原子熒光光度法測定水中重金屬含量略論

李慶良

摘要：重金屬一般指的是比重大于5即密度大于4.5克每平方米的金屬，隨著國家工業(yè)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的進(jìn)步，我國的環(huán)境污染問題越發(fā)嚴(yán)重，重金屬在水中的含量例如地表水、地下水以及生活用水等也逐漸增多，重金屬如果在人體內(nèi)過量累積會對人體造成嚴(yán)重的危害。因此必須要做好對水中重金屬含量的檢測工作，本文基于原子熒光光度法對多種水源中的重金屬含量檢測過程做出了分析，目的在于提高原子熒光光度法的使用熟練度以及對水中重金屬含量的認(rèn)識，以供參考。

關(guān)鍵詞：原子熒光光度法；水；重金屬含量

一、水中重金屬的危害與產(chǎn)生原因

對于人類社會來說，水是最重要的自然資源之一，不僅人類的生命需要水來維持，人類的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)等相關(guān)活動都需要水的參與。然而隨著工業(yè)化程度的提高，水中的重金屬污染情況逐漸加重，對用水安全造成了非常嚴(yán)重的威脅。水中的重金屬無法通過自然過程而被凈化，最終會隨著生活用水過程進(jìn)入人類體內(nèi)，如果在人體內(nèi)發(fā)生了過量積累就會出現(xiàn)重金屬中毒現(xiàn)象，對人體健康造成損害，輕則會導(dǎo)致頭暈頭痛，重則會導(dǎo)致腎病、癌癥甚至直接導(dǎo)致死亡，因此必須要加強(qiáng)對水中重金屬含量的檢測工作，提高檢測的靈敏度與準(zhǔn)確度。

水中的重金屬來源是多方面的，其中最重要的因素就是工業(yè)污染，由于生產(chǎn)生活用水的取水地大多是江河湖泊或者人工水庫等暴露在自然環(huán)境中的水源，工業(yè)生產(chǎn)過程中所排出的廢水很容易進(jìn)入其中，這些廢水中攜帶的高濃度重金屬元素不會被自然過程凈化，因此最終會融入水中。除此之外，在水進(jìn)行輸送時(shí)也會產(chǎn)生污染，如果輸送管道出現(xiàn)老化或者被腐蝕的現(xiàn)象就會產(chǎn)生游離的重金屬離子，這些離子會對水產(chǎn)生污染，并且在二次供水時(shí)也有可能由于設(shè)備原因而產(chǎn)生重金屬污染。

二、檢測水中重金屬含量的基本方法

隨著檢測設(shè)備技術(shù)水平的發(fā)展和理論知識的進(jìn)步，對水中重金屬含量的檢測方法也在不斷的進(jìn)步，水中重金屬含量的檢測方法正在朝著更加高效而準(zhǔn)確的方向發(fā)展。目前，檢測水中重金屬含量的方法一般為原子吸收光譜法（ASS）、原子發(fā)射光譜法和（AES）原子熒光光度法（AFS）三種，接下來以原子熒光光度法為主對基本方法進(jìn)行介紹。

1.原子吸收光譜法與原子發(fā)射光譜法

原子吸收光譜法又稱原子分光光度法，是將待測元素原子氣態(tài)化之后，通過空心陰極放電燈等光源發(fā)出共振輻射，氣態(tài)原子會選擇性地共振吸收一定波長的特征譜線，導(dǎo)致光源發(fā)出的光輻射減弱，減弱量作為吸光度轉(zhuǎn)化為電信號等其它形式的信號，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理之后對待測元素進(jìn)行定性以及定量分析。這種方法的靈敏度較高，操作過程簡單，但是一次只能測定單種元素。

原子發(fā)射光譜法是將待測原子氣態(tài)化之后，通過火花激發(fā)源使其發(fā)出輻射形成輻射光譜圖，將其與標(biāo)準(zhǔn)元素光譜圖進(jìn)行比較后確定待測原子屬于何種元素。原子發(fā)射光譜法可以同時(shí)對多種元素進(jìn)行檢測，測定所耗時(shí)間短，檢出限低，但是元素之間可能會發(fā)生相互干擾。

2.原子熒光光度法

原子熒光光度法是在原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法之間的分析方法，是以原子在輻射能激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量和定性分析的發(fā)射式光譜分析法，但是其所用的儀器和設(shè)備與原子吸收光譜法相似。

原子熒光光度法通過元素特定空心陰極燈等光源使原子吸收特定頻率的輻射而成為激發(fā)態(tài)原子，而后又躍遷回較低能級，同時(shí)發(fā)射出與原激發(fā)輻射波長相同或不同的輻射，即原子熒光。通過對這部分原子熒光進(jìn)行分析從而確定元素的類型和濃度。

使用原子熒光光度法對水中重金屬含量進(jìn)行檢測時(shí)檢出限低，靈敏度很高，元素之間的互相干擾較少，所形成的光譜圖也較為簡單，容易分析，但是就實(shí)際情況而言，原子熒光光度法對一部分元素?zé)o法識別，目前大多用于測定Hg、Pb、Se等元素。

三、實(shí)際測定工作中原子熒光光度法的應(yīng)用過程

以對我國自來水、瓶裝水、河水和保護(hù)區(qū)取水等水樣進(jìn)行重金屬元素測定的實(shí)驗(yàn)為例，對原子熒光光度法的使用方法進(jìn)行基本介紹。

