原子荧光光谱法测定土壤中的砷和汞

2017-03-12 08:51贾亮亮

河北地质 2017年3期

贾亮亮

(河北省水文工程地质勘查院石家庄 050021)

砷和汞是有毒有害的元素，在土壤中以痕量水平存在。随着社会和科技的进步，土壤环境问题越来越受到人们的关注。土壤是植物生长的载体，土壤一旦被污染，通过食物链就会间接地影响人类健康。As是有毒的非金属元素，它在人体内排泄缓慢，可因其蓄积作用而导致慢性中毒，主要症状为胃肠道功能障碍，皮肤、黏膜的颜色变黑和多发性神经炎，砷化物是肺癌的致病原因之一；Hg是具有蓄积作用的有害重金属，对动物和人具有高毒性，也是食品监测的重要指标之一。

测试工作采用王水消解土壤样品，应用PF6-3非色散原子荧光分光光度计测定土壤样品中砷、汞的含量，并对实验条件与测定结果进行分析研究。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

PF6-3原子荧光分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，电子分析天平(1712MP8)，As、Hg空心阴极灯(北京普析通用仪器有限责任公司)。

硝酸、盐酸(优级纯)。

硼氢化钾溶液(15 g/L)：称取5g氢氧化钾溶于1000 mL水中，加入硼氢化钾15 g并使之溶解，现用现配(0.5 g/L的硼氢化钾溶液)。

硫脲溶液(100 g/L)：称取10g硫脲溶于100 mL水中，现用现配。

盐酸羟胺溶液(100 g/L)：称取10 g盐酸羟胺溶于纯水中，并稀释至至100 mL。

保存液：称取0.5 g重铬酸钾，用少量水溶解，加入50mL硝酸，用水稀释至1000 mL，摇匀。

稀释液：称取0.2 g重铬酸钾，用少量水溶解，加入28 mL硝酸，用水稀释至1000 mL，摇匀。

1.2 仪器工作条件

仪器的分析条件见表1。

表1 仪器分析条件

1.3 实验方法

(1)砷的测定

称取经风干、研磨并过0.149 mm孔径的土壤样品0.2000 g于50 mL具塞比色管中，加少许水润湿样品，加入10 mL(1+1)王水，加塞后摇匀，于沸水浴中消解2 h，中间摇动几次，取下冷却，用水稀释至刻度，摇匀后放置。吸取一定量的消解试液于50 mL比色管中，加5 mL盐酸、5 mL100 g/L的硫脲溶液，用水稀释至刻度，摇匀放置。取上清液待测，同时做空白溶液。

(2)汞的测定

称取经风干、研磨并过0.149 mm孔径的土壤样品0.2000 g于50 mL具塞比色管中，加少许水润湿样品，加入10 mL(1+1)王水，加塞后摇匀，于沸水浴中消解2 h，取出冷却，立即加入10 mL保存液，用稀释液稀释至刻度，摇匀后放置，取上清液待测。同时做空白试验。

以2%的盐酸为载液，分别以15 g/L和0.5 g/L的硼氢化钾为还原剂，用氩气为载气将产生的气体导入电热石英管中进行原子化，按照上述仪器测量条件测出样品的荧光值，产生的荧光强度与试样中被测元素含量成正比，将测得的荧光强度减去试剂空白的荧光强度后，从标准曲线上求出样品中砷和汞的含量。

2 结果与讨论

2.1 消解方法的选择

土壤中含有大量的矿物质，各成分的物理化学性质差异也很大，所以要选择混合酸酸性强的王水消解土壤样品。

2.2 仪器条件的选择

灯电流、光电倍增管负高压、原子化器的温度都与分析的灵敏度有关，直接影响实验结果。其中，灯电流与负高压的变化对灵敏度影响最为明显。增大灯电流和增加负高压均可提高灵敏度，但也会使噪声干扰增加、造成仪器工作的不稳定，与此同时也会降低灯及光电倍增管的使用寿命。实验表明，测定砷和汞时灯电流分别为50 mA、40 mA；原子化温度分别为200 ℃、100 ℃可得到很满意的测定结果。

2.3 载气与屏蔽气流量的选择

载气和屏蔽气的流量与荧光强度也有一定的关系，载气流量过低，则降低了蒸气导入原子化器的速率，至使荧光信号强度较弱且不稳定；载气流量过高时，由于对其原子密度的稀释作用，也将降低荧光信号强度。所以在测定砷和汞时，选择载气流量为300 mL/min，屏蔽气流量为600 mL/min，可以满足试样测定要求。

2.4 还原剂的选择

还原剂一般采用硼氢化钾—氢氧化钾溶液或硼氢化钠—氢氧化钠溶液，还原剂配制浓度的高低与存放的时间均可导致荧光强度发生波动。由于硼氢化钾的水溶液不稳定，必须加入氢氧化钾来提高其稳定性。通过实验最终确定砷和汞还原剂溶液的浓度分别是15 g/L、0.5 g/L。因上述试剂具有较强腐蚀性且稳定性差，所以应现用现配，先将所需KOH溶于水,然后将硼氢化钾溶于含有KOH的水中, 配制过程顺序不能颠倒。

2.5 载液及其浓度的选择

在砷和汞的测定中，介质一般选用盐酸，酸度范围要求较宽。经过不同浓度试验对比，本文选用2%盐酸作为载液，即可满足实验方法要求，又可以节约酸的用量。

2.6 共存离子的干扰实验

土壤样品中大多数金属元素经消解后也进入了待测溶液中，其中Cu2+、Zn2+、Co2+、Ni2+等对砷的测定有一定的影响，加入硫脲即可消除。加入5.0 mL硫脲(100 g/L)不仅可将砷还原，而且可消除大多数共存离子的干扰。Au、Ag、Se等对测汞有影响，但土壤中以上物质的含量甚微，可通过加入硫脲作为掩蔽剂而消除，降低硼氢化钾的浓度也可以减少上述所提及到的元素的干扰。