還原劑濃度對氫化物原子熒光法測量 飲用水中鉛的影響

鐘葉芳

（廣東省惠州市大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)疾病預(yù)防控制中心，廣東惠州 516000）

自然水域中含有的重金屬量保持在一個較低的水平，對人體和動植物也不會造成太大的影響。但是，隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日益加劇，許多重金屬進(jìn)入到自然水域中，使自然水域中重金屬含量增加。在日常生活飲用水中重金屬鉛的含量也呈現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象，嚴(yán)重危害人體健康。因此，對生活飲用水中重金屬鉛進(jìn)行有效的檢測，具有十分重要的價值和意義[1]。痕量鉛測定的方法主要有石墨爐原子吸收光譜法、分光光度法、火焰原子吸收光譜法、示波極譜法、氫化物發(fā)生原子熒光法、ICP-OES法及ICP-MS法等。氫化物發(fā)生原子熒光法以其操作方便、干擾小、靈敏度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，在痕量鉛的測定中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。在實際測量中，由于實驗室條件的不同，按照國標(biāo)方法GB/T 5750.6—2006進(jìn)行操作，時常會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線線性不佳、穩(wěn)定性差的情況。根據(jù)經(jīng)驗及實驗驗證，認(rèn)為還原劑的濃度可以適當(dāng)提高，從而保證鉛的氫化物發(fā)生的完全和穩(wěn)定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

北京海光AFS-9700型原子熒光光度計，鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液 （1 000 μg/mL，中國計量科學(xué)研究院）、硼氫化鉀、氫氧化鈉、鹽酸（優(yōu)級純）、鐵氰化鉀、硫氰酸鉀和草酸。

1.2 實驗方法

1.2.1 原理

在酸性條件下，水中的鉛在氧化劑鐵氰化鉀的作用下氧化為Pb4+，再同硼氫化鉀反應(yīng)生成揮發(fā)性氫化物PbH4，由氬氣作為載氣把PbH4帶入石英原子化器，在特制鉛空心陰極燈的激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其熒光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與被測定溶液中鉛的濃度成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較進(jìn)行定量，從而計算出水樣中鉛的含量。

1.2.2 實驗步驟

分別取10 mL水樣、0 mL、0.10 mL、0.30 mL、0.50 mL、 1.00 mL、3.00 mL和5.00 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液（0.10 μg/mL）于10 mL成套比色管中，以純水定容，使標(biāo)準(zhǔn)系列鉛的濃度分 別 為0 μg/L、1.0 μg/L、3.0 μg/L、5.0 μg/L、10.0 μg/L、 30.0 μg/L和50.0 μg/L。在樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中分別加入0.2 mL鹽酸（ρ20=1.19 g/mL，優(yōu)級純），0.2 mL草酸 （20 g/L），0.4 mL硫氰酸鈉（20 g/L）混勻，待測。

1.2.3 儀器條件

燈電流：40 mA；負(fù)高壓：260 V；原子化高度：8 mm；載氣流量：300 mL/min；屏蔽氣流量：800 mL/min；讀數(shù)時間：16 s；延遲時間：4 s。

1.2.4 載流及還原劑濃度

①載流。2%鹽酸溶液。②還原劑。A組（國標(biāo)，還原劑含量為2.8%）：0.5 g氫氧化鈉＋14.0 g硼氫化鉀＋20 mL鐵氰化鉀（200 g/L），定容至500 mL。B組（改進(jìn)，還原劑含量為3.6%）：0.5 g氫氧化鈉+18.0 g硼氫化鉀＋20 mL鐵氰化鉀（200 g/L），定容至500 mL。

1.2.5 測量

其他條件都相同的情況下，還原劑分別用A組和B組進(jìn)行3次曲線和6次自配鉛含量為40.0 μg/L的樣品進(jìn)行測量，得出數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

（1）從表1和表2可以看出，當(dāng)還原劑濃度為2.8%硼氫化鉀時，工作曲線相關(guān)系數(shù)R＜0.999，而且為30.0 μg/L、50.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)熒光強(qiáng)度偏低，樣品測量RSD＞4%。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因可能為以下兩方面。①氫化物原子熒光法測鉛的關(guān)鍵是讓鉛和還原劑反應(yīng)，生成鉛的氫化物，在酸性條件下，還原劑的濃度必須足夠把樣品中的鉛全部反應(yīng)生成氫化物，如果還原劑濃度不夠，一部分的鉛無法生成氫化物，從而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度偏低[3]。②反應(yīng)過程中，還原劑濃度低時，氫氣的生成量少，載氣將反應(yīng)后的氫化物和氫氣的混合物帶入原子化器時，氫氣被點(diǎn)燃形成的氫氬火焰不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致測量的結(jié)果不穩(wěn)定，重復(fù)性差[4]。按常規(guī)來說，完全按照國標(biāo)進(jìn)行操作，可以完成飲用水中鉛的測量，并獲得理想數(shù)據(jù)。在實際操作過程中，出現(xiàn)上述結(jié)果不理想的情況時，可能是所用硼氫化鉀試劑純度不夠，原本配制的濃度為28 g/L的硼氫化鉀，沒有達(dá)到預(yù)期濃度。也可能是在配制過程中時間過長，由于硼氫化鉀見光易分解，配制時長時間暴露在外面，導(dǎo)致所配制的硼氫化鉀溶液濃度偏低，進(jìn)而致使鉛不能完全的在硼氫化鉀的作用下被轉(zhuǎn)化成鉛的氫化物，使高濃度標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)熒光強(qiáng)度偏低[5]。

表1 A組曲線測量數(shù)據(jù)

表2 A組自配樣品測量數(shù)據(jù)

（2）由表3和表4可知，當(dāng)還原劑濃度為3.6%硼氫化鉀時，工作曲線相關(guān)系數(shù)R＞0.999，而且樣品測量RSD＜1%。當(dāng)使用還原劑硼氫化鉀的濃度為36 g/L時，樣品中的鉛全部被反應(yīng)生成了鉛的氫化物，30.0 μg/L、50.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)中的鉛全部被反應(yīng)生成了鉛的氫化物，熒光強(qiáng)度有所提高，工作曲線相關(guān)系數(shù)變好。而且，高濃度的還原劑使反應(yīng)徹底，產(chǎn)生的氫氣也比較多，原子化器中的氫氬火焰燃燒的比較穩(wěn)定，故熒光強(qiáng)度較穩(wěn)定，測量樣品RSD較小。

表3 B組曲線測量數(shù)據(jù)

表4 B組自配樣品測量數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

（1）原子熒光法測飲用水中鉛的含量，關(guān)鍵在于鉛的氫化物的產(chǎn)生，為確保樣品中的鉛能全部轉(zhuǎn)化為鉛的氫化物，還原劑應(yīng)該足量或過量。

（2）由于原子化器的主要任務(wù)是使氫化物分解并原子化，為確保原子化器處的氫氬火焰燃燒穩(wěn)定，應(yīng)有足夠量的還原劑參與反應(yīng)，產(chǎn)生足夠量的氫氣。

（3）配制硼氫化鉀溶液時，應(yīng)盡量減少其在光線下的暴露時間，上機(jī)測量時，可以將其裝入帶有黑罩的塑料瓶中。