原子熒光技術(shù)應(yīng)用在水環(huán)境中檢測(cè)汞含量的研究

文_孟令峰 左小利 廣電計(jì)量檢測(cè)（成都）有限公司

日常生產(chǎn)生活中，水作為生命源泉，是與人們生存和發(fā)展都息息相關(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且水資源的質(zhì)量密切影響著人們的生存條件。就現(xiàn)在的水環(huán)境狀況而言，環(huán)境污染對(duì)水資源的影響極大，尤其是重金屬污染，顯著降低了水資源質(zhì)量，破壞了水資源中的生態(tài)平衡。水環(huán)境中的重金屬如汞、鉛、砷、鎘等，在自然條件下無(wú)法被微生物正常的降解消耗，還會(huì)通過生物富集作用在魚、蝦等生物體內(nèi)聚集，經(jīng)過食物鏈的傳遞作用，進(jìn)入到人體內(nèi)，嚴(yán)重威脅到人體的安全及健康。因此，為了更好地監(jiān)管水資源環(huán)境，維持自然界中水資源的穩(wěn)定性，保障人們?nèi)粘Ｉ钣盟慕】蛋踩约皩?shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)性發(fā)展等目標(biāo)，采取相關(guān)的技術(shù)手段對(duì)水環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)顯得尤為重要。

本文從以上目標(biāo)出發(fā)，先簡(jiǎn)單闡述了原子熒光技術(shù)檢測(cè)的基本原理，然后針對(duì)原子熒光技術(shù)測(cè)定汞含量的研究進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探索，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析與討論，為精準(zhǔn)測(cè)定水環(huán)境中汞的含量提供了新的理論依據(jù)。

1 原子熒光技術(shù)的基本原理

原子熒光技術(shù)的基本原理是利用了自由原子能夠吸收光源特征輻射這一特性，從而使得自由原子外界電子層中的電子發(fā)生能級(jí)的躍遷，從低能態(tài)到達(dá)高能態(tài)，又因高能態(tài)電子不能保持穩(wěn)定，因此它又會(huì)躍遷到原有的低能態(tài)。而外界電子在躍遷過程里，伴隨著能量的釋放，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振熒光。該共振熒光經(jīng)光電倍增管接收后可以轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后在計(jì)算機(jī)軟件中顯示出來(lái)。熒光強(qiáng)度和汞含量存在一定的關(guān)系，通過對(duì)熒光強(qiáng)度的測(cè)定，可以計(jì)算出樣品中汞的含量，實(shí)現(xiàn)對(duì)需要檢測(cè)的水環(huán)境中汞含量的確定，從而可以準(zhǔn)確判斷出該區(qū)域水質(zhì)是否符合我國(guó)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2 原子熒光技術(shù)對(duì)汞含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)過程

2.1 儀器與試劑

AFS-8230型雙道氫化物-原子熒光光度計(jì)，鹽酸，2%鹽酸溶液，硼氫化鈉，超純水，硝酸，元素?zé)?，汞?biāo)準(zhǔn)貯備液(100mg/L，有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))，汞標(biāo)準(zhǔn)使用液(10.0ug/L，使用前要用15%硝酸溶液將汞標(biāo)準(zhǔn)貯備液逐級(jí)稀釋)，鹽酸羥胺溶液（100g/L）。

2.2 儀器條件

汞燈電流30mA，負(fù)高壓270V，原子化器高度10mm，載氣流量400mL/min，屏蔽氣流量1000mL/min，讀數(shù)時(shí)間10.0s，延遲時(shí)間1.5s，進(jìn)樣體積1mL。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

待測(cè)樣品制備：量取5.00mL處理好的含汞水樣品于10mL比色管中，加入1mL鹽酸-硝酸溶液，加塞混勻，置于沸水浴中加熱消解1h，期間搖動(dòng)1～2次并開蓋放氣，冷卻，用水定容到刻度線，混勻。放置20min后加入滴鹽酸羥胺溶液，再次搖勻后上機(jī)測(cè)定。

配制標(biāo)準(zhǔn)系列樣品：使用移液槍分別移取0mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL汞標(biāo)準(zhǔn)溶液于100mL容量瓶中，然后分別加入10.00mL鹽酸-硝酸溶液，用水稀釋定容至刻度線，混勻。放置20min后加入滴鹽酸羥胺溶液，再次搖勻后上機(jī)測(cè)定，各標(biāo)準(zhǔn)樣品的濃度相當(dāng)于0、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00μg/L。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：根據(jù)2.2所確定的最佳測(cè)量條件調(diào)好儀器后，以硼氫化鈉溶液為還原劑，鹽酸溶液為載流，將汞標(biāo)準(zhǔn)系列樣品按照從低到高的的規(guī)律濃度依次測(cè)定相對(duì)應(yīng)的原子熒光強(qiáng)度，以原子熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，汞質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

