原子熒光法與電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)量總砷的對(duì)比分析

劉婧祎 趙雨峰(佳木斯市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站 黑龍江 佳木斯 154003)

原子熒光法與電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)量總砷的對(duì)比分析

劉婧祎 趙雨峰(佳木斯市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站 黑龍江 佳木斯 154003)

采用原子熒光法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法分別測(cè)量總砷，對(duì)比兩種方法的原理、儀器設(shè)備及相關(guān)參數(shù)，數(shù)據(jù)、檢出限及靈敏度，分析兩種方法的不同以及優(yōu)劣，以選擇最適用的測(cè)定方法。

原子熒光法；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；總砷；對(duì)比分析

1 前言

砷是廣泛分布于自然界的非金屬元素，主要以硫化礦形式存在，也以氧化物和少量的單質(zhì)形態(tài)存在。

目前測(cè)砷的方法有原子熒光法、氫化物發(fā)生原子吸收法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜-質(zhì)譜法以及二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法等方法。本文使用的是氫化物發(fā)生-原子熒光法(AFS法)和電感耦合等離子體發(fā)射光譜-質(zhì)譜法(ICP-MS法)測(cè)量自然水體中的總砷。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 工作原理

2.1.1 AFS法工作原理

砷元素在硼氫化鉀-酸體系下發(fā)生反應(yīng)形成砷化氫，在氣液分離器中完成砷化氫和廢液的分離，經(jīng)載氣推動(dòng)，砷化氫傳送至原子化器形成原子蒸氣在激發(fā)光源的激發(fā)下使基態(tài)原子躍遷到激發(fā)態(tài)，發(fā)出原子熒光，原子熒光被光電倍增管接收，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)過儀器及軟件處理，得出最終結(jié)果。

KBH4+3H2O+HCl→H3BO3+KCl+8H+As3+→AsH3+H2(氣體)

2.1.2 ICP-MS法工作原理

樣品由載氣帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發(fā)、解離、原子化和電離，轉(zhuǎn)化成的帶電荷的正離子經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)離子的質(zhì)荷比即元素的質(zhì)量數(shù)進(jìn)行分離并定性、定量的分析。在一定濃度范圍內(nèi)，元素質(zhì)量數(shù)對(duì)應(yīng)的信號(hào)響應(yīng)值與其濃度成正比。

2.2 儀器設(shè)備

AFS-9330原子熒光光度計(jì)(北京吉天儀器有限公司)；

300X電感耦合等離子體發(fā)射光譜-質(zhì)譜儀(美國(guó)鉑金埃爾默儀器有限公司)。

2.3 儀器參數(shù)

2.3.1 原子熒光儀器參數(shù)

燈電流：60-70mA光電倍增管負(fù)高壓：280-300V。

測(cè)量方式：標(biāo)準(zhǔn)曲線法 積分方式：峰面積。

載氣流量：400ml/min屏蔽氣流量：900-1000 ml/min。

原子化器預(yù)熱溫度：200℃。

2.3.2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜-質(zhì)譜儀器參數(shù)

采用模式：KED模式 霧化器流量：ml/min。

輔助氣流量：1.2 ml/min等離子體氣流量：18L/min。

ICP射頻功率：1600W 模擬階段電壓：-1750。

脈沖階段電壓：950偏轉(zhuǎn)裝置電壓：-9.25。

2.4 樣品采集與保存

用少量樣品清洗聚乙烯采樣瓶2-3次，收集樣品于聚乙烯采樣瓶中，按每升水樣中加入2ml鹽酸的比例加入鹽酸。樣品保存期為14d。

2.5 樣品的前處理

量取50.0ml混勻后的樣品于150ml錐形瓶中，加入5ml硝酸-高氯酸混合酸，于電熱板上加熱至冒白煙，冷卻。再加入5ml鹽酸溶液(1+1)，加熱至黃褐色煙冒盡，冷卻后移入50ml容量瓶中，加水稀釋定容，混勻，待測(cè)。同時(shí)，以純水代替樣品，按照上述步驟制備空白試樣。

