基體對(duì)土壤樣品中砷和汞測(cè)定結(jié)果的影響

消解液中可能存在其他基體對(duì)土壤中砷、汞的測(cè)定產(chǎn)生干擾。許多研究表明，加入絡(luò)合劑使特定干擾元素形成絡(luò)合物可消除其干擾，如：加入5mL 10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的酒石酸可以抑制銻的水解，消除對(duì)土壤中砷測(cè)定的影響;硫脲-抗壞血酸能屏蔽部分金屬元素如Sb、Se、Pd等的干擾。由于消解液中細(xì)小的金屬沉淀會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，因此適當(dāng)增加酸度可以加大金屬的溶解度。此外，增加酸度可以減少被硼氫化鉀還原的元素種類(lèi)，以降低干擾，使大量的Cl-與Hg2+作用形成穩(wěn)定的配合物[HgCl]2-，從而抑制汞的吸附和揮發(fā)。

2.4 還原劑硼氫化鉀對(duì)土壤樣品中砷和汞測(cè)定結(jié)果的影響

固定土壤樣品中砷 （10μg/L） 和汞 （1μg/L） 的濃度，統(tǒng)一載液和定容試劑，探究不同硼氫化鉀 （KBH4） 質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)砷和汞熒光強(qiáng)度的影響。砷和汞熒光強(qiáng)度均隨還原劑硼氫化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，此結(jié)論與袁愛(ài)萍等的研究結(jié)果相符;當(dāng)還原劑硼氫化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%和0.08%時(shí)，砷和汞的熒光強(qiáng)度最高。這是因?yàn)榕饸浠浐吭黾赢a(chǎn)生的大量氫氣 （H2） 稀釋了氫化砷與汞原子的濃度，導(dǎo)致儀器的靈敏度下降，而靈敏度較低的儀器穩(wěn)定性較差，儀器靈敏度過(guò)高會(huì)造成樣品空白偏高且有損儀器，因此在適宜的儀器靈敏度條件下，當(dāng)砷濃度為10μg/L或汞濃度為1μg/L時(shí)，其熒光強(qiáng)度在1 000左右可滿(mǎn)足儀器測(cè)試的要求。因此，本試驗(yàn)選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%和0.02%的KBH4分別進(jìn)行土壤樣品中砷和汞的測(cè)定。

3 結(jié)論

原子熒光法處理土壤環(huán)境樣品具有易于操作、靈敏度高、線性范圍寬、成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文探討了王水水浴消解-原子熒光法對(duì)土壤樣品中砷和汞含量測(cè)定的影響因素，并確定了最優(yōu)分析條件：土壤樣品敞口消解，時(shí)間2h，期間搖動(dòng)3次，用鹽酸溶液 （5+95） 定容，混勻靜置過(guò)夜，砷和汞還原劑硼氫化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%和0.02%，載液均為鹽酸溶液 （5+95） 。該方法適用于大批量土壤監(jiān)測(cè)環(huán)境樣品的分析測(cè)試，可同時(shí)進(jìn)行土壤樣品中砷和汞元素的前處理操作，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)步驟，節(jié)約了分析測(cè)試時(shí)間，提高了分析效率，有助于提高土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)樣品的分析水平。

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