原子熒光光譜法測定土壤中的砷含量

劉燕芬

摘 要：通過結(jié)合具體的試驗對運用原子熒光光譜法測定土壤中的砷含量進行了探討，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：原子熒光光譜法；土壤；砷含量；化合物

中圖分類號：O657.31 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.122

文章編號：2095-6835（2015）15-0122-02

所謂的“原子熒光光譜法”，是介于原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜之間的光譜分析技術(shù)，在測量元素含量的試驗中有著廣泛的應(yīng)用。而砷作為一種具有毒性的元素，如果在土壤的含量中超標(biāo)，則會間接對我們?nèi)梭w產(chǎn)生嚴(yán)重危害，因此，需要我們定期測量土壤中的砷含量?；诖?，本文就原子熒光光譜法在土壤砷含量測定中的應(yīng)用進行了探討。

1 測定試驗

1.1 儀器和試劑

需要的儀器有北京吉天AFS-930原子熒光光度計、砷特種空心陰極燈、On-GuardIIH柱、Milestone微波消解儀，載氣為高純氬氣。

需要的試劑有：硝酸、氫氟酸、鹽酸、硼氫化鉀、氫氧化鈉、硫脲（均為優(yōu)級純）；砷標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液100 μg/mL，使用時用鹽酸（5+95）溶液稀釋至所需要濃度；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫脲溶液；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的硼氫化鉀和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氫氧化鈉混合再生液；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸載流液；（10.7±0.8）μg/g的ESS-1環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，（10.0±1.0）μg/g的ESS-2環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，環(huán)境監(jiān)測總站；（13.7±1.8）μg/g的GSS-2土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣，（4.4±0.9）μg/g的GSS-3土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣，（4.8±1.9）μg/g的GSS-7土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣，（12.7±1.7）μg/g的GSS-8土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣；試驗用水均為二次去離子水。

1.2 儀器工作條件

儀器工作條件分別是：燈電流為60 mA，負(fù)高壓為300 V，原子化器高度為8 mm，載氣流量為400 mL/min，屏蔽氣流量為1 000 mL/min。微波消解程序如表1所示。

表1 微波消解程序

1.3 樣品處理

將采集的土壤樣品去除雜物混勻后按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)》進行保存和制備。稱取0.200 0g左右的土壤樣品放置在罐中，加少量水濕潤，加入硝酸4 mL、氫氟酸2 mL、鹽酸4 mL旋緊蓋子，放入微波消解爐中，按微波消解程序消解。冷卻后置于電熱板上趕酸，蒸發(fā)至近干，冷卻，轉(zhuǎn)移至50 mL比色管中，并用少量去離子水洗滌消解罐數(shù)次，洗滌液一并轉(zhuǎn)入比色管，加放2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硫脲溶液，用鹽酸（5+95）溶液定容，消解液中砷還原成三價砷，消解液再經(jīng)On-GuardIIH柱過濾后待測。

按樣品處理步驟的操作條件消解樣品和空白樣品，測定樣品和空白樣品過濾后的消解液，測定樣品的熒光強度減去空白樣品的熒光強度后由標(biāo)準(zhǔn)曲線得出樣品砷的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

分別吸取質(zhì)量濃度為100 μg/L的砷使用液1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、10.00 mL加入100 mL的容量瓶中，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸稀釋至刻度后混勻，溶液中砷濃度分別為1.00 μg/L、2.00 μg/L、4.00 μg/L、8.00 μg/L、10.0 μg/L。按儀器工作條件輸入有關(guān)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度，儀器預(yù)熱30 min后測定，按儀器操作步驟進行。在此測量條件下，砷的質(zhì)量濃度在1.00～10.00 μg/L范圍內(nèi)呈線性，線性回歸方程Y=194.785X+33.993，相關(guān)系數(shù)r=0.999 8.

