淺談原子熒光技術在水環境檢測中的應用

孫 穎

（大連路明光電工程有限公司，遼寧 大連 116025）

隨著社會經濟的發展，人們對于用水安全提出了較高的要求。在水質檢測過程中，傳統的檢測方式在砷、硒、錫、汞、鉍等微量元素測定方面存在較大缺陷，不僅檢查效率較低，而且容易造成人力、物力資源的大量浪費。在這種背景下，原子熒光技術應運而生。從技術原理來看，原子熒光技術將原子發射光譜和原子吸收光譜分析技術有效綜合，其能在基態原子吸收合適的特定頻率輻射的基礎上，發射出特定波長的熒光，這些高能態的波形熒光能夠實現水中微量元素的有效檢查?，F階段，原子熒光技術在地質環保、衛生防疫等領域獲得了廣泛應用，規范使用原子熒光技術已經成為水環境質量檢測的關鍵。

1 原子熒光技術的基本原理

原子熒光技術是光譜分析技術應用的基本形態，同時也是水環境微量元素檢查的主要手段。從本質上講，原子熒光技術是原子發射光譜和原子吸收光譜分析技術的進一步延伸，在原子熒光技術支撐下，氣態的自由原子會吸收光源的特征輻射，并使得原子外層電子發生躍遷變化。通常，先躍遷到較高能級再返回原有基態是原子外層電子躍遷變化的主要特征[1]?，F階段，國外進行了原子熒光技術的進一步研究，并在原子熒光技術的基礎上，進行了氫化物發生與原子熒光光譜分析技術的結合，這使得原子熒光技術的應用范圍更廣，原子熒光技術在化學、物理、環境科學等領域獲得了廣泛應用。

從應用過程來看，氫化物發生-原子熒光光譜法在當前環境科學領域的應用較為廣泛，尤其在水環境檢測中，其能有效地實現砷、硒、錫、汞、鉍等微量元素的檢測。具體而言，該檢測方式以硼氫化鉀或鈉作為還原劑，然后將還原劑投入到酸化過的樣品溶液，此時，溶液中需要分析的微量元素會發生還原反應，并轉化為揮發性共價氣態氫化物。當這些共價氣態氫化物導入到原子化器中時，利用氬氫火焰即可使其進一步轉變為基態原子。基態原子吸收光源能量后會發生躍遷變化，并且熒光光源的強度和測元素的濃度呈正相關。測量實踐中，人們只需要觀測熒光光源的強度值，即可實現水環境中微量元素的有效檢測。

第一次鴉片戰爭后，西方侵略者雖然通過《中英江寧條約》《中美望廈條約》等打開了中國的大門，但是，對華貿易并沒有出現他們所設想的持續性的增長。因此，西方侵略者不滿足已經取得的特權，企圖向清政府索要更多的特權，從而進一步打開中國市場。1854年和1856年，英國分別聯合美國、法國向清政府提出“修約”，要求開放中國內地，公使常駐北京，鴉片貿易合法化，皆被拒。1856年10月，英國借口“亞羅號事件”，挑起了第二次鴉片戰爭。清政府戰敗后，又被迫簽訂一系列不平等條約，關稅制度不得不按西方列強的要求作進一步的修改。

2 原子熒光技術的類型及使用特征

現階段，原子熒光技術在物化生產和環境科學中的應用愈發普遍。就使用類型來看，共振熒光、非共振熒光與敏化熒光是原子熒光技術常見的三種應用形態[2]。

現階段，原子熒光技術在水環境檢測項目中的應用愈發廣泛。某社區供水工程建設中，工作人員利用熒光技術進行了砷標準溶液和硒標準溶液的規范檢測，檢測過程如下。

非共振熒光包含直躍線熒光、階躍線熒光、anti-Stokes 熒光三種形式，這些原子熒光技術的激發光與熒光具有不同的波長。例如，就直躍線熒光而言，其激發線能級間隔明顯高于熒光的能級間隔；在階躍線熒光使用中，熒光波長大于激發線波長；anti-Stokes熒光的能量供給具有多源性，其包含了光源和熱能兩種能量供應方式。

就共振熒光而言，其原子外層電子激發線與熒光線具有相同的能量等級，即原子吸收的光和發射熒光的波長一致。需要注意的是，在共振熒光使用過程中，一旦原子受熱激發處于亞穩態，則需要吸收輻射進行再次激發，從而達到共振熒光的效果。

