[原子荧光谱法在水中砷汞测定中的应用]氢化物原子荧光法测定矿石中砷锑汞

　　摘要：文章在阐释总结原子荧光谱法概念、原理的基础上，结合具体实验分析了测定水中砷、汞的处理方法以及实验过程中需要注意的问题，实验结果科学合理有效，证实原子荧光谱法在测定水中砷汞含量方面适用、可靠。
　　关键词：原子荧光谱法；砷汞测定；检出限；加标回收率
　　中图分类号：O657 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0077-02
　　
　　一、原子荧光光谱法及基本原理
　　原子荧光光谱法是一种介于原子吸收光谱和原子发射光谱之间的光化学分析方法。这一方法具有谱线简单、灵敏度高、低检出限以及同时测定多种元素等优点，受到业界人士的普遍重视。原子荧光光谱法与原子吸收光谱法，二者基本相同，不同之处在于原子荧光光谱法使用的是连续光源，对As、Se、Te、Pb、Bi、Hg、Sb等元素的分析较为有效；由于原子荧光的信噪比较大，其灵敏度与原子吸收光谱相比要高出1～2个数量级；线性范围宽介于0.001～1ug/L之间。
　　当某一物质的气态基态原子被具有特征波长的共振射线照射后，原子外层的电子会吸收辐射能，会从低能态（也称为基态）跃迁到高能态，但大部分由于二次碰撞的发生而重新跃迁回低能态，不发生辐射。但也有少部分被激发的原子在从高能态跃迁回低能态过程中，发射出与原激发波长相同或者不同的辐射，这种辐射就称为原子荧光。通过测试条件的不断改变，可以在与激发光源成垂直的方向上测量到原子荧光的强度。我们就通过测量待测元素原子蒸气在辐射能激发下产生的荧光发射强度，进而确定待测元素
　　含量。
　　二、利用原子荧光谱法测定水中砷和汞
　　（一）实验部分
　　主要仪器设备与试剂：
　　1．主要仪器设备：AFS-830双道原子荧光仪、计算机、打印机等；
　　2．实验用水：本实验研究用水均为三次水；
　　3．实验试剂：浓度均为100mg/l砷、汞溶液（国家标准），浓度分别为1.00mg/l和0.01mg/l砷、汞使用溶液，5%盐酸，0.1mol/l溴酸钾与lOg/l的溴化钾混合溶液，20g硼氢化钾、5g氢氧化钾及1000Ml水配制均匀的硼氢化钾溶液，0.5g盐酸轻胺与100Ml水配制均匀的盐酸经胺溶液，浓度均为50g/1硫脲与抗坏血酸混合溶液；
　　4．实验载气：纯度大于99.99%的氩气。
　　（二）主要实验步骤
　　1．标准系列的配制。使用50Ml容量瓶吸取砷、汞标准使用溶液，其中As、Hg混合使用液的样本体积分别为0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00和5.OOMl，分别加入体积为5.OOMl的浓盐酸和硫脲与抗坏血酸混合液，然后用水混合均匀定容至50Ml。砷的浓度相当于0ug/L、10ug/L、20ug/L、40ug/L、60 ug/L、80ug/L、100ug/L；汞的浓度相当于0ug/L、0.1ug/L、0.2ug/L、0.4ug/L、0.6ug/L、0.8ug/L、1.0ug/L。
　　2．实验样品的制备。使用25Ml比色管取水样10Ml，分别加浓盐酸2.50Ml、溴酸钾-溴化钾混合溶液1.00Ml，混合均匀，然后在20℃温度下至少放置lO分钟。如果没有溴析出，则需要补加溴化剂，直至有溴析出。在有溴析出的情况下，需要用盐酸羟胺溶液除去析出的过量的溴，去除过量的溴后再加入硫脲-抗坏血酸混合液2.50Ml，定容。同时配制相同体积的空白试剂作对比。
