原子熒光法測定固體廢物砷的儀器工作參數分析

高金燕，孫曉冷

（中國石化西北油田公司實驗中心，新疆輪臺 841600）

1 概述

我國土壤污染問題日益嚴重，其中砷是最常見、污染超標嚴重的物質之一。砷在地殼中的含量為1.5mg/kg，較容易轉移到土壤、水中，主要來源為砷化物的開采和冶煉、在某些有色金屬的開發和冶煉中，常常有砷化物排出，污染周圍環境；砷化物的廣泛利用，如含砷農藥的生產和使用，化工、陶器、顏料、化肥等工業的原材料，均增加了環境中的砷污染量；各種砷污染可視情況引起急性、亞急性和慢性砷中毒，對公眾健康造成危害[1]，目前測定砷的檢測方法有很多，在環境監測中，主要包括原子熒光法[2]、原子吸收光譜法、王水提取—電感耦合等離子體質譜法、電感耦合等離子體質譜法等[3]，相對成熟的是水中砷的測定，固體廢物砷的測定有多種方法，這些方法中相當一部分儀器昂貴、操作復雜。本文主要是根據實驗室現有資源，依據行業相關標準，在此基礎上找到一套適合實驗室檢測工作的最佳實驗參數，在確保準確度和精密度的前提下滿足現有檢測需求。

2 材料與方法

2.1 材料

（1）儀器：“AFS 9700”型原子熒光光譜儀（北京海光儀器公司），砷元素燈，MJ1245 型微波消解儀（美國培安科技公司），分析天平，實驗室一般常用儀器和設備。

（2）實驗用水：純凈水（二級蒸餾水）。

（3）化學試劑和材料：鹽酸、硝酸、鹽酸溶液（5+95v/v）、硼氫化鉀、鹽酸溶液（1+1v/v）；其他化學試劑采用《HJ702-2014 固體廢物 汞、砷、硒、鉍、銻的測定微波消解原子熒光法》中要求的化學試劑；慢速定量濾紙、純度大于99.99%的氬氣。

2.2 測定方法

2.2.1 方法依據

依據《HJ702-2014固體廢物汞、砷、硒、鉍、銻的測定微波消解原子熒光法》。

2.2.2 方法原理

固體廢物和浸出液試樣經微波消解后，進入原子熒光儀，其中的砷等元素在硼氫化鉀溶液的還原作用下，生成砷化氫氣體，這些氣體在氬氫火焰中形成基態原子，在砷元素燈發射光的激發下產生原子熒光，原子熒光強度與試樣中元素含量成正比。

2.2.3 操作步驟

（1）樣品采集。按照HJ/T 20 的相關規定進行固體廢物樣品的采集和保存。

（2）樣品制備。按照HJ/T 20 的相關規定進行固體廢物樣品的制備，主要包括樣品的粉碎、樣品篩分、樣品混合、樣品縮分。本站采用的是固態廢物的污泥樣品，對于此樣品，準確稱取10g 樣品m1（精確至0.01g），自然風干，再次稱重m2（精確至0.01g），研磨，并過100目篩備用。

（3）固體廢物試樣制備。使用精度為0.0001g的分析天平準確稱取過篩后的固體廢物樣品0.5g，將試樣置于溶樣杯中，用少量蒸餾水潤濕。在通風櫥中，先加入1.19g/mL 的鹽酸6mL，再緩慢加入1.42g/mL 的硝酸2mL，使樣品與消解液充分接觸。若有劇烈化學反應，待反應結束后再將溶樣杯放在消解罐里密封。再將消解罐裝在消解管支架上并放入微波消解儀中，按照標準中要求的升溫程序進行微波消解，結束后，待罐內溫度降至室溫后，在通風櫥中取出、放氣，再打開。這時需要看溶液是否澄清，消解是否完全，若不澄清，需要進一步消解，直至消解完全。

用慢速定量濾紙將消解后的溶液過濾至50mL 容量瓶中，再用蒸餾水淋洗溶樣杯及沉淀至少三次。將所有淋洗液一并入容量瓶中，用純凈水定容至標線，混勻。

（4）固體廢物試料的制備。分取上述試液10mL置于50mL容量瓶中，加入1.19g/mL的鹽酸5mL，硫脲和抗壞血酸混合溶液10mL，用純凈水定容至標線，混勻，在室溫（＞15℃）放置30min，若室溫小于15℃，在30℃水浴中放置30min，等待檢測。

（5）按照HJ702-2014 和儀器說明書來設定燈電流、負高壓、載氣流量、屏蔽氣流量等工作參數。

（6）繪制校準曲線。以硼氫化鉀溶液為還原劑，鹽酸溶液為載流，濃度由低到高依次測定0.00μg/L、1.00μg/L、2.00μg/L、4.00μg/L、6.00μg/L、10.00μg/L、校準系列溶液，用扣除零濃度空白的校準系列原子熒光強度為縱坐標，溶液中相對應的元素濃度為橫坐標，繪制校準曲線。

（7）測定。將制備好的樣品與繪制校準曲線相同儀器分析條件進行測定。

（8）空白試驗。按照固體廢物試樣和試料的制備空白樣品，按與樣品相同的步驟進行測定[4]。

3 儀器工作參數分析

以上測定方法中提到儀器參考條件，HJ702-2014中提到對于砷的儀器參數見表1。

目前我站實驗室現有儀器為“AFS 9700”型原子熒光光譜儀，我們需要對這臺儀器參照標準驗證其最佳工作參數，保證數據準確性。

3.1 單因子分析

按照國標要求配制砷標準使用液，由儀器自動稀釋標準系列曲線，測試了七種不同儀器條件下的a、b、r、校準空白、樣品空白數值。詳細數值見表2、表3、表4、表5。

表2 元素砷的七種不同儀器條件

表3 七種不同儀器條件對應的a、b、r、校準空白、樣品空白

表4 七種不同儀器條件對應的熒光強度

表5 七種不同儀器條件下砷標準樣品值

通過對比各濃度梯度的熒光強度、校準曲線的相關性以及標準樣品的準確性，確定“方案7”是“AFS 9700”型原子熒光光譜儀測定“砷”項目的最佳工作參數。

3.2 硝酸濃度影響

通過砷的標準樣品的檢測，來確認硝酸濃度影響，各領取兩支新的砷標準樣品，生產批號分別為B1812023、200443，分別對其中兩支盲樣用純凈水進行稀釋處理，另兩支標準樣品用5%的硝酸進行稀釋處理，分別平行測定10次，去掉極值，結果見表6。

表6 不同濃度硝酸下的砷標樣

通過以上數據可以看出，用7%的酸度稀釋的標準樣品，測定結果相對誤差最小，結果更加接近理論值，準確性更高。

4 結論

“AFS 9700”型原子熒光光譜儀在45mA，275V負電壓、載氣流量400mL/min 的儀器條件下，用7%的硝酸稀釋定容固體廢物樣品，得到的數據相對誤差較小，準確性更高。