DMA—80自動測汞儀測定土壤中的汞

陳哲+耿燕

摘 要：采用DMA-80自動測汞儀直接測定土壤中汞的含量，能夠避免傳統方法中前處理消解帶來的誤差。通過多次實驗，優化了儀器條件，確定了精密度、準確性等參數。

關鍵詞：汞；土壤；自動測汞儀；原子吸收

中圖分類號：O657.31 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.099

汞主要以單質汞、有機汞、無機汞等形式存在于自然界中。汞及其化合物屬于劇毒物質，可在人體內富集，對人體健康產生極大的威脅。各種自然現象可使汞從地表經大氣﹑雨雪等環節不斷循環，人類的生產活動可明顯加重汞對環境的污染。這種人為污染所占的比例雖不是很大，但排放集中，危害遠遠比自然污染嚴重。日本曾發生過大面積汞中毒事件。為此，世界各國都相應制定了水質、土壤、生物等汞含量標準。

目前，汞的測定方法主要有分光光度法、原子吸收法、原子熒光法、電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）等。這些方法均需要對樣品進行前處理，特別是測定固體樣品中的汞含量，前處理成為測定的最大障礙。這是因為汞的沸點低，極易揮發，消解過程中可能會損失，給測量帶來一定的誤差。DMA-80自動測汞儀將熱分解樣品處理法與原子吸收法相結合，直接測定固體或液體中的汞含量，無需進行樣品前處理，無試劑污染。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

實驗原理為將稱重過的樣品通過自動進樣器導入儀器；樣品在分解爐中被干燥及熱分解，分解產物由載氣帶入催化管催化還原；汞被還原成汞原子，其他含有鹵素、氮、硫的氧化物被吸附；所有氣體由載氣帶入齊化管，汞被汞齊化器吸附進行金汞齊反應；吸附完畢后汞，齊化器被充分加熱而釋放汞蒸氣；載氣將汞蒸氣帶入吸收池，在253.7 nm的波長下測量汞的吸收（峰高），最后計算汞的含量。

1.2 實驗材料

實驗材料為DMA-80自動測汞儀、電子天平、石英樣品舟；汞標準溶液（質量濃度為1.00 mg/mL，國家標準物質中心）、土壤標準物質、硝酸（分析純）、超純水。

1.3 實驗儀器工作參數

干燥溫度200 ℃，干燥時間90 s；高溫分解溫度650 ℃，分解時間90 s，沖洗時間60 s；齊化管加熱時間12 s，記錄時間30 s；載氣為氧氣，壓力為4×105 Pa。

1.4 實驗方法

實驗方法為吸取一定量的汞標準貯備溶液，用質量分數為1%的硝酸逐級稀釋成質量濃度為0.1%的標準溶液；用質量分數為1%硝酸將上述標準溶液配制成汞的質量濃度分別為10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、200 μg/L、500 μg/L、1 000μg/L、2 000μg/L的標準溶液；以質量分數為1%的硝酸溶液為空白，吸取100 μL標準溶液至樣品舟中進行測定；將采集到的土壤樣品風干，研磨后混勻；稱取0.1～0.2 g（精確至0.000 1g）土壤樣品放于預先清洗過的樣品舟中，放入自動進樣器進行檢測。

2 結果與討論

2.1 方法測量范圍和標準曲線

實驗中用到2個吸收池——第一個吸收池用來測量低含量的汞（為0～20 ng），第二個吸收池用來測量高含量的汞（為20～1 000 ng）。每個單獨的吸收池都具有相應獨立的工作曲線。DMA-80自動測汞儀會根據汞的絕對含量所對應的吸收峰高度自動更換測量池。

按儀器工作條件對汞的系列標準溶液進行測定，汞含量為0 ng、1 ng、2 ng、5 ng、10 ng時對應的峰高分別為0.002 3 Abs、0.054 5 Abs、0.107 6 Abs、0.265 8 Abs、0.497 0 Abs、0.830 6 Abs。進行回歸計算后得到低濃度標準曲線為：

A=-0.001 282 21+0.057 620 31×Hg-0.000 800 24×Hg2（R2=0.999 9）. （1）

汞含量為50 ng、100 ng、200 ng時對應的峰高為0.052 4 Abs、0.103 8 Abs、0.203 6 Abs，得到高濃度標準曲線為：

A=1.668 491e-8+1.058 000e-3×Hg-1.999 989e-7×Hg2（R2=1.000 0）. （2）

實驗結果顯示，兩條曲線的相關系數R均達到0.999 0以上，表明標準曲線線性度較好。

2.2 精密度和準確度

用實驗所用方法對3種標準參考物質測定6次，測定結果為ESS-1真值為0.016±0.003 mg/kg，測定均值為17.7 μg/kg，標準偏差1.31，相對標準偏差7.4%；ESS-2真值為0.019±0.003 mg/kg，測定均值為19.4 μg/kg，標準偏差2.56，相對標準偏差9.65%；ESS-3真值為0.112±0.012 mg/kg，測定均值為114 μg/kg，標準偏差6.48，相對標準偏差5.68%.

2.3 討論

2.3.1 樣品舟

采用不與汞化合且熱穩定性好的容器，用于盛放固體或液體樣品并進行熱分解。在開始測量前，先對樣品舟進行處理，用清水清洗固體殘留物后放置于馬弗爐中，在650 ℃的溫度下對樣品舟灼燒60 min。分析樣品時，必須先空燒樣品舟，直至空白吸光度低于0.003 0 Abs時方可進行樣品分析。

2.3.2 干擾

蒸發時，汞會在催化管、齊化管及吸收池中殘留下來，給下一個樣品分析帶來正偏離，背景信號較明顯。為了使記憶效應達到最小，建議分批測量樣品——先測量低濃度樣品，再測量高濃度樣品。如果不能確定濃度的高低，可以在分析高濃度樣品后，通過空白分析來清除系統中的殘留汞。

2.3.3 質量控制

每進行一批樣品測量，必須至少做一個樣品的方法空白。方法空白值為一定體積或質量的超純水通過相應的制備方法和分析步驟測量后所得的值。如果方法空白值低于目標分析物所規定的最高限值，則此空白可以接受。在分析每批樣品時，至少帶一個實驗室質控樣品。質控樣濃度與目標分析物濃度相近或在低濃度與中濃度的標準點范圍之間。 如果每次分析的樣品超過10個，必須準確校正工作曲線中間范圍的一個點。

3 結束語

采用DMA-80直接測汞儀檢測土壤樣品時，無需前處理步驟，無汞損失，實驗操作簡單、快捷，實驗方法的準確度較高，適合對批量土壤樣品進行快速檢測。

參考文獻

[1]楊杰，王竹天，楊大進.食品中總汞檢測方法的研究進展[J].中國食品衛生雜志，2008，20（4）：346-351.

[2]彭浩，尹冬勇，周艷紅.水浴消解-原子熒光光譜法同時測定土壤中的砷和汞[J].湖南人文科技學院學報，2010，3（2）：10-13.

[3]劉銳，梁春穗.直接測汞法在各類型食品分析中的應用研究[J].中國衛生檢驗雜志，2007，17（6）：974-976.

〔編輯：劉曉芳〕