連續(xù)測定15次全程序空白樣品，取最后11次測定的熒光強度值統(tǒng)計空白測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差SD為1.712 μg/L，檢出限L=κS/K，其中，κ=3，K為方法靈敏度（即標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率）。計算出砷的檢出限為0.03 μg/L。對于0.2 g土壤樣品，砷的最低檢出限為0.008 μg/g。

2.2 消解條件優(yōu)化

本實驗考察了硝酸-過氧化氫、硝酸-氫氟酸-鹽酸、硝酸-氫氟酸-過氧化氫等消解體系對試驗的影響。經(jīng)試驗，采用硝酸-氫氟酸-鹽酸體系消解樣品效果較好。取約0.2 g的土壤樣品，利用微波法消解需加入硝酸4 mL、氫氟酸2 mL、鹽酸4 mL，消解耗時約24 min，冷卻后在電熱板上的趕酸耗時約40 min。而采用電熱板消解，共需加入硝酸15 mL、氫氟酸5 mL、高氯酸3 mL，消解耗時超過8 h。由此可見，與傳統(tǒng)的電熱板消解相比，采用微波消解節(jié)約了試劑和時間。

在微波消解程序中，溫度設(shè)計較為重要，溫度過低或保持時間過短都會造成測定結(jié)果的準(zhǔn)確度較差。試驗表明，當(dāng)該步驟溫度設(shè)置<190 ℃時，土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定值比標(biāo)準(zhǔn)值偏低；當(dāng)設(shè)置為200 ℃時，樣品消解后清亮無殘渣，消解徹底，測定值較準(zhǔn)確。

土壤消解過程中會產(chǎn)生過量酸，會對原子熒光光譜儀測定產(chǎn)生影響。因此在消解后，必須將剩余的酸趕走，趕酸不徹底會對測試產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重影響試驗效果，使實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差。

2.3 共存離子的影響

在原子熒光光譜法測定過程中，樣品中共存元素會對測定結(jié)果產(chǎn)生干擾，多種共存元素會對原子熒光光譜法測定產(chǎn)生干擾。在分析過程中，消解液中堿金屬、堿土金屬對砷的測定無干擾，而過渡金屬、貴金屬及能形成氫化物的元素會對砷的測定產(chǎn)生不同程度的干擾。利用On-GuardIIH柱過濾去除消解液中的金屬元素是一個包括液相和固相的物理固相萃取過程。在固相萃取中，H柱固相對金屬元素的吸附力比溶解金屬的溶劑更大。當(dāng)消解液通過吸附劑時，金屬元素濃縮在其表面，被測物質(zhì)通過吸附劑，從而避免了樣品中某些共存金屬元素對砷測定的干擾。

本文考察了On-GuardIIH柱對土壤中常規(guī)元素干擾的消除效果，結(jié)果表明，在實驗條件下，On-GuardIIH柱能完全去除消解液中重金屬，對測定無明顯干擾。

2.4 精密度和準(zhǔn)確度試驗

取ESS-2土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣，按試驗方法消解樣品和空白樣品，測得的土壤濃度為9.83 μg/g，在定值范圍內(nèi)。分別稱取ESS-1土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣1份和GSS-2、GSS-3、GSS-7、GSS-8土壤樣品1份（均為0.200 0g），按試驗方法進行加標(biāo)回收試驗和精密度試驗，結(jié)果如表2所示。

表2 精密度與回收率的測定結(jié)果（n=5）

由表2可見，土壤砷微波消解過濾后溶液測定的結(jié)果重現(xiàn)性較好，測定結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，砷相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍<8%，加標(biāo)回收率為94.4%～105.6%.該方法準(zhǔn)確度和精密度良好，符合分析要求。

本文采用微波消解儀消解土壤，利用On-GuardIIH柱過濾去除消解液中金屬元素，利用原子熒光光譜法測定土壤中的砷。實驗表明，本方法與傳統(tǒng)的電熱板消解法相比，具有操作簡便快捷、時間短、用酸少等優(yōu)點，消解液經(jīng)On-GuardIIH柱過濾后能消除土壤樣品中某些共存金屬元素對原子熒光光譜測定過程中的干擾，可適合于土壤中微量砷的測定。

3 結(jié)束語

綜上所述，砷本身雖然毒性較低，但其化合物卻具有著較強的毒性，特別是當(dāng)土壤中的砷含量超標(biāo)時，會對人體的健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。因此，我們必須要對土壤的砷含量進行定期測定，而原子熒光光譜法就在其中有著廣泛的應(yīng)用，并且隨著不斷的探索和研究，原子熒光光譜法會有更為廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]趙東陽，王忠偉，王榮華，等.原子熒光光譜法測定土壤中砷的研究[J].礦產(chǎn)勘查，2010（S1）.

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〔編輯：王霞〕