2.6 樣品測(cè)量

2.6.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線系列

AFS曲線：在100μg/L的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別移取0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00ml于50ml容量瓶中，分別加入2.5ml鹽酸溶液、5ml硫脲-抗壞血酸溶液，室溫放置30 min(室溫低于15℃時(shí)，置于30℃水浴中保溫30min)用水稀釋定容，混勻，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

ICP-MS曲線：在100μg/L的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分 別 移 取 0、 0.50、 1.00、 2.00、 5.00、 8.00、10.00ml于100ml容量瓶中，使用稀硝酸定容。

2.6.2 總砷樣品測(cè)量

量取消解后的試樣25.0ml于50ml比色管中，加入2.5ml鹽酸溶液，5ml硫脲-抗壞血酸溶液，室溫放置 30min，用水稀釋定容，混勻，按照與繪制校準(zhǔn)曲線相同的條件進(jìn)行測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 曲線測(cè)量結(jié)果

3.1.1 AFS法測(cè)量結(jié)果

表1 AFS法測(cè)量結(jié)果

圖1 AFS法測(cè)定結(jié)果圖

3.1.2 ICP-MS法測(cè)量結(jié)果

表2 ICP-MS測(cè)量結(jié)果

圖2 I C P-M S法測(cè)定結(jié)果圖

3.2 樣品測(cè)量結(jié)果

經(jīng)過連續(xù)7次測(cè)定的結(jié)果如下表：

表3 樣品7次測(cè)定結(jié)果

圖3 樣品7次測(cè)定結(jié)果圖

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出AFS法和ICP-MS法的監(jiān)測(cè)結(jié)果差異較小，AFS法的檢出限為0.3μg/L，ICP-MS法的檢出限為0.12μg/L，對(duì)于As等元素的檢測(cè)都具有較高的靈敏度，檢出限也均能達(dá)到亞ppb級(jí)。使用ICP-MS進(jìn)行檢測(cè)，即可以縮短檢測(cè)周期，又能提高檢測(cè)效率；在監(jiān)測(cè)砷的同時(shí)還可以進(jìn)行多元素分析，基本覆蓋金屬元素和一部分非金屬，但是無論儀器成本還是使用的耗材相對(duì)于AFS均較昂貴，且在國(guó)內(nèi)的普及程度不及AFS。

〔1〕水質(zhì) 汞、砷、硒、鉍和銻的測(cè)定原子熒光法.HJ694-2014.

〔2〕水質(zhì) 65種元素的測(cè)定電感耦合等離子體質(zhì)譜法.HJ700-2014.

〔3〕杜鵬飛.原子熒光光度計(jì)和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在面粉總砷測(cè)量中的對(duì)比研究現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)2013，Vol.40，NO.14.

〔4〕周懷東.中國(guó)地表水水質(zhì)評(píng)價(jià).中國(guó)水利水電科學(xué)研究院節(jié)水防污型社會(huì)建設(shè)論壇.

〔5〕張玉萍，馬慧明.采用氫化物原子熒光法測(cè)定水中砷初探〔J〕.新疆水利2006(4)：24-26.

Comparative Analysis of Atomic Fluorescence and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry in Total Arsenic Determination

LiuJingwei(Environmental Protection Monitoring Station of JiaMusi City JiaMusi Heilongjiang 154003)

We used the atomic fluorescence and inductively coupled plasma mass spectrometry to determine total arsenic respectively，compared the principle，instrument and equipment，related parameters，data，detection limit and sensitivity of the two methods，analysed the advantages and disadvantages of two methods to choose the most suitable method.

Atomic fluorescence Inductively coupled plasma mass spectrometry Total arsenic Comparative analysis

X85

A

1674-263X(2016)02-0082-03

2016-06-10

劉婧祎(1984-)，碩士，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。