原子熒光法測定土壤中砷汞含量的前處理方法的比較探究

董玉梅，姜玉龍

（德州市農產品質量檢測中心，山東德州 253011）

1 實驗材料與方法

1.1 儀器設備和試劑材料

儀器設備：吉天AFS-933氫化物發生原子熒光光度計、砷汞編碼空心陰極燈、恒溫水浴鍋、電子天平及密閉微波消解儀。材料：土壤成分標準物質（GSS-2，GSS-8，GSS-9，GSS-24，GSS-25）。

試劑材料：本檢測方法所使用的試劑除另有說明外，均為分析純的試劑，試驗用水為符合GB/T6682中規定的一級水。鹽酸：ρ（HCL）=1.19 g/ml，優級純。硝酸：ρ（HNO3）=1.42 g/ml優級純。氫氧化鉀：優級純。硼氫化鉀：優級純。硫脲：分析純?？箟难幔悍治黾?。載液（3%的鹽酸溶液）：準確量取15 ml的鹽酸緩緩倒入加有少量去離子水的500 ml燒杯中，用去離子水定容至刻度，充分搖勻。（9+1）的鹽酸+硝酸溶液：9份鹽酸+1份硝酸混合，消解土壤樣品用。（1+1）的鹽酸+硝酸溶液：消解土壤樣品用。

另外，還原劑：1.5%的硼氫化鉀溶液+0.2%的氫氧化鉀溶液，此溶液用時現配。5%硫脲溶液+5%抗壞血酸混合溶液：稱取10 g硫脲溶解于200 ml的水中，稱取10抗壞血酸溶解于200 ml水中?；旌蠐u勻，此溶液用時現配。砷標準貯備溶液：ρ=100 ug/ml。汞標準貯備溶液：ρ=100 ug/ml。砷標準工作溶液：ρ=1 ug/ml。準確吸取100 ug/ml砷標準儲備溶液1 ml，用3%鹽酸溶液定容至100 ml，混勻。汞標準中間溶液：ρ=1 ug/ml。準確吸取100 ug/ml汞標準儲備溶液1 ml，用3%鹽酸溶液定容至100 ml，混勻。汞標準工作溶液：ρ=20 ng/ml。準確吸取1 ug/ml汞標準中間溶液2.00 ml，用3%鹽酸溶液定容至100 ml，混勻。

1.2 實驗方法

1.2.1 改良恒溫水浴消解法

準確稱取土壤標準物質樣品0.2～0.5 g（精確至0.0002 g）于50 ml的具塞比色管中，用滴管加少量水濕潤樣品，加入3 ml的鹽酸+硝酸（9+1）混合溶液，搖勻。注意不要讓樣品粘到比色管內壁上。冷消化過夜，次日放置于沸水浴中加熱消解1.5 h，其間搖動2～3次，取下冷卻。加入10 ml硫脲+抗壞血酸溶液，用3%的鹽酸定容至刻度，搖勻靜置30 min以上，取上清液待測。采用以上完全相同的條件制備全程序空白試驗，每批樣品制備2個以上空白溶液。

1.2.2 微波消解法

準確稱取經土壤標準物質樣品0.2～0.5 g（精確至0.0002 g），置于微波消解罐內，加入少量的水濕潤樣品，加入王水（1+1）10 ml，放置10 h后，用微波消解儀進行消解。或者稱量完樣品后，放在電熱板上面加熱，等黃煙冒盡以后加入雙氧水，再放進微博消解儀中進行消解。

消解程序：微波消解儀中20 min階梯升溫到180℃，保持5 min。待消解罐的溫度降到室溫時，將消解罐取出，把消解液準確轉移到50 ml的容量瓶里，加入10 ml的硫脲+抗壞血酸溶液，用3%的鹽酸溶液定容至刻度，搖勻靜置30 min以上，取上清液待測。采用以上完全相同的條件制作全程序空白，1批樣品制備2個以上空白溶液。

1.2.3 配制混和砷汞標準工作曲線

分別吸取1 ug/ml的砷標準工作溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 ml；分別吸取20 ng/ml的汞標準工作溶液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 ml于6個50 ml容量瓶中，加入10 ml硫脲+抗壞血酸溶液，用3%的鹽酸溶液定容，混勻。靜置30 min，待用。此混合標準系列溶液的濃度：砷0.00 ng/ml、20.00 ng/ml、40.00 ng/ml、60.00 ng/ml、80.00 ng/ml、100.00 ng/ml；汞0.00 ng/ml、0.20 ng/ml、0.40 ng/ml、0.60 ng/ml、0.8 ng/ml、1.00 ng/ml。

1.3 樣品測定

根據試驗方法和AFS-933氫化物原子熒光光度計使用說明書的要求，以及日常試驗的總結，選擇最適合的儀器工作條件。即光電倍增管負高壓260 V、汞空心陰極燈電流35 mA、砷空心陰極燈電流40 mA、原子化器溫度200℃、高度8 mm、載氣流量400 ml/min、屏蔽氣流量1 000 ml/min。測量方法：標準曲線法。

