RA-915+型測汞儀快速測定土壤中的總汞

(大連市環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023)

汞屬于劇毒物質(zhì)，一直備受關(guān)注，已被列為土壤的優(yōu)先控制污染物，土壤中總汞的分析已成為環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的重要課題[1-2]。因此，快速、準(zhǔn)確地分析土壤中的總汞含量，對于土壤污染治理工作十分重要。冷原子吸收分光光度法(CAAS法)[3]是土壤中總汞的國標(biāo)分析方法，文獻(xiàn)報(bào)道也有采用原子熒光光譜法(AFS法)[4-9]、原子吸收分光光度法(AAS法)[10-11]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)[12]和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS法)[13-14]測定土壤中總汞含量。但上述這幾種方法的樣品前處理消解過程既繁瑣又費(fèi)時(shí)，而且需要使用硝酸和硫酸等強(qiáng)酸，重現(xiàn)性較差。近來有人采用意大利Milestone公司DMA-80型測汞儀測定土壤中總汞含量[15-18]，但是其仍需使用汞標(biāo)準(zhǔn)溶液建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

本文采用俄羅斯LUMEX公司RA-915+型測汞儀建立了土壤中總汞的熱解析冷原子吸收分光光度法，使用土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品直接固體進(jìn)樣建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，不需要任何樣品前處理消解過程，不需要使用任何試劑，可在幾分鐘內(nèi)測量1個(gè)土壤樣品中的總汞含量，具有快速、準(zhǔn)確、簡便和穩(wěn)定性較高等優(yōu)點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 測汞儀直接測定法原理

將盛有已稱重的土壤固體樣品的石英舟插入RP-91C熱解裝置的原子化器內(nèi)，在800℃下熱解，將樣品中的各種形態(tài)的汞轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)單質(zhì)汞，再隨載氣(空氣)進(jìn)入分析池，應(yīng)用冷原子吸收分光光度法于253.7nm波長處測定其響應(yīng)值，樣品中總汞的含量與響應(yīng)值成正比。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及測量條件

測汞儀：俄羅斯LUMEX公司RA-915+型測汞儀，配備附加裝置RP-91C熱解裝置，低壓汞燈光源，波長253.7nm，光電倍增管檢測器，塞曼效應(yīng)背景校正，載氣流量1.0L/min。冷凍干燥機(jī)：美國LABCONCO公司FreeZone 2.5型冷凍干燥機(jī)。研磨機(jī)：武漢探礦機(jī)械廠XPM-120×3型研磨機(jī)。電子天平：日本島津公司AUW220型電子天平。

1.3 樣品制備

將采集的土壤樣品(一般不少于500g)經(jīng)冷凍干燥后倒在聚乙烯薄膜上，用瑪瑙棒敲打、壓碎，揀出植物、昆蟲、石塊等雜質(zhì)，混勻，并用四分法取壓碎樣品，過孔徑1mm尼龍篩，過篩后的樣品全部置于聚乙烯薄膜上，再混勻，然后采用四分法取其兩份，一份留存，另一份研磨至全部通過孔徑0.15mm(100目)尼龍篩，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的建立和檢出限

采用中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所GSS-6土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品直接固體進(jìn)樣建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，對應(yīng)總汞的質(zhì)量與響應(yīng)值見表1，經(jīng)計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)曲線a=5.61，b=0.423，r=0.9998。

表1 總汞的質(zhì)量與響應(yīng)值

重復(fù)測量7次空白樣品，以3.143倍空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限[19]，經(jīng)計(jì)算得到該儀器本方法的檢出限為0.1ng，當(dāng)土壤樣品質(zhì)量為200mg時(shí)，檢出限為0.0005mg/kg。

2.2 方法的準(zhǔn)確度和精密度

采用本方法重復(fù)測量3次環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所(原中國環(huán)境監(jiān)測總站標(biāo)準(zhǔn)室)ESS系列4個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品和中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所GSS系列15個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，計(jì)算平均值，并且與其標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，具體結(jié)果見表2。由表2可以看出，多數(shù)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測量均值與標(biāo)準(zhǔn)值一致，表明本方法準(zhǔn)確度較高，測量值標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，表明本方法精密度較好，穩(wěn)定性較高。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果

表3 方法比對相對偏差

在大連市3個(gè)不同地點(diǎn)分別采集土壤表層、中層和底層樣品，采用本方法對該9個(gè)土壤實(shí)際樣品進(jìn)行測量，并且與AFS法進(jìn)行比對，計(jì)算本方法與AFS法的相對偏差，具體結(jié)果見表3。由表3可以看出，兩種方法相對偏差較小，兩種方法測量值基本一致，表明本方法可信度高。

3 結(jié) 論

汞是一種有毒的重金屬，在自然界中含量不高，但分布很廣。同時(shí)汞也是工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中不可缺少的物質(zhì)，在人類的生產(chǎn)生活中起著重要作用。但是，汞及其化合物一般均具有毒性，在其使用的過程中，一方面造福于人類，另一方面也造成環(huán)境的污染。目前，人類的生產(chǎn)活動(dòng)已破壞了汞的自然平衡，使環(huán)境中汞的含量大大超過本底值，威脅著人類的健康。因此，世界各國都很重視環(huán)境中汞污染的監(jiān)測，國標(biāo)GB15618《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》就將總汞含量列為重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目。隨著工業(yè)的發(fā)展，大量汞由于人類活動(dòng)而進(jìn)入土壤環(huán)境。汞可以被生物富集，且能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的甲基汞，其通過對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的毒害，引起一系列神經(jīng)、精神疾病癥狀，對人和動(dòng)物的健康危害極大。因此了解和監(jiān)測土壤中汞含量是一項(xiàng)重要而迫在眉睫的當(dāng)務(wù)之急。由于汞易揮發(fā)，在樣品消化過程中容易造成損失，同時(shí)在測定過程中存在消化周期長、耗電量大、易污染環(huán)境和對人體危害大等缺點(diǎn)。因此建立一個(gè)準(zhǔn)確、快速測定汞的方法一直是人們研究的方向。本文采用RA-915+型測汞儀建立了一種快速測定土壤中總汞的熱解析冷原子吸收分光光度法。該方法使用土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品直接固體進(jìn)樣建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，不需要任何樣品前處理消解過程，可在幾分鐘內(nèi)快速測量1個(gè)土壤樣品中的總汞含量。采用該方法分析了ESS系列4個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品和GSS系列15個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，并與原子熒光法比對分析了9個(gè)土壤實(shí)際樣品，結(jié)果表明本方法具有快速、準(zhǔn)確、簡便和穩(wěn)定性較高等優(yōu)點(diǎn)。本研究具體研究結(jié)論如下：

(1)本文采用RA-915+型測汞儀建立了一種快速測定土壤中總汞含量的熱解析冷原子吸收分光光度法，給出了該方法的檢出限。傳統(tǒng)方法的樣品前處理消解過程既繁瑣又費(fèi)時(shí)，而且需要使用硝酸和硫酸等強(qiáng)酸。本方法使用土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品直接固體進(jìn)樣建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，不需要任何樣品前處理消解過程，不需要使用任何試劑，可在幾分鐘內(nèi)測量1個(gè)土壤樣品中的總汞含量，大大縮短了測量時(shí)間。

(2)采用本方法重復(fù)測量3次19個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，多數(shù)土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測量均值與標(biāo)準(zhǔn)值一致，測量值標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，穩(wěn)定性較高。采用本方法測量9個(gè)土壤實(shí)際樣品，并且與AFS法進(jìn)行比對，兩種方法相對偏差較小，測量值基本一致。

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