某社區供水工程建設中，為保證社區居民用水安全，故對接入水系統的水源質量進行原子熒光技術檢測。本檢測試驗采用AFS-3100 型號雙道原子熒光光度計設備；熒光燈光源采用砷和硒高性能空心陰極燈。此外，砷標準溶液和硒標準溶液選擇經過國家標準物質中心處理的生活飲用水，同時硼氫化鈉溶液的濃度為20 g/L，鹽酸溶液為濃度12%的優級純。

3 原子熒光技術在水環境檢測中的應用要點

利用原子熒光技術進行水環境質量檢測時，試驗步驟的規范程度會直接影響原子熒光技術的應用水平和微量元素檢測精度。因此，在原子熒光技術水環境質量檢測中，試驗人員應注重以下步驟的嚴格規范。其一，進行試驗試劑和標準溶液的規范選擇，通常，人們需要準備氫氧化鈉溶液、水、鹽酸以及硼氫化鉀溶液等原子熒光技術試劑或溶液。其二，準備原子熒光光度計和玻璃器皿等試驗器材，并對原子熒光光度計進行校正處理，確保設備使用的規范性。其三，試液配制是原子熒光技術檢測應用的關鍵。譬如，就砷標準溶液而言，其應在標準液的基礎上，分不同容量加入混合溶液，然后利用鹽酸溶液對混合液進行滴定處理，鹽酸溶液的濃度需保持在12%左右。當溶液攪拌均勻后，需靜置15 min以上，然后進行原子熒光光譜測定。其四，利用295 V 高壓光電倍增管進行原子熒光測定，相關儀器的使用需滿足以下指標，如表1所示。

本供水工程水質檢測實踐中，為確保原子熒光技術水環境質量檢測的高效性，工作人員對試驗材料設備準備和試驗過程進行嚴格規范。

3.1 原子熒光技術的應用方法

水環境質量檢測過程中，原子熒光光譜法是原子熒光技術應用的關鍵所在。就檢測應用過程而言，原子熒光光譜法綜合了發射光譜法和收光譜法，然后利用激發光源照射被檢測物質，使得檢測試液的原子保持在活躍激發狀態并發出原子熒光。試驗期間，若水中含有易揮發的微量元素，則這些微量元素會與還原劑發生作用，并產生共價氫化物。檢測實踐中，人們只要在相應儀器的支撐下，將共價氫化物原子化，即可實現原子熒光技術的檢測操作，并準確地把控水試樣中的微量元素含量，提升水環境檢測質量。

3.2 原子熒光技術的應用步驟

作為一種高效化、專業化的水環境質量檢測手段，原子熒光技術的應用需注重材料設備、試驗步驟的嚴格把控。

表1 原子熒光技術檢測設備應用標準

3.3 原子熒光技術檢測結果精度分析與評價

精密度偏性試驗是原子熒光技術檢測水環境質量的必要環節。在該試驗下，人們可以獲得熒光技術檢測的空白批內標準差數值，然后將該數值與原子熒光技術檢測限度值進行對比，即可實現水環境檢測精度的準確把控。通常，原子熒光技術檢測限度值為0.177 μg/L，同時對比觀察時間需保持在5 s 左右。最后，當原子熒光技術檢測結束后，應對所有的樣品進行比較，然后計算樣品中微量元素的回收率，并結合回收率的具體數字，評價水環境質量。

4 原子熒光技術在水環境檢測項目中的具體應用

理性從啟示、哲學從信仰中剝離出來并獲得獨立的形態，并不意味著宗教的消除，正如卡西爾所言：“啟蒙運動最強有力的精神力量不在于它摒棄信仰，而在于它宣告的新信仰形式，在于它包含的新宗教形式?！保?6］125－126在啟示與理性、信仰與哲學的博弈中，“宗教信念應該像任何別的命題一樣接受檢驗——由理性證據來檢驗”［17］26。啟蒙揚棄了宗教的外在形式，形成了新的宗教形態——知性宗教。

Spatial network structure of Huaihai Economic Zone based on traffic

4.1 項目概況

在使用敏化熒光的過程中，受光源激發的原子會和另一種原子發生碰撞，并實現激發能量的轉移。此時，后者原子發射的熒光即為敏化熒光。需注意的是，敏化熒光僅能在非火焰原子化器中進行觀測。