儀器開機后，設定最佳工作條件預熱30 min以上。以3%鹽酸溶液為載流，用1.5%的硼氫化鉀溶液+0.2%的氫氧化鉀溶液硼氫化鉀溶液作為還原劑，依次測定標準曲線各點的熒光強度，測定曲線空白。之后，依次測定樣品的空白以及樣品的熒光強度。

1.4 分析結果的表述

汞或砷的含量w以質量分數（mg/kg）表示：

式中，ρ為由工作曲線查出的樣品中砷或汞的質量濃度（ng/ml），樣品溶液體積為50 ml；m為樣品的質量（g）；1 000為將g換算成mg的系數。

重復試驗結果以算術平均值表示，保留3位有效數字。

2 結果與分析

2.1 標準曲線系列的結果與討論

在最佳儀器條件下，As在0～100 ng/ml，Hg在0～1.0 ng/ml的范圍內。標準曲線砷的相關系數為0.9995，汞的標準曲線相關系數0.9996，滿足試驗方法中的線性要求，其結果（表1）。

表1 校準曲線線性關系

2.2 檢出限和精密度

根據吉天原子熒光光譜儀設定的檢出限測定程序，連續測定標準空白溶液和標準曲線的熒光值。儀器自動計算出的砷和汞的檢出限為0.03 ug/L和0.008 ug/L。測定100.00 ng/ml的As和1.00 ng/ml的Hg的混合標準溶液，得到精密度（RSD）：砷是1.6%，汞是2.7%。

2.3 測定結果與討論

實驗中，準確稱取GSS-2、GSS-8、GSS-9、GSS-24、GSS-25五個土壤標準物質分別進行5次平行測定。分別采用改良恒溫水浴法和微波消解法兩種前處理方法，原子熒光光譜法同時測定土壤中砷和汞的含量（表2、表3）。

表2 土壤標準物質砷含量測定結果

表3 土壤標準物質汞含量測定結果

可以看出，兩種前處理方法其中砷的測定值均在標準值范圍以內，五個樣品的相對標準偏差，微波消解法是8.2%～3.1%，改良恒溫水浴消解法為2.4%～1.3%之間。兩種前處理方法汞的測定值均在標準范圍之內，五種樣品的相對標準偏差微波消解法是18.7%和5.2%，改良恒溫水浴消解法在6.8%到2.5%。經過對比發現，微波消解法的測定值與真實值偏離較大，測量值呈現偏低現象。改良恒溫水浴法的測定值更接近真實值，實驗結果更令人滿意。同時，通過比較這兩種土壤消解方法的汞含量測試值的相對標準偏差，改良后的恒溫水浴消解法的相對標準偏差最小，說明改良后的恒溫水浴消解方法有較好的準確性和精密性。

2.4 標準土壤物質加標回收的結果與討論

用標準土壤物質GSS-25進行加標回收試驗，發現微波消解法砷和汞的加標回收率為74%和83%（表4），改良恒溫水浴消解法砷和汞的加標回收率為94%和102%（表5）。采用改良恒溫水浴消解法作為土壤砷汞前處理的方法，試驗結果更為滿意。

表4 標準土壤物質GSS-25進行加標回收結果（微波消解法）

3 樣品前處理方法的選擇

微波消解法具有消解時間短、消解速度快、自動化程度較高的特點，能夠很好地按程序控制整個消解過程，保證樣品的重復性。但是缺點也很明顯，消解完成以后仍需要人工進行轉移和定容，且有微波消解儀的局限性，導致每次可消解的樣品數量較少。每次消解完成后進行轉移時，會發生汞元素的損失或引入導致微波消解汞含量標準值偏高或偏低。

采用改良恒溫水浴法，增加了鹽酸使用量，在鹽酸存在條件下，大量的Cl-和Hg2+作用形成穩定的（HgCl4）2-氯離子，可抑制汞的吸附和揮發。把加入10 ml（1+1）的王水改為加入3 ml（9+1）鹽酸硝酸混合溶液，通過熱浸提的方法，將土壤樣品中的待測元素轉移到待測液中。這樣，降低了硝酸的用量，也不需要使用重鉻酸鉀有毒物質，同時上機測試前簡化了過濾操作的步驟，減少了各種玻璃器皿的使用種類，后期清洗玻璃儀器工作量也降低了，減少了人為因素帶來的偏差，也提高了結果的準確性。此方法既可以降低檢測成本，又能把背景干擾降至最低，檢測數據完全可以滿足監測要求，節省時間，簡化操作步驟，1次可以消解樣品150余個，大大提高了工作效率。改良恒溫水浴消解法適用于大批量土壤樣品重金屬砷汞含量的測定。

4 結論

在本次試驗中，利用改良恒溫水浴消解前處理方法對土壤樣品進行前處理，用雙道原子熒光光譜法同時測定土壤中的砷汞的含量，回收率高，靈敏度高，結果更為理想，方法穩定可靠實用。樣品前處理簡單快速，能夠滿足日常分析工作。