原子荧光测定污水中的砷、汞、硒

王红章

（福建省地质测试研究中心，福建 福州 350001）

现在测量水中砷、汞、硒的方法一般是分光光度法，这种方法的主要原理是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析。这种方法的需要运用到多种仪器且操作过程较为繁琐，所得到的结果一般不很准确，检出限偏高，不能满足水质监测的要求。原子荧光光谱法对于测定谱线在 200—290nm 之间的元素具有检出限低、灵敏度高的特点，此外还可以进行多种元素的测定，在测定水中砷、汞、硒上有很大的用途。

1 实验原理

水样被适量盐酸酸化后，向水中添加硼氢化钾溶液使得三价、四价的砷，分别被氧化成砷化氢、硒化氢气体，而二价的汞元素被氧化成汞，然后以氢气或者氩气作为载气，将反应所得的氢化物导入阴极灯光的光源处，在阴极灯光源的照射下使得原子被激发，通过测定得到的荧光强度与检测原子的相对强度进行对比，根据溶液中元素的砷、硒、汞的含量对荧光强度有着决定性的影响，而且强度和含量是成正比的关系，根据相应的系数来计算出样品中需测定溶液的成份的含量。这种方法主要是通过测定荧光的强度，与标准强度进行对比得到的结果，所以被称为原子荧光光谱法。

2 实验步骤

2.1 实验所需的主要试剂和仪器

（1）试剂1：所需测定的水溶液。要求：去离子或者同等纯度的水。

（2）试剂 2：载流溶液（5%的盐酸溶液）。制法，用纯水稀释25ml的浓盐酸到500ml

（3）试剂3：还原剂1.0%硼氢化钾溶液。制法，首先用天平称取2.5g的KOH和5.0gKBH4，将KOH全部放入离子水中，搅拌直至全部溶解，之后加入KBH4，注意此溶液要现配现用，不能长期保存。

（4）试剂4：5%硫脲溶液。制法，用天平称取5克硫脲，微热投入100mL的去离子水中。

（5）试剂5：砷、汞、硒标准储备液。标准储备液由国家标准物质研究中心提供使用。

（6）仪器1：双道原子荧光光度计可以选用由北京吉天仪器有限公司生产的AFS-820，主要需要保证仪器的正常使用和足够的灵敏度。

（7）仪器2：编码高强度空心阴极灯可以采用北京有色金属研究总院生产的HAS一2型

空心阴极灯。

2.2 主要仪器工作的条件，具体参数见表1。

2.3 实验方法

（1）样品的预处理。如果样品中有悬浮的颗粒，需先用0.45um的滤膜进行样品的过滤。过滤后，保证样品保持在与标准系列的酸性溶液和氧化剂 1.0%硼氢化钾溶相同的浓度，并且在室温条件下放置15min～30min左右的时间。

（2）测量数据并记录

表1：要仪器工作条件参数表

在实验开始后，将待测溶液和相关试剂按照要求使用。开机后正确按照仪器工作参数中列出的相关数据，在仪器稳定，确定仪器正常工作后，记录样品和标准系列的相关仪器的工作曲线。对于样品进行的数据测定要根据标准用样的方法来进行，再通过工作曲线就可以得到待测元素的含量了。

（3）结果的计算

首先要根据所测量得到的结果绘制出以测量得到的比色管中砷、汞和硒的含量作为横坐标，以读得的荧光信号值为纵坐标的工作曲线。然后由公式

ρ（As）=m/V

计算出水样中待测元素的浓度。公式中ρ（As）代表水样中砷、汞和硒的浓度，单位为mg/L，m代表从标准曲线中查到的样品比色管中砷、汞和硒的含量ug，V代表样品水样的体积，单位为mL。

3、结果与讨论

在仪器正常运行，实验进行比较顺利的条件下，得到了样品中测定砷、汞和硒的含量如表2所示。

表2：待测元素检出限、精密度、回收率统计表

可见用原子荧光法测定样品水中砷、汞和硒的含量，仪器的灵敏度高，抗干扰能力强，测得的数据精度也高，并且操作简单，快捷，利用这种方法得到的结果能够满足在实际测量过程对水体中砷、汞和硒测定精度的要求。

3 实验需要注意的问题

3.1 最佳酸性介质的选择

实验过程中，砷和硒的测定酸度较大，所以所用的HCl或HNO3溶液都应该是优级纯。由于不同的HCl溶液或HNO3溶液是不同的生产厂家生产，产品的批号以及所含杂质和质量都不同，所以滥用的话会对测定产生极大的影响。为了避免这种情况的发生，要实现进行空白试验来检验，通过试验的检验，如果空白得到的结果稳定时，才能用于检测。同时，要树立在进行一批样品的测定是只要同一厂家和批号的酸液的观念，将误差减少到最低。根据以往的实验结果得到，酸性溶液浓度如果增加，荧光信号也会增加，当酸性溶液的浓度是 18%时，仪器的灵敏度便趋于稳定，所以建议采用15～20%的盐酸溶液。而汞的最佳测定酸度5%。

3.2 还原剂溶液的配置

在配置KBH4或者NaBH4溶液时，要保证溶液中含有一定量的KOH或者NaOH以防止因为离子水解导致溶液变质，保证溶液在实验使用过程前是稳定的。由于 KBH4溶液见光易分解，导致溶液变质，因此溶液要现配现用，不能长期保存。

3.3 气流量的选择

由于当载气流量较小时、氩氢火焰不是很稳定，测量时载气的重现性差；载气流量大的时候，原子蒸汽会被载气稀释，导致测量得到的荧光信号降低。经过比较分析，得到测量汞时选择 500mL/min的载气流量，测量砷、硒选择400mL/min时能够取得较为理想的效果。

屏蔽气的流量如果太小，氩氢火焰会很肥大，所发出的荧光信号会很不稳定；当屏蔽气流量过大时，又会产生火焰细小，信号不稳定导致灵敏度降低，根据以往得到的数据，测量汞时选择 1000mL/min，测量砷、硒时选择 800mL/min时取得的效果较佳。

3.4 掩蔽剂的使用

掩蔽剂可以在测定过程中起到重要的作用。由于在实际的测定过程中，屏蔽气流量的选择会影响到不同元素的测量，因此可以运用掩蔽剂来进行减少实际测量过程中误差。掩蔽剂使用的原理是如果将可以发出特征波长的结合了部分过渡金属离子有机染料中的过渡离子移走，体系就会失去放光能力，从而排除其对测定过程的干扰。例如：在测定水中微量元素时，为了精确地测定出As在水中的含量，为了排除 Hg2+离子的干扰，可以在溶液中加入适量的 Br-作为掩蔽剂，然后进行溶液中微量元素含量的测定以提高测量的灵敏度，降低误差。

4 小结

采用原子荧光光谱法来进行污水中As、Se和Hg的测量，在多次实验过后，在选择合适的掩蔽剂和酸性溶液浓度，还原剂浓度以及载气的流量对于测量结果的准确度有着重要的影响，但总体看来测量结果误差较小，能够满足要求。与以往的方法相比，原子荧光光谱法具有操作简单的特点，从实验得到的数据来看，不管是在灵敏度、准确度或者精度上，原子荧光都能满足实际测量过程中对测量结果的要求。

[1].刘坤.王如.洁原子荧光测定水中的砷、汞、硒[J].工程技术.2011.

[2].杨秀琳.原子荧光光谱法测定水中的痕量砷、硒、汞[J].化学分析计量.2004.

[3].任卉.王英.杨静.氢化物发生——原子荧光光谱法测定水中的砷、硒、汞[J]环境科学与管理.2009.