原子熒光光譜法測定環境水樣中砷的含量

杜健鵬

（廣州市環境監理所 黃埔監理二站，廣東 廣州510700）

0 引言

隨著我國城市工業化進程的加快，工業廢水中的重金屬及其化合物的影響越來越大。砷是一種常見的人體非必要元素，在自然界中廣泛存在并具有金屬性。砷的化合物有較強的毒性，不僅會對生態環境有著重要的影響，而且也會通過食物鏈對人體的心血管系統、神經系統、呼吸系統及皮膚構成極大的威脅，這對環境水樣中砷含量的測定工作要求也越來越高。目前，測定環境水樣中砷的方法有很多，主要包括分光光度法、等離子體發射光譜法和原子熒光光譜法等，其中原子熒光光譜法作為一種新興的檢測方法，具有靈敏度高、精密度好、干擾少、操作簡便等優點，在醫藥、環保和衛生等領域有所應用。本文通過建立一種原子熒光光譜法測定環境水樣中砷含量的方法，希望對砷含量的測定工作有所幫助。

1 實驗部分

1.1 方法原理

在酸性介質中，樣品溶液中的待測元素與還原劑(一般為硼氫化鈉或硼氫化鉀)反應，在氫化物發生系統中生成氫化物：

式中：

Em+—待測元素;

EHn—氣態氫化物。

以氬氣作為載氣將氫化物帶入石英爐原子化器中原子化。以特種空心陰極燈作激發光源，使待測元素的原子發出熒光，在一定濃度范圍內，熒光強度與待測元素的含量成正比。

1.2 試劑與儀器

As標準貯備液(100mg·L-1):采用GBW(E)080117標準溶液(國家標準物質研究中心)；鹽酸(優級純，上海振興化工廠)，硫脲、抗壞血酸、氫氧化鉀(優級純，國藥集團上海化學試劑有限公司)，硼氫化鈉(98%，國藥集團上海化學試劑有限公司)。實驗用水（超純水，電阻率：18.23MΨ·cm）；

待測水樣：某測試機構提供；As標準使用液(10.0μg·L-1)，As測試溶液(5.0μg·L-1)，硫脲-抗壞血酸溶液(100.0g·L-1)，還原劑溶液:硼氫化鈉溶液，1%(m/V)和 2%(m/V)，載流溶液:鹽酸溶液，2%(V/V)和 5%(V/V)。

AFS-9130型雙道原子熒光光度計(北京吉天儀器有限公司)。砷空心陰極燈(北京曙光明電子光源儀器有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 儀器工作參數選擇

儀器工作參數見表1。

表1 儀器工作參數

1.3.2 校準曲線繪制

采用10.0μg·L-1的砷標準使用液做標準系列，設定校準曲線濃度分別為 1.00，2.00，4.00，8.00，10.0(μg·L-1)，原子熒光光度計自動稀釋測得對應各濃度的熒光強度值，繪制相對熒光強度-濃度關系曲線圖。所有校準曲線的相關系數r≥0.9996，校準曲線滿足實驗要求。

在表1的儀器工作條件下，對空白樣品進行11次平行測定，計算得測定結果的標準偏差，以3倍的標準偏差值除以校準曲線的斜率，得砷的檢出限為0.06μg·L-1。 對5.0μg·L-1的測試溶液進行11次平行測定，計算得測定結果的相對標準偏差(RSD)為3.93%。

2 結果與討論

2.1 載流和還原劑濃度條件的確定

通過改變載流和還原劑溶液的濃度，對As測試溶液(5.0μg·L-1)進行檢測分析，確定儀器最佳的載流和還原劑濃度條件。

表2 不同載流和還原劑濃度條件下的測定結果

從表2可以看出，不同酸濃度條件下，砷的測定結果基本相同。但是5%載流溶液測得的熒光強度值要比2%的低，這說明酸濃度對熒光強度值有較大的影響。一般來說，在線性范圍內，熒光強度值越高對檢測結果的影響越小。在5%的載流濃度下，改變還原劑溶液的濃度，可以看出，砷的測定結果基本相同，這說明還原劑的濃度不影響As測試溶液的測得值。但檢測過程中發現還原劑濃度影響光譜峰的出峰位置，還原劑濃度增大導致出峰位置提前。為了避免影響積分面積，需要相應地將延遲時間縮短。由表2可以得出，在此儀器工作條件下，比較理想的濃度選擇為還原劑濃度1%，載流濃度2%。

2.2 酸濃度對待測水樣測定結果的影響

將待測水樣中加入一定體積的濃鹽酸，使其酸濃度與載流濃度一致，并對檢測值進行體積換算得待測水樣中砷的濃度。

表3 酸濃度對待測水樣測定結果的影響

從表3可以看出，待測水樣中加酸和不加酸的檢出濃度差別較大，這可能是因為待測水樣的酸濃度與載流濃度不一致，影響了樣品分析過程中砷元素的測定結果，因此要盡量保證在相同的酸性條件下進行樣品分析，排除酸度的干擾，才能得到高質量的測定結果。

2.3 硫脲-抗壞血酸對待測水樣測定結果的影響

在標準使用液和待測樣品中加入硫脲-抗壞血酸溶液，放置30min以上，進行測定。

表4 硫脲-抗壞血酸對待測水樣測定結果的影響

加入硫脲-抗壞血酸后，表4中待測水樣的測得值比表3的高，且與給定的中位值基本相同。這說明待測水樣中有部分5價砷，需要加入硫脲-抗壞血酸進行還原。

3 結論

通過上述的實驗研究，筆者總結出以下幾點結論：①進行環境水樣中砷含量測定分析時，需要在待檢樣品中加酸，使樣品中的酸濃度與載流濃度保持一致；②當待測樣品中的酸濃度為2%或5%時，砷的檢出濃度基本一致，但酸濃度為5%濃度時熒光強度值較低；③采用AFS-9130型的原子熒光光度計測砷元素含量時，當濃度條件為載流溶液濃度2%(V/V)，還原劑溶液濃度1%(m/V)時的效果是最佳的。

［1］蔡鵬.淺談原則熒光法測定地表水中的砷[J].科學之友·下旬刊,2012(04).

［2］高紅武,普成,秦國流,王琳.原子熒光法測定地表中砷的影響因素討論[J].昆明冶金高等專科學校學報,2012(01).