　　3．实验测定。开启双道原荧光仪后，设定仪器实验工作参数，其中砷、汞负高压为280V，加热的温度为200℃，原子化器的高度为8毫米，载气流量为400Ml/min，屏蔽气流量为1000Ml/min，延迟的时间为1s，读数的时间为12s，砷电流大小为60mA，汞电流大小为40mA，等待30分钟左右仪器稳定后，使用标准系列做工作曲线。利用上述方法分别测定实验样本及空白。最后通过所做工作曲线读出实验样本中被测元素的含量。
　　（三）实验讨论及结果
　　1．共存离子的干扰。依据单独测定砷、汞时离子的干扰为基础，分析其它离子可能对砷、汞同时测定产生的干扰。在单独测定砷元素时，Sn、Pb、Te、Bi等离子会一定程度的对测定产生干扰。但是在常规水样中，上述离子的浓度都比较低，即使加入硫脲-抗坏血酸混合液后，五价砷离子被还原为三价砷离子的情况下，这些离子产生的干扰也会被屏蔽，从而保证砷测定结果的准确性和可靠性。在单独测定汞时，上述几种离子对汞的测定是没有干扰的，即使加入硫脲-抗坏血酸混合液后也不会对汞测定产生影响。因此，本实验对共存离子干扰的排除可以参照单独测定砷汞时使用的方法。
　　2．不同种类酸及酸度影响。通常在砷和汞的单独测定中，用作介质的酸有稀硝酸、稀盐酸和稀硫酸。在砷和汞的同时测定中，已有研究发现稀硝酸和稀盐酸的效果较好，空白值较小；介质可以使用5%～10%的稀盐酸或者5%～15%的稀硝酸，本实验研究选择5%的稀盐酸作为介质。
　　3．线性范围。一般情况下，砷和汞在较宽的质量浓度范围内，线性关系比较好。同时考虑到常规水样中的砷、汞的评价标准以及水样的具体情况及砷的标准曲线范围为0～100ug/L，汞的标准曲线范围为0～1.Oug/L。经过仪器条件的反复调试，本实验研究砷的曲线相关系数达到了0.9997，汞的曲线相关系数达到了0.9994。
　　4．检出限。采用上述试验方法在测定砷和汞的试剂空白11次，由检出限公式DL=3SD/K计算得知，砷汞分别为0.3981ug/L和0.0310ug/L。
　　5．准确度与精密度。本实验研究共测定砷、汞标准物6次，测定值均在允许误差范围内，测定的结果如下：
　　砷：527.88、531.25、531.25、545.13、539.13、538.88（ug/L）
　　汞：14.60、15.00、14.98、15.12、15.00、15.13（ug/L）
　　RsD（%）：砷为12%；汞为1.3%。
　　由于砷、汞在天然水中含量甚微，上述精密度实验中的相对标准偏差能够满足水质监测的要求（砷批号50418，标准值0.542mg/L，不确定度5%；汞批号50928，标准值14.7ug/L，不确定度10%；水利部水环境监测评价研究中心提供）。
　　6．加标回收率。本实验向1000Ml水样中加入砷、汞标准使用液0.50Ml，共做6次加标平行实验。实验结果统计如表1表示：
　　
　　
　　三、结语
　　本实验方法具有一次性消化水样、同时测定水中砷汞含量以及操作过程简单、快速、节省试剂等优点。在实验过程中需要指出的是，测定的水样与标准曲线溶液的酸度要严格保持一致，硼氢化钾溶液和硫脲－抗坏血酸混合液要保证现用现配。
　　
　　参考文献
　　[1] 沈志群．双道原子荧光同时测定海水中痕量砷和汞[J]．环境监测管理与技术，2006，（12）.
　　[2] 白晶，聂晶，刘建伟，孙晓红．原子荧光光度法同时测定水中砷和硒[J]．中国卫生工程学，2009，（1）.
　　[3] 葛菊，张国明．双道原子荧光光谱法同时测定饮用水中砷和汞[J]．鞍山师范学报，2003，（12）.
　　
　　（责任编辑：赵秀娟）

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