原子熒光光譜法測(cè)定環(huán)境水樣中砷的含量

杜健鵬

（廣州市環(huán)境監(jiān)理所 黃埔監(jiān)理二站，廣東 廣州510700）

0 引言

隨著我國(guó)城市工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)廢水中的重金屬及其化合物的影響越來(lái)越大。砷是一種常見(jiàn)的人體非必要元素，在自然界中廣泛存在并具有金屬性。砷的化合物有較強(qiáng)的毒性，不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境有著重要的影響，而且也會(huì)通過(guò)食物鏈對(duì)人體的心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及皮膚構(gòu)成極大的威脅，這對(duì)環(huán)境水樣中砷含量的測(cè)定工作要求也越來(lái)越高。目前，測(cè)定環(huán)境水樣中砷的方法有很多，主要包括分光光度法、等離子體發(fā)射光譜法和原子熒光光譜法等，其中原子熒光光譜法作為一種新興的檢測(cè)方法，具有靈敏度高、精密度好、干擾少、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)藥、環(huán)保和衛(wèi)生等領(lǐng)域有所應(yīng)用。本文通過(guò)建立一種原子熒光光譜法測(cè)定環(huán)境水樣中砷含量的方法，希望對(duì)砷含量的測(cè)定工作有所幫助。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

在酸性介質(zhì)中，樣品溶液中的待測(cè)元素與還原劑(一般為硼氫化鈉或硼氫化鉀)反應(yīng)，在氫化物發(fā)生系統(tǒng)中生成氫化物：

式中：

Em+—待測(cè)元素;

EHn—?dú)鈶B(tài)氫化物。

以氬氣作為載氣將氫化物帶入石英爐原子化器中原子化。以特種空心陰極燈作激發(fā)光源，使待測(cè)元素的原子發(fā)出熒光，在一定濃度范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度與待測(cè)元素的含量成正比。

1.2 試劑與儀器

As標(biāo)準(zhǔn)貯備液(100mg·L-1):采用GBW(E)080117標(biāo)準(zhǔn)溶液(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)；鹽酸(優(yōu)級(jí)純，上海振興化工廠)，硫脲、抗壞血酸、氫氧化鉀(優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司)，硼氫化鈉(98%，國(guó)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司)。實(shí)驗(yàn)用水（超純水，電阻率：18.23MΨ·cm）；

待測(cè)水樣：某測(cè)試機(jī)構(gòu)提供；As標(biāo)準(zhǔn)使用液(10.0μg·L-1)，As測(cè)試溶液(5.0μg·L-1)，硫脲-抗壞血酸溶液(100.0g·L-1)，還原劑溶液:硼氫化鈉溶液，1%(m/V)和 2%(m/V)，載流溶液:鹽酸溶液，2%(V/V)和 5%(V/V)。

AFS-9130型雙道原子熒光光度計(jì)(北京吉天儀器有限公司)。砷空心陰極燈(北京曙光明電子光源儀器有限公司)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 儀器工作參數(shù)選擇

儀器工作參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 儀器工作參數(shù)

1.3.2 校準(zhǔn)曲線繪制

采用10.0μg·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液做標(biāo)準(zhǔn)系列，設(shè)定校準(zhǔn)曲線濃度分別為 1.00，2.00，4.00，8.00，10.0(μg·L-1)，原子熒光光度計(jì)自動(dòng)稀釋測(cè)得對(duì)應(yīng)各濃度的熒光強(qiáng)度值，繪制相對(duì)熒光強(qiáng)度-濃度關(guān)系曲線圖。所有校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)r≥0.9996，校準(zhǔn)曲線滿足實(shí)驗(yàn)要求。

在表1的儀器工作條件下，對(duì)空白樣品進(jìn)行11次平行測(cè)定，計(jì)算得測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差值除以校準(zhǔn)曲線的斜率，得砷的檢出限為0.06μg·L-1。 對(duì)5.0μg·L-1的測(cè)試溶液進(jìn)行11次平行測(cè)定，計(jì)算得測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.93%。

