土壤中微量砷和汞检测方案(电热消解仪)

监测分析·MONIORNG 微波消解-原子荧光光谱法同时测定土壤中微量砷和汞 刘 林，陆彦彬 (天津市北辰区环境保护监测站，天津300400) 摘 要：采用微波消解-原子荧光光谱法同时测定土壤中微量砷和汞的方法，加快了检测速度，并且通过消解后的试液用荧光光度计同时测定2种元素，简化了操作，提高了灵敏度及及收率，拓宽了线性范围。 关键词：微波消解；原子荧光；测定；砷；汞 文章编号：1005-4944(2006)05-0074-02 本文采用的微波消解-原子荧光光谱法同时测定土壤中微量砷和汞的方法，加快了检测速度。 1 实验部分 1.15实验原理 在酸性条件下，加入硫脲使五价砷还原为三价砷，但对汞产生影响不大，再加入硼氢化钠或硼氢化钾使样品溶液还原生成砷化氢和原子态汞，由氩气载入石英原子化器中分解为原子态砷和原子态汞，在特制砷汞空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，其荧光强度在固定条件下与被测液中的砷汞浓度成正比，与标准系列比较定量。 1.2仪器 (1)AFS-230E 型双道氢化物发生原子荧光光度计(北京科创海光仪器有限公司产品)配有计算机处理系统。 (2)砷空心阴极灯(北京市有色金属研究总院)。 (3)汞空心阴极灯(北京市有色金属研究总院)。 (4)微波消解系统。 1.3试剂 本方法所用酸均为优级纯，其他试剂为分析纯，测定用水为去离子水。 氢氧化钠溶液 (0.5%)。硼氢化钠 (NaBH4) 溶液(1.5%).硫脲-抗坏血酸混合溶液：浓度各为5%的混合溶液。硫酸溶液。载流(5%盐酸溶液)。砷和汞标准储备溶液(1 mg·mL)。砷标准使用溶液(1.0ugmL1)。汞标准使用溶液(0.5ug·mL)。 1.4实验方法 1.4.1样品预处理 样品微波消解：精确称取0.2g试样，按照微波消解仪推荐条件进行消解，赶酸后加入2mL硫脲-抗坏血酸混合溶液，用5%盐酸定容至10 mL，摇匀备用。 1.4.2标准系列配制 取砷和汞的混合标准溶液0.00、1.00、2.00、3.004.00、5.00 mL 于50mL容量瓶中，加入2.5mL硫酸、5.0 mL硫脲-抗坏血酸混合溶液，用5%盐酸定容至刻度，摇匀，制成含砷0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ng·mL，含汞 0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 ngmL'的混合标准系列备用。 1.4.3测定仪器条件： 光电倍增管负高压：300V；空心阴极灯电流：As-60 mA， Hg-30 mA； 原子化器温度：200℃；原子化器高度：8.0mm；载气流量：400mL·min；屏蔽气流量：900mL·min；量量方法：标准曲线法；读数方式：峰面积；读数时间：10.0 s；延迟时间：1.0s；进样体积：5mL。 设定好仪器条件及其他相关参数，开机预热30min 后进行相关测量，连续用载流推动进样至读数稳定，测量标准系列，绘制标准曲线，然后测定试剂空白与样品溶液。测定完毕，选“打印报告”给出测定结果。 2 结果与讨论 2.1仪器条件的选择 基于灯电流、光电倍增管负高压、载气与屏蔽气流量、原子化器的高度与温度、硼氢化钠与硫脲溶液浓度等与分析灵敏度有关，通过优化试验选择的最佳分析条件见表1。 