待測(cè)樣品的測(cè)定：按照測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列樣品時(shí)的測(cè)量條件對(duì)待測(cè)樣品的原子熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，然后在標(biāo)準(zhǔn)曲線中找到與該原子熒光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的汞質(zhì)量濃度。若樣品的濃度超出標(biāo)準(zhǔn)曲線的最高濃度點(diǎn)，則需要稀釋消解液后再進(jìn)行測(cè)定，稀釋倍數(shù)用?表示。

2.4 精密度和準(zhǔn)確度

2.4.1 精密度

對(duì)待測(cè)樣品按照之前的操作重復(fù)進(jìn)行15次測(cè)定，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.4.2 準(zhǔn)確度

取10mL具塞比色管7支，移取10.00mL汞標(biāo)準(zhǔn)液放入其中，并依次從1標(biāo)記到7號(hào)，此時(shí)比色管中的汞質(zhì)量濃度為1.00μg/L，其余6支比色管均加入50μL的汞標(biāo)準(zhǔn)液，混勻。均放置20min后加入滴鹽酸羥胺溶液，再次搖勻后上機(jī)測(cè)定，并計(jì)算回收率。

2.5 結(jié)果與討論

2.5.1 結(jié)果計(jì)算

樣品中待測(cè)元素的質(zhì)量濃度ρ按下式計(jì)算：

式中ρ—樣品中待測(cè)元素的質(zhì)量濃度，μg/L；ρ1—在標(biāo)準(zhǔn)曲線上與待測(cè)樣品汞含量熒光強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度，μg/L×；f—試樣稀釋倍數(shù)（樣品若有稀釋）；Ⅴ1—分取后測(cè)定試樣的定容體積，mL；Ⅴ—分取試樣的體積，mL。

2.5.2 結(jié)果表示

經(jīng)測(cè)定和計(jì)算可得，本次待測(cè)樣品檢出濃度為0.0023μg/L，符合國(guó)家規(guī)定的重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.3 精密度和準(zhǔn)確度分析

把待測(cè)樣品在相同的檢測(cè)條件下置于原子熒光光度計(jì)中重復(fù)測(cè)定15次，將所得結(jié)果整理計(jì)算，可求得該方法下可測(cè)得精密度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%。準(zhǔn)確度采用加標(biāo)回收試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定，由結(jié)果計(jì)算可得加標(biāo)回收率為95.1%～113.5%，平均回收率為98.4%。

2.5.4 結(jié)果討論

國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中指出，在可供人們安全食用的水里面汞元素含量不得超過0.001mg/L；而企業(yè)、工廠等排放的廢水里面，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定汞元素的排放量不得超過0.015mg/L。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明取樣地區(qū)的水環(huán)境汞含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于精密度的實(shí)驗(yàn)探究，多次測(cè)定后其相對(duì)偏差為1.6%，可排除偶然誤差給測(cè)定結(jié)果帶來(lái)的影響，還能證明該技術(shù)手段可重復(fù)性高，再現(xiàn)性能好，即便用于某個(gè)樣品的多次檢測(cè)，仍能很精確地測(cè)量出來(lái)。而經(jīng)加標(biāo)回收方法所得到的準(zhǔn)確度，表示的是測(cè)量值與真實(shí)值之間的結(jié)果差異大小。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)計(jì)算可得平均回收率為98.4%，證明原子熒光技術(shù)對(duì)于汞含量的測(cè)定具有理想的檢測(cè)效果。本次實(shí)驗(yàn)對(duì)原子熒光技術(shù)實(shí)際應(yīng)用分析的性能評(píng)估，證實(shí)了該技術(shù)手段在對(duì)水環(huán)境中重金屬元素特別是汞元素含量測(cè)定過程中具有極大的發(fā)展空間。

3 結(jié)語(yǔ)

在不同的水環(huán)境中，重金屬元素中的汞元素常作為基礎(chǔ)的毒理學(xué)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)該環(huán)境中水質(zhì)是否符合對(duì)人體無(wú)害的要求。因此，我國(guó)對(duì)于水環(huán)境中汞元素含量的多少都有非常明確的標(biāo)準(zhǔn)，這也是環(huán)境監(jiān)測(cè)必不可少的檢測(cè)項(xiàng)目。

通過本次實(shí)驗(yàn)可知，原子熒光技術(shù)對(duì)水環(huán)境中的重金屬物質(zhì)特別是汞元素有非常良好的檢測(cè)效果。但是不同的水環(huán)境對(duì)儀器條件的要求也不相同，這就要求人們?cè)趯?duì)水環(huán)境的質(zhì)量檢測(cè)過程中，一定要學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用原子熒光技術(shù)，選擇適宜的儀器條件。因此，人們必須要充分了解和掌握原子熒光技術(shù)的檢測(cè)原理和應(yīng)用范圍，并且要在原有的檢測(cè)性能中尋找更好的檢測(cè)條件或者尋找更高效清除其他干擾的試劑，以期能在不斷地完善實(shí)驗(yàn)操作和監(jiān)測(cè)手段的過程中，提高原子熒光技術(shù)檢測(cè)水環(huán)境時(shí)的精密度和準(zhǔn)確度，從而最大限度地保障人們的生存條件和用水安全，為我國(guó)水資源環(huán)境的管理和改善提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。