1.所需儀器和試劑

（1）儀器：主要儀器為原子熒光光度計(jì)，國內(nèi)用的比較多的為AFS-GD300AS原子熒光光度計(jì)、AFS-9130原子熒光光度計(jì)和PF7系列，本文基于的實(shí)驗(yàn)所用儀器為AFS-9130原子熒光光度計(jì)。相關(guān)儀器還有重金屬元素對應(yīng)的空心陰極燈，包括砷、汞、鉛、鎘等主要重金屬元素的特質(zhì)空心陰極燈。

（2）試劑：在進(jìn)行重金屬含量測定時(shí)要用到的試劑為：鹽酸、硼氫化鉀、氫氧化鈉、硫脲、抗壞血酸、鐵氰化鉀以及重金屬元素（砷、汞、鉛、鎘等）的標(biāo)準(zhǔn)使用液和標(biāo)準(zhǔn)溶液母液，濃度根據(jù)實(shí)際情況而定，本文基于的實(shí)驗(yàn)的使用濃度為1000微克/毫升（標(biāo)準(zhǔn)溶液母液）、10微克/升（標(biāo)準(zhǔn)使用液）。

2.測定樣品簡述

本文所基于的實(shí)驗(yàn)的測定樣品為瓶裝水、普通自來水、某地水源保護(hù)區(qū)自然水源以及某地河流下游水流樣品。

在實(shí)際的測定過程中一般都根據(jù)測定目標(biāo)進(jìn)行針對性取水，取得水源樣本后要對樣本進(jìn)行妥善保存，并且要盡快進(jìn)行測定實(shí)驗(yàn)，防止水樣變質(zhì)從而影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.具體測定流程

在使用原子熒光光度法進(jìn)行水中重金屬含量測定時(shí)，基本的步驟為對樣品進(jìn)行定容、調(diào)整初始空白測定值、對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定取得標(biāo)準(zhǔn)曲線、測定待測水樣、進(jìn)行結(jié)果分析。接下來進(jìn)行具體討論。

（1）定容

定容時(shí)根據(jù)實(shí)際水樣測定要求加入適量的水樣和硫脲-抗壞血酸溶液，加入硫脲-vc溶液的作用是保持砷的還原穩(wěn)定以及減少離子干擾。要注意所有水樣的量以及硫脲-vc溶液的量都要保持一致，還要注意對每種待測水樣都要設(shè)定至少三組重復(fù)組重復(fù)組，以此來提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn) 確度。

（2）調(diào)整初始空白測定值

對不同的元素進(jìn)行測定時(shí)的測量參數(shù)是不同的，要根據(jù)元素測量參數(shù)表對空心陰極燈電流、負(fù)高壓、原子化器高度、載氣流量、屏蔽器流量、進(jìn)樣體積、載流、還原劑種類、延遲以及讀數(shù)時(shí)間和測量的方法和方式等參數(shù)進(jìn)行針對性調(diào)整。在進(jìn)行調(diào)整后重新對空白值進(jìn)行測定。

（3）取得標(biāo)準(zhǔn)曲線

在空白值穩(wěn)定之后，取重金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，AFS-9130原子熒光光度計(jì)可以將標(biāo)準(zhǔn)溶液自動進(jìn)行梯度稀釋，然后進(jìn)行測定，不同元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液的梯度序列是不同的，因此要注意選擇元素的種類。測定完成后取得計(jì)算機(jī)所生成的元素標(biāo)準(zhǔn)曲線，以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣品的測定。

（4）測定待測水樣

待測水樣的測定過程與標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制過程中標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定是一致的，測得水樣中特定重金屬元素的熒光值之后，根據(jù)之前的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計(jì)算，得到每組水樣中重金屬元素的含量。

（5）結(jié)果分析

在進(jìn)行結(jié)果分析時(shí)要注意，由于操作的誤差等原因，測定的數(shù)據(jù)中很可能出現(xiàn)偏差較大的離群數(shù)據(jù)，要將這部分?jǐn)?shù)據(jù)去除，這也是之前設(shè)置重復(fù)組的原因之一，然后將結(jié)果取平均值作為最終樣品的元素測定結(jié)果。

就本文所基于實(shí)驗(yàn)的測定結(jié)果而言，瓶裝水三次測定的結(jié)果中砷、汞、鉛、鎘等重金屬元素的含量均小于國家標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006以及GB2762-2012中關(guān)于生活用水的標(biāo)準(zhǔn)。而自來水中鉛的含量是明顯超標(biāo)的，其它元素均正常，其原因可能是在自來水的運(yùn)輸過程中會受到管道的重金屬離子滲透污染。保護(hù)區(qū)水源水的含量數(shù)據(jù)也是在正常范圍之內(nèi)的。但是河流水中所有重金屬元素含量全部超標(biāo)，說明河流已經(jīng)受到了較為嚴(yán)重的工業(yè)廢水污染，要及時(shí)采取措施。

總結(jié)：

在進(jìn)行水中重金屬含量的檢測時(shí)，原子熒光光度法是一種靈敏度較高的檢測方法，其具體分析方法介于原子吸收光譜法與原子發(fā)射光譜法之間，檢測過程也較為簡便易操作。本文基于原子熒光光度法，以國家水質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)為參考，通過對幾個主要水源樣本所開展的重金屬元素分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，確定了國內(nèi)水源的重金屬含量超標(biāo)狀況，并對原子熒光光度法的操作流程等進(jìn)行了介紹。

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