原子熒光譜法在水中砷汞測定中的應用

楊靜

摘要：文章在闡釋總結原子熒光譜法概念、原理的基礎上，結合具體實驗分析了測定水中砷、汞的處理方法以及實驗過程中需要注意的問題，實驗結果科學合理有效，證實原子熒光譜法在測定水中砷汞含量方面適用、可靠。

關鍵詞：原子熒光譜法；砷汞測定；檢出限；加標回收率

中圖分類號：O657文獻標識碼：A文章編號：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射光譜之間的光化學分析方法。這一方法具有譜線簡單、靈敏度高、低檢出限以及同時測定多種元素等優點，受到業界人士的普遍重視。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個數量級；線性范圍寬介于0.001～1ug/L之間。

當某一物質的氣態基態原子被具有特征波長的共振射線照射后，原子外層的電子會吸收輻射能，會從低能態（也稱為基態）躍遷到高能態，但大部分由于二次碰撞的發生而重新躍遷回低能態，不發生輻射。但也有少部分被激發的原子在從高能態躍遷回低能態過程中，發射出與原激發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，可以在與激發光源成垂直的方向上測量到原子熒光的強度。我們就通過測量待測元素原子蒸氣在輻射能激發下產生的熒光發射強度，進而確定待測元素

含量。

二、利用原子熒光譜法測定水中砷和汞

（一）實驗部分

主要儀器設備與試劑：

1．主要儀器設備：AFS-830雙道原子熒光儀、計算機、打印機等；

2．實驗用水：本實驗研究用水均為三次水；

3．實驗試劑：濃度均為100mg/l砷、汞溶液（國家標準），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胺溶液，濃度均為50g/1硫脲與抗壞血酸混合溶液；

4．實驗載氣：純度大于99.99%的氬氣。

（二）主要實驗步驟

1．標準系列的配制。使用50Ml容量瓶吸取砷、汞標準使用溶液，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。砷的濃度相當于0ug/L、10ug/L、20ug/L、40ug/L、60 ug/L、80ug/L、100ug/L；汞的濃度相當于0ug/L、0.1ug/L、0.2ug/L、0.4ug/L、0.6ug/L、0.8ug/L、1.0ug/L。

2．實驗樣品的制備。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。同時配制相同體積的空白試劑作對比。

3．實驗測定。開啟雙道原熒光儀后，設定儀器實驗工作參數，其中砷、汞負高壓為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，延遲的時間為1s，讀數的時間為12s，砷電流大小為60mA，汞電流大小為40mA，等待30分鐘左右儀器穩定后，使用標準系列做工作曲線。利用上述方法分別測定實驗樣本及空白。最后通過所做工作曲線讀出實驗樣本中被測元素的含量。

（三）實驗討論及結果

1．共存離子的干擾。依據單獨測定砷、汞時離子的干擾為基礎，分析其它離子可能對砷、汞同時測定產生的干擾。在單獨測定砷元素時，Sn、Pb、Te、Bi等離子會一定程度的對測定產生干擾。但是在常規水樣中，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，五價砷離子被還原為三價砷離子的情況下，這些離子產生的干擾也會被屏蔽，從而保證砷測定結果的準確性和可靠性。在單獨測定汞時，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對汞測定產生影響。因此，本實驗對共存離子干擾的排除可以參照單獨測定砷汞時使用的方法。

2．不同種類酸及酸度影響。通常在砷和汞的單獨測定中，用作介質的酸有稀硝酸、稀鹽酸和稀硫酸。在砷和汞的同時測定中，已有研究發現稀硝酸和稀鹽酸的效果較好，空白值較??；介質可以使用5%～10%的稀鹽酸或者5%～15%的稀硝酸，本實驗研究選擇5%的稀鹽酸作為介質。

3．線性范圍。一般情況下，砷和汞在較寬的質量濃度范圍內，線性關系比較好。同時考慮到常規水樣中的砷、汞的評價標準以及水樣的具體情況及砷的標準曲線范圍為0～100ug/L，汞的標準曲線范圍為0～1.Oug/L。經過儀器條件的反復調試，本實驗研究砷的曲線相關系數達到了0.9997，汞的曲線相關系數達到了0.9994。

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

5．準確度與精密度。本實驗研究共測定砷、汞標準物6次，測定值均在允許誤差范圍內，測定的結果如下：

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，上述精密度實驗中的相對標準偏差能夠滿足水質監測的要求（砷批號50418，標準值0.542mg/L，不確定度5%；汞批號50928，標準值14.7ug/L，不確定度10%；水利部水環境監測評價研究中心提供）。

6．加標回收率。本實驗向1000Ml水樣中加入砷、汞標準使用液0.50Ml，共做6次加標平行實驗。實驗結果統計如表1表示：

三、結語

本實驗方法具有一次性消化水樣、同時測定水中砷汞含量以及操作過程簡單、快速、節省試劑等優點。在實驗過程中需要指出的是，測定的水樣與標準曲線溶液的酸度要嚴格保持一致，硼氫化鉀溶液和硫脲－抗壞血酸混合液要保證現用現配。

參考文獻

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[2]白晶，聶晶，劉建偉，孫曉紅．原子熒光光度法同時測定水中砷和硒[J]．中國衛生工程學，2009，（1）.

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（責任編輯：趙秀娟）