浅析原子荧光法测定土壤中的砷和汞元素含量

陈小英

摘要：采用原子荧光法测定土壤样品中砷和汞，探讨消解环境、载液特性、溶液基体和还原剂硼氢化钾等因素对土壤样品中砷和汞含量测定的影响，确定了最优分析条件：土壤样品敞开消解，时间2h，期间摇动3次，用盐酸溶液 （5+95） 定容，混匀静置过夜，砷和汞还原剂硼氢化钾的质量分数分别为2%和0.02%，载液均为盐酸溶液 （5+95） 。该方法将土壤环境监测样品中砷、汞元素同步消解前处理，简化了试验步骤，节约了分析测试时间，提高了分析效率，利于处理大批量土壤样品。选取部分GSS系列标准物质进行测试试验，试验结果的精密度和准确度均可满足土壤环境监测技术规范的要求，对2种未知土壤样品进行加标回收试验，土壤样品的加标回收率：砷为94.00%～100.40%，汞为86.40%～106.80%。

关键词：土壤; 砷; 汞;  原子荧光法;

土壤环境质量受到越来越多的关注，开发高效、稳定的土壤监测技术对我国开展土壤环境质量调查及污染防治具有重要意义。砷 （As） 、汞 （Hg） 作为土壤环境监测项目中重点监测的元素，国家及行业标准中土壤砷、汞的检测方法较多，其中砷常用的检测方法有质谱法、分光光度法和原子荧光法;汞主要的检测方法有原子吸收法、原子荧光法和测汞仪等。相比其他检测方法，原子荧光法具有检出限低、检测范围宽、灵敏度高和成本低的优点。而针对土壤样品的消解方法主要以微波消解和水浴消解为主，其中微波消解步骤繁琐，不适合大批量土壤样品的处理;水浴消解具有操作简单、实用性好等优点，但常用的水浴消解-原子荧光法对土壤中砷、汞元素需单独分开前处理，增加了操作重复繁琐性。为此，本文采用王水水浴消解-原子荧光法测定土壤样品中砷和汞，探讨了消解环境、载液特性、还原剂等因素对土壤环境监测样品中砷和汞含量测定的影响，并通过优化分析条件，统一部分试剂，使土壤样品中砷和汞元素达到同步消解前处理，简化了试验步骤，节约了分析测试时间，提高了分析效率，利于处理大批量土壤样品。

1 试验步骤

准确称取0.2～0.5g土壤样品 （100目） 于50mL比色管中，加入10mL王水 （1+1） ，摇匀勿使样品黏壁，放至沸水浴敞开消解2h，期间每30min摇动一次;取出比色管冷却，用盐酸溶液 （5+95） 定至刻度线，静置过夜，取上清液测定汞的含量;同时取一定量的上清液于25mL比色管中，加入5mL硫脲-抗坏血酸混合液，用盐酸溶液 （5+95） 定至刻度线，混匀，反应一段时间后测定砷的含量。上述过程中同步制作试验空白样。

2 结果与分析

2.1 消解环境对土壤样品中砷和汞测定结果的影响

在土壤样品消解试验过程中比色管塞子经常会发生崩开的现象，导致原来封闭的消解环境变成敞开的状态，因此本文选取GSS系列国家标准物质和未知土壤样品，并针对比色管封闭与敞口消解环境进行对比试验，探讨封闭与敞口消解环境对土壤样品中砷和汞测试结果的影响。

标准土壤样品 （GSS3～GSS8） 中砷和汞的测试值均在推荐值范围内，未知土壤样品 （未知样1～3） 的相对标准偏差汞分别为2.56%、1.09%、0.70%，砷分别为14.2%、5.97%、0.21%，其试验结果的精密度和准确度均可满足环境监测技术相关规范的要求。由此得出，土壤样品敞开消解是有效、可行的，同时简化了试验操作步骤。

2.2 载液特性对土壤样品中砷和汞测定结果的影响

载液主要用于推动样品至反应系统参与反应并清洗整个进样系统，载液中常用酸主要为盐酸、硝酸和硫酸。硫酸为非挥发性酸，在管道中残留严重，故选择盐酸、硝酸两种酸分别作为载液介质，在固定还原剂浓度的基础上，选择不同种类和浓度的载液介质，探究其对土壤样品中砷和汞测试结果的影响。

2.3 溶液基体对土壤样品中砷和汞测定结果的影响

消解液中可能存在其他基体对土壤中砷、汞的测定产生干扰。许多研究表明，加入络合剂使特定干扰元素形成络合物可消除其干扰，如：加入5mL 10%质量分数的酒石酸可以抑制銻的水解，消除对土壤中砷测定的影响;硫脲-抗坏血酸能屏蔽部分金属元素如Sb、Se、Pd等的干扰。由于消解液中细小的金属沉淀会产生严重干扰，因此适当增加酸度可以加大金属的溶解度。此外，增加酸度可以减少被硼氢化钾还原的元素种类，以降低干扰，使大量的Cl-与Hg2+作用形成稳定的配合物[HgCl]2-，从而抑制汞的吸附和挥发。

2.4 还原剂硼氢化钾对土壤样品中砷和汞测定结果的影响

固定土壤样品中砷 （10μg/L） 和汞 （1μg/L） 的浓度，统一载液和定容试剂，探究不同硼氢化钾 （KBH4） 质量分数对砷和汞荧光强度的影响。砷和汞荧光强度均随还原剂硼氢化钾质量分数的增加呈现先增高后降低的趋势，此结论与袁爱萍等的研究结果相符;当还原剂硼氢化钾的质量分数分别为2%和0.08%时，砷和汞的荧光强度最高。这是因为硼氢化钾含量增加产生的大量氢气 （H2） 稀释了氢化砷与汞原子的浓度，导致仪器的灵敏度下降，而灵敏度较低的仪器稳定性较差，仪器灵敏度过高会造成样品空白偏高且有损仪器，因此在适宜的仪器灵敏度条件下，当砷浓度为10μg/L或汞浓度为1μg/L时，其荧光强度在1 000左右可满足仪器测试的要求。因此，本试验选择质量分数为2%和0.02%的KBH4分别进行土壤样品中砷和汞的测定。

3 结论

原子荧光法处理土壤环境样品具有易于操作、灵敏度高、线性范围宽、成本低等优点。本文探讨了王水水浴消解-原子荧光法对土壤样品中砷和汞含量测定的影响因素，并确定了最优分析条件：土壤样品敞口消解，时间2h，期间摇动3次，用盐酸溶液 （5+95） 定容，混匀静置过夜，砷和汞还原剂硼氢化钾的质量分数分别为2%和0.02%，载液均为盐酸溶液 （5+95） 。该方法适用于大批量土壤监测环境样品的分析测试，可同时进行土壤样品中砷和汞元素的前处理操作，简化了试验步骤，节约了分析测试时间，提高了分析效率，有助于提高土壤环境监测样品的分析水平。

参考文献：

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