2 結(jié)果與討論

2.1 載流和還原劑濃度條件的確定

通過(guò)改變載流和還原劑溶液的濃度，對(duì)As測(cè)試溶液(5.0μg·L-1)進(jìn)行檢測(cè)分析，確定儀器最佳的載流和還原劑濃度條件。

表2 不同載流和還原劑濃度條件下的測(cè)定結(jié)果

從表2可以看出，不同酸濃度條件下，砷的測(cè)定結(jié)果基本相同。但是5%載流溶液測(cè)得的熒光強(qiáng)度值要比2%的低，這說(shuō)明酸濃度對(duì)熒光強(qiáng)度值有較大的影響。一般來(lái)說(shuō)，在線性范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度值越高對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響越小。在5%的載流濃度下，改變還原劑溶液的濃度，可以看出，砷的測(cè)定結(jié)果基本相同，這說(shuō)明還原劑的濃度不影響As測(cè)試溶液的測(cè)得值。但檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)還原劑濃度影響光譜峰的出峰位置，還原劑濃度增大導(dǎo)致出峰位置提前。為了避免影響積分面積，需要相應(yīng)地將延遲時(shí)間縮短。由表2可以得出，在此儀器工作條件下，比較理想的濃度選擇為還原劑濃度1%，載流濃度2%。

2.2 酸濃度對(duì)待測(cè)水樣測(cè)定結(jié)果的影響

將待測(cè)水樣中加入一定體積的濃鹽酸，使其酸濃度與載流濃度一致，并對(duì)檢測(cè)值進(jìn)行體積換算得待測(cè)水樣中砷的濃度。

表3 酸濃度對(duì)待測(cè)水樣測(cè)定結(jié)果的影響

從表3可以看出，待測(cè)水樣中加酸和不加酸的檢出濃度差別較大，這可能是因?yàn)榇郎y(cè)水樣的酸濃度與載流濃度不一致，影響了樣品分析過(guò)程中砷元素的測(cè)定結(jié)果，因此要盡量保證在相同的酸性條件下進(jìn)行樣品分析，排除酸度的干擾，才能得到高質(zhì)量的測(cè)定結(jié)果。

2.3 硫脲-抗壞血酸對(duì)待測(cè)水樣測(cè)定結(jié)果的影響

在標(biāo)準(zhǔn)使用液和待測(cè)樣品中加入硫脲-抗壞血酸溶液，放置30min以上，進(jìn)行測(cè)定。

表4 硫脲-抗壞血酸對(duì)待測(cè)水樣測(cè)定結(jié)果的影響

加入硫脲-抗壞血酸后，表4中待測(cè)水樣的測(cè)得值比表3的高，且與給定的中位值基本相同。這說(shuō)明待測(cè)水樣中有部分5價(jià)砷，需要加入硫脲-抗壞血酸進(jìn)行還原。

3 結(jié)論

通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)研究，筆者總結(jié)出以下幾點(diǎn)結(jié)論：①進(jìn)行環(huán)境水樣中砷含量測(cè)定分析時(shí)，需要在待檢樣品中加酸，使樣品中的酸濃度與載流濃度保持一致；②當(dāng)待測(cè)樣品中的酸濃度為2%或5%時(shí)，砷的檢出濃度基本一致，但酸濃度為5%濃度時(shí)熒光強(qiáng)度值較低；③采用AFS-9130型的原子熒光光度計(jì)測(cè)砷元素含量時(shí)，當(dāng)濃度條件為載流溶液濃度2%(V/V)，還原劑溶液濃度1%(m/V)時(shí)的效果是最佳的。

［1］蔡鵬.淺談原則熒光法測(cè)定地表水中的砷[J].科學(xué)之友·下旬刊,2012(04).

［2］高紅武,普成,秦國(guó)流,王琳.原子熒光法測(cè)定地表中砷的影響因素討論[J].昆明冶金高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2012(01).