4.2 原子熒光技術試驗過程

研究組中，AOFAS評分為優12例，良7例，中2例，差0例，優良率為90.5%，其中，有2例出現拇趾輕度屈曲畸形。對照組中，AOFAS評分為優9例，良16例，中5例，差0例，優良率為83.3%。研究組患者的優良率高于對照組，但差異無統計學意義（P＞0.05），見表2。

就試驗材料設備準備而言，砷和硒高性能空心陰極燈的電流選擇是其控制的首要內容。空心陰極燈調試過程中，試驗人員發現，當砷的空心陰極燈電流在20～50 mA 時，電子熒光燈強度越大，陰極燈電流也就越大，最終確定砷的空心陰極燈的最佳電流為60 mA；而在硒空心陰極燈調試過程中，陰極燈電流與電子熒光燈強度呈現出反比例相關關系，故而設定其最佳電流為20 mA。其次，在原子化器高度確定過程中，要確保砷熒光強度和硒熒光強度能在相應平臺上顯示，原子化器的高度需分別保持在7～10 mm和5～12 mm。試驗期間，試驗人員將原子化器高度控制在8 mm，為后期熒光強度檢測奠定了基礎。在其流量控制中，砷和硒的熒光強度與載氣流量呈反比，為避免砷和硒的熒光強度過小，本項目中，其流量保持在400 mL/min。此外，硼氫化鈉溶液的濃度在10～25 g/L 時，砷的熒光強度比較穩定。然而，隨著硼氫化鈉溶液濃度的增加，砷的熒光強度會逐漸降低，因此本試驗硼氫化鈉溶液的濃度保持在20 g/L。

合作學習應該是全體小組成員的合作學習，每一個小組成員都是學習的主體。教師要重點觀察個別學生消極學習的現象，這些學生往往依賴于其他小組成員，缺乏參與的主動性，教師要通過觀察，及時加以引導，激發消極學生興趣，使全體小組成員主動參與合作學習。

試驗期間分別對砷標準溶液和硒標準溶液樣品進行分組處理，其規格依次為1.0 ng/mL、2.0 ng/mL、4.0 ng/mL、8.0 ng/mL、10.0 ng/mL、20.0 ng/mL。當所有樣品分組完成后，對其進行夜冷消化處理；然后利用酒精燈進行加熱；標準液中水分徹底蒸發后，滴入硼氫化鈉溶液繼續加熱，硼氫化鈉溶液滴量為1 mL。需要注意的是，為確保試液制備的標準，本次試驗先用去離子水代替試樣，然后在雙道原子熒光光度計、砷、硒高性能空心陰極燈的支持下，對含砷10 ng/mL 和含硒20 ng/mL 試液中的微量元素進行檢測。

4.3 試驗結果檢驗

本供水工程水環境質量檢測中，原子熒光技術檢測結果如表2所示。

表2 原子熒光技術下砷、硒線性范圍試驗結果

由表2 可知，當試樣濃度保持在1～10 ng/mL 時，砷的標準曲線線性關系良好，其相關系數為0.999 7，并且計算可知砷if值回歸方程為if=22.006C-2.990；而在硒（if值）檢測過程中，其標準曲線線性關系良好的試液濃度范圍為2.0～20.0 ng/mL；相關系數和回歸方程分別為0.994 和if=30.941C-9.121。最后，在觀測原子熒光光度計、雙道原子熒光光度計設備讀數的基礎上，項目工作人員將準空白溶液的熒光信號納入考慮范圍，確定砷、硒的檢出限。其中，砷的檢出限為0.01 ng/mL，硒的檢出限為0.02 ng/mL。

三是實行稅收優惠政策。商城縣政府應根據實際情況，適當給予旅游企業相應的稅收優惠政策，抓住旅游業發展契機，培植新的稅收增長點，為旅游業營造公平、有序的良性生存環境，進而促進旅游業健康發展。

利用空白溶液對原子熒光技術測定結果進行檢驗時，設定連續檢測天數為11 d，每天測定一次，結果發現，砷的相對標準偏差為在1.4%～4.1%，而硒的相對標準偏差在2.5%～7.6%；測量誤差尚處于原子熒光技術水環境質量測定允許誤差范圍，即檢測結果具有有效性。

5 結論

原子熒光技術對于水環境精度把控具有較大影響。在水環境質量檢測實踐中，人們只有充分理解原子熒光技術的應用原理，并在其試驗特征和技術規范把控的基礎上，進行試驗全過程的規范把控，才能有效提升原子熒光技術水環境質量檢測精度，進而保證居民的用水安全。