原子荧光光谱法测定地质矿物中汞含量研究

王 婷

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130000）

矿产资源是经济发展的重要物质基础，但在地质矿物富集成矿的过程中会伴生大量重金属元素，其中汞元素是常见的伴生元素，不仅影响矿物成品质量，而且污染环境，通过食物链对动植物和人体造成毒副作用和潜在的致癌风险，严重威胁人体健康，因此地质矿物重金属元素的污染问题应被高度重视。地质矿物的汞含量是确定大气汞排放的关键参数，需要对汞元素含量进行准确测量和监控[1]。原子荧光光谱法利用元素吸收特定波长能量后，被激发的共振荧光强度与元素浓度呈正比，可被应用于物化元素定量测量和分析中。因此本文使用原子荧光光谱法对地质矿物中汞含量进行测定，提高检出效果和准确性，为重金属元素检测提供技术支持。

1 实验材料准备

1.1 实验仪器及工作条件

本文选择的主要仪器为AFS-8220型原子荧光光谱仪，其工作条件见表1。

表1 原子荧光光谱仪工作条件

1.2 标准溶液制备和样品处理

HCl溶液：取100mL市售浓盐酸，使用去离子水稀释至200mL。HNO3溶液：取100mL市售浓硝酸，使用去离子水稀释至200mL。H2O2溶液：25g/L。固定液：称取0.5gK2Cr2O7溶于5%的硝酸溶液中，稀释至1L。Hg标准溶液：0.1g/L，标准物质中心提供，准确选取5mL共标准溶液于500mL容量瓶中，用固定液定容。原始地质矿物样品经干燥研磨后，过0.1mm孔筛，110℃烘箱烘干1h，置于干燥器中冷却至室温。加少量去离子水加热溶解，再加入盐酸加热溶解，将样品溶液转移至50mL容量瓶中，稀释至刻度，放置于60℃恒温水浴中保温待测。

2 设定实验条件

2.1 确定原子荧光光谱仪仪器条件

保持仪器其他工作条件不变，仅改变负高压，测定Hg标准溶液的荧光强度，结果见表2。荧光强度随负高压增大而增大，但噪声也明显加强，过低和过高的负高压都会影响荧光强度的稳定性，在满足检测要求的基础上，低负高压有利于延长仪器使用寿命，因此选择负高压为280V。

表2 荧光强度与负高压关系

保持仪器其他工作条件不变，仅改变灯电流大小，测定Hg标准溶液的荧光强度，结果见表3。Hg荧光强度随灯电流增大而增大，但噪声相应增大，综合考虑实验稳定性和信噪比，选择灯电流为70mA。

表3 荧光强度与灯电流关系

保持仪器其他工作条件不变，仅改变载气流量，测定Hg标准溶液的荧光强度，结果见表4。Hg荧光强度随载气流量增大而减小，由于载气流量会冲淡反应Hg蒸气，使进入原子化器的元素浓度下降，导致荧光强度降低，因此选择载气流量为0.35L/min[2]。

表4 荧光强度与载气流量关系

保持仪器其他工作条件不变，仅改变屏蔽气流量，测定Hg标准溶液的荧光强度，结果见表5。随屏蔽器气流量变化，Hg荧光强度总体上呈下降趋势，但变化幅度不大，说明屏蔽气流量的影响较小，故将其设定为1L/min。

表5 荧光强度与屏蔽气流量关系

经过上述实验检测，确定最佳的工作条件为负高压280V、灯电流70mA、载气流量0.35L/min和屏蔽气流量1L/min。

2.2 确定样品处理条件

分布在不同浓度的HCl、HNO3和H2SO4介质中，测定Hg标准溶液的荧光强度，结果见图1。图1可直观表现出各酸性溶液的介质效果，其中HCl的介质效果最佳，在2%～5%的范围内荧光强度基本保持不变[3]。酸性介质发生氧化还原反应生成氢化物，使检测荧光强度值增大，因此选择酸度5%的HCl溶液作为实验测试介质。

图1 反应介质浓度对Hg荧光强度的影响

为消除共存离子的干扰，需要考虑地质矿物中可能生成氢化物的元素，因此将共存元素加入Hg标准溶液中，测定对荧光强度的影响，测试结果见表6。

表6 共存离子对Hg荧光强度的影响

由表1可知，Cu、Fe和Bi元素对Hg测定产生影响，而其他元素无明显影响。此时在待测溶液中加入硫脲和柠檬酸，屏蔽干扰效果明显，可消除共存离子对测定的干扰，提高检测精确度。

3 检测结果与分析

3.1 线性回归方程

按照本文实验方法，以Hg质量浓度C和荧光强度IF为横纵坐标，绘制标准曲线，得到线性回归方程为：

方程的相关系数为0.9999，具有良好的线性相关性，符合光谱分析的定量要求。

3.2 计算实验检出限

按照实验方法，连续测量空白溶液7次，计算方法检出限，检出限结果为0.026ug/L，荧光信号标准偏差为3.26%，以空白样品的5倍标准偏差，计算地质矿物样品检出限，得到Hg元素测定检出限为0.0248 ug/L。

3.3 测定汞含量准确度和精确度

选取对5个地质矿物样品进行检测，每个样品独立测定5次，分别计算各样品汞含量，得到平均值，按照测试结果计算回收率和相对标准偏差，确定测定准确度和精确度。实验测定回收率和精确度结果见表7。

表7 实验回收率和精确度测定

如表7所示，平行测试结果的回收率在98.9%～106.3%之间，符合定量测量要求；相对标准偏差在5.9%～8.2%之间，符合分析要求。实验结果表明，本文实验方法的准确度和精确度较高，验证实验方法的可靠性。

4 结语

通过对原子荧光光谱法实验工作条件和样品处理方法的优化，减少了共存离子干扰，经实验测定，地质矿物中汞含量的测量准确度和精确度较高，符合定量测量标准，因此可应用于地化测量中。但本文研究还存在不足之处，后续可对预还原剂进行深入研究，结合氢化物发生条件，优化预还原剂的用量和类型选择，减少共存基体的干扰，使测定结果更加准确。此外将原子荧光光谱法与其他方法进行结合，探究最佳的实验条件，有效指导地化测量，防止重金属元素超标引起的环境污染问题。