表1 测砷汞的最佳分析条件 项目 测定条件 项目 测定条件 灯电流 As-60 mA Hg-30 mA 负高压 300V 硼氢化钠溶液 1.5g.L 硫脲溶液 5% 原子化器高度 8.0 mm 载气流量 400 mL·min 原子化器温度 200℃ 屏蔽气流量 900 mL·min 在上述因素中灯电流与光电倍增管负高压的变化对测定灵敏度影响最明显，增大灯电流与增加负高压，均可增强测定灵敏度，但噪声干扰也同时增加，致使测定的荧光值也大大增加甚至超限。所以考虑到灯寿命与仪器信噪比，当灵敏度可以满足要求时应尽可能采用较低的灯电流与负高压。 实验表明，原子化器温度为200℃即可得到较满意的测定灵敏度，而不需再将原子化器的温度设置为高温。 2.2还原剂浓度的确定 本法采用的还原剂为硼氢化钠，硼氢化钠的浓度对砷和汞的测定有较大影响，浓度过低，砷不能完全被还原；浓度过高，产生的H过多会对砷和汞的气态物起稀释作用，而导致荧光强度降低。为有效防止硼氢化钠分解，一般将硼氢化钠溶解在氢氧化钠溶液中。 2.3酸度对测定结果的影响 在生成砷化氢和原子态汞的反应中酸性介质可用硫酸、盐酸或其他酸，由于保存样品时要加入硫酸，故本法选用优级纯硫酸作介质。本文对硫酸的最佳用量进行了试验，试验表明，当硫酸总浓度在3%~6%范围内时，荧光强度不随酸度的变化而变化。所以本方法消解过程中消化液是以硫酸(5%)为介质。 2.4标准曲线线性范围及回归方程 在不同时间多次测定标准曲线系列溶液，平均相关系数为0.999 8，回归方程： Y=45.86X+10.6。 2.5方法检出限 使用空白溶液连续测量11次，，仪器自动进行统计测量，并拟合一条工作曲线，根据下列公式计算检出限，计算结果为0.045 3 ng·mL。 式中：DL为方法检出限 (ng·mL)；SD 为空白标准偏差，K为工作曲线斜率的倒数。 2.6 精密度和准确度实验 见表3、表4. 表3 精密度实验 项目 样品本底值 平均值 相对标准偏差 (ngmL) (ngmL) (%) 试样1 As 1.80~1.87 1.83 1.6 0.100~0.103 0.102 1.0 试样22 1.20~1.26 1.23 1.7 Hg 0.350~0.356 0.354 1.1 表4 准确度实验 项目 加标量 测得量 回收率 (ngmL) (ngmL) (%) 试样1 As 2.00 2.58 86.45 Hg 0.20 0.280 87.50 试样2 As 4.00 4.37 92.00 Hg 0.40 0.48 96.00 由表3、表4可见，用氢化物发生原子荧光光谱法测定土壤中微量砷和汞，其相对标准偏差<1.8%，加标回收率在 86.0%~97.0%范围内。 3 结语 本文采用 AFS-230E 型双道氢化物发生原子荧光光度计测定土壤中的微量砷和汞。对仪器条件、还原剂浓度和酸度的影响进行了探讨；标准曲线在0~100 ng.mL'内呈线性关系；相关系数平均为0.999 8。相对标准偏差小于1.8%，加标回收率在 86.0%~97.0%范围内。 微波消解-原子荧光光度计法，分析时间短，灵敏度高，检出限低，线性范围宽，尤其是样品经一次消化后可以同时测定2种元素，大大提高了分析效率，降低了成本，值得推广。 ( 参考文献： ) ( [1]GB/T5009.11一1996，土壤中砷和汞的测定 氢化物原子荧光光谱法[S] ) ( [2]北京海光仪器公司.微波消解样品前处理方法[G]. ) ( [3]北京海光仪器公司 AFS-230E 型全自动双道氢化物发生原子荧光光度计》操作手册. ) ( 作者简介：刘 林(1969一) ， 男，天津人，工程师，多年从事大气污染源治理及环境监测工作。 ) ( 收稿日期：2006-07-06 ) gro-Environment & Development◎China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net