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

摘 要：目的：改變還原劑濃度，提高氫化物原子熒光法測量飲用水中鉛曲線線性及測量精密度。方法：依據生活飲用水測量標準方法GB/T 5750.6—2006，提高還原劑硼氫化鉀濃度，多次測量標準曲線及樣品，與國標法對比曲線線性和樣品測量精密度。結果：在本實驗室條件下，將還原劑濃度提高至3.6%硼氫化鉀時，工作曲線相關系數R>0.999，樣品測量RSD<1%。結論：按照GB/T 5750.6—2006中氫化物原子熒光法測量飲用水中鉛時，將還原劑濃度調高3.6%時，相比國家標準中2.8%的還原劑濃度，測量時標準曲線線性更好，精密度更高。

關鍵詞：飲用水;鉛;原子熒光法;還原劑

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，隨著當前經濟的快速發展，環境污染日益加劇，許多重金屬進入到自然水域中，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超標的現象，嚴重危害人體健康。因此，對生活飲用水中重金屬鉛進行有效的檢測，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、氫化物發生原子熒光法、ICP-OES法及ICP-MS法等。氫化物發生原子熒光法以其操作方便、干擾小、靈敏度高、檢出限低等優點，在痕量鉛的測定中得到了廣泛的應用[2]。在實際測量中，由于實驗室條件的不同，按照國標方法GB/T 5750.6—2006進行操作，時常會出現標準曲線線性不佳、穩定性差的情況。根據經驗及實驗驗證，認為還原劑的濃度可以適當提高，從而保證鉛的氫化物發生的完全和穩定。

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，鉛標準溶液（1 000 μg/mL，中國計量科學研究院）、硼氫化鉀、氫氧化鈉、鹽酸（優級純）、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+，再同硼氫化鉀反應生成揮發性氫化物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下產生原子熒光，其熒光強度在一定范圍內與被測定溶液中鉛的濃度成正比，與標準系列比較進行定量，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鉛標準使用液（0.10 μg/mL）于10 mL成套比色管中，以純水定容，使標準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。在樣品溶液和標準系列溶液中分別加入0.2 mL鹽酸（ρ20=1.19 g/mL，優級純），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，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，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組進行3次曲線和6次自配鉛含量為40.0 μg/L的樣品進行測量，得出數據。

2 結果與分析

（1）從表1和表2可以看出，當還原劑濃度為2.8%硼氫化鉀時，工作曲線相關系數R<0.999，而且為30.0 μg/L、50.0 μg/L的標準點熒光強度偏低，樣品測量RSD>4%。出現上述現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鍵是讓鉛和還原劑反應，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，從而導致熒光強度偏低[3]。②反應過程中，還原劑濃度低時，氫氣的生成量少，載氣將反應后的氫化物和氫氣的混合物帶入原子化器時，氫氣被點燃形成的氫氬火焰不穩定，從而導致測量的結果不穩定，重復性差[4]。按常規來說，完全按照國標進行操作，可以完成飲用水中鉛的測量，并獲得理想數據。在實際操作過程中，出現上述結果不理想的情況時，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，沒有達到預期濃度。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，導致所配制的硼氫化鉀溶液濃度偏低，進而致使鉛不能完全的在硼氫化鉀的作用下被轉化成鉛的氫化物，使高濃度標準點熒光強度偏低[5]。

（2）由表3和表4可知，當還原劑濃度為3.6%硼氫化鉀時，工作曲線相關系數R>0.999，而且樣品測量RSD<1%。當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生成了鉛的氫化物，30.0 μg/L、50.0 μg/L的標準點中的鉛全部被反應生成了鉛的氫化物，熒光強度有所提高，工作曲線相關系數變好。而且，高濃度的還原劑使反應徹底，產生的氫氣也比較多，原子化器中的氫氬火焰燃燒的比較穩定，故熒光強度較穩定，測量樣品RSD較小。

3 結論

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

（2）由于原子化器的主要任務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定，應有足夠量的還原劑參與反應，產生足夠量的氫氣。

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

參考文獻

[1]劉興奮，王亞騰，華笑笑，等.基于陽離子型共軛聚合物和核酸適配體的高靈敏鉛離子快速檢測方法[J].分析化學，2016，44（7）：1092-1098.

[2]于志強，尹靜章，宰維東，等.氫化物原子熒光分析法測定水中鉛的探討[J].科技信息，2010（1）：1042-1043.

[3]張延，劉光學.氫化物發生-原子熒光光度法測定水和廢水中鉛的實驗研究[J].水文，2005（1）：49-52.

[4]劉文澤.原子熒光光度法測定飲用水中鉛[J].海峽預防醫學雜志，2015，21（3）：51-52.

[5]孫倉.清潔地表水中鉛的氫化物發生：原子熒光光譜法研究[J].環境科學與管理，2017，42（2）：161-163.