高溫燃燒水解—離子選擇電極法測定土壤中氟

劉曉芳

（東北煤田地質局沈陽測試研究中心 遼寧沈陽 110016）

引言

氟是一種非金屬化學元素，化學性質活潑，不能單獨存在，自然界中都是以各種化合物的狀態廣泛存在于巖石、土壤、海洋中。氟具有高度的生物活性，在土壤中以不同的形式存在，而不同形態在一定條件下可以相互轉換，對許多生物具有明顯的毒性，而且氟不能生物降解，可以通過生物和食物鏈作用在生物體內富集，因此低水平的污染也能對人造成危害。土壤氟是大多數地方水和食物中氟的主要來源，大都以無機化合物的狀態存在，土壤氟污染對動植物和人的危害是慢性、累積性的生理障礙過程。土壤樣品中氟含量的測定在對環境背景值調查研究中，具有重要的意義。

氟化物的測定可采用電極法和比色法。電極法的濃度適應范圍較寬，樣品溶液渾濁和有色均不干擾測定，且簡便、快速、靈敏。比色法適用于較清潔的水樣，當干擾物質過多時需預先進行蒸餾，且操作繁鎖，干擾較多。

1 測定原理：

1.1 高溫燃燒水解-氟離子選擇電極法

試樣和少量石英砂混合,在1100℃高溫下,在氧氣和水蒸氣混合氣流中燃燒和水解，樣品中各種形態的氟化物轉化為揮發性氟化物進入冷凝水中。在總離子緩沖溶液存在的條件下以氟離子選擇性電極測定電位，用標準加入法測定樣品溶液中氟離子濃度，計算出土壤中氟含量。

1.2 離子選擇電極法

樣品用氫氧化鈉熔融，用熱水浸取，鹽酸除去干擾的離子，在總離子緩沖溶液存在的條件下，直接用氟電極法測定電位，根據公式計算出土壤中氟含量。

2 測定步驟：

2.1 高溫燃燒水解-氟離子選擇電極法

2.1.1 高溫燃燒水解

將各個系統連接好，然后將爐溫升至1100±5℃，通水蒸氣和氧氣，稱取0.5g的樣品和石英砂，混勻并用石英砂覆蓋，分3次把樣品推至高溫區，對樣品水解的冷凝液進行收集，加入試劑，定容搖勻。

2.1.2 電位測量（標準加入法）

試液進行電位測定，待電位穩定后記錄電位E1，然后加入氟標準溶液，待電位穩定后再記錄電位E2，兩次電位差代入公式計算出土壤中氟含量。

2.2 離子選擇電極法

2.2.1 熔樣

稱取0.2g樣品，加氫氧化鈉，于550～570℃加熱20min，用沸水浸取，轉入容量瓶，加鹽酸并定容100mL。然后吸取清液，調解pH值，定容50mL搖勻，待測。

2.2.2 電位測量

將制備好的試液，進行電位測定，根據電位數計算相應的氟含量。

3 測定結果

在對土壤樣品中氟化物進行分析測定前，首先選用GSS-7，GSS-8，GSS-15土壤標準樣品進行了氟化物分析監測，使標樣的背景、結構、組分、含量水平與待測樣品一致，保證了分析方法、分析測定儀器、實驗室條件等的一致性，進行了必要的質量保證。同時在每次監測時都帶有土壤標樣與土壤待測樣品同時監測分析進行質量控制。

表 土壤標準/待測樣品測定結果

通過用高溫燃燒水解-氟離子選擇電極法和離子選擇電極法對同一土壤標準/待測樣品進行重復性檢測，從平行和加標回收率的檢測結果來看，高溫燃燒水解-氟離子選擇電極法對土壤樣品檢測的結果重復性和加標回收率要明顯優于離子選擇電極法。

4 實驗結論

由于離子選擇電極法是基于被測氟離子對氟化鑭電極傳感膜的響應電位大小來計算該離子的濃度，標準加入法是在同一溶液中測量兩次電極電位，這在一定程度上減小了由于試液離子成分或強度和溫度的不一致而引入的測量誤差。高溫水解處理樣品和標準加入法測定電位使整個氟含量測試過程的誤差大大減小，使數據更加科學、準確。

實驗數據表明，高溫燃燒水解-氟離子選擇電極法的測試效果優于離子選擇電極法，效率也遠高于離子選擇電極法。而且通過成本核算，用高溫燃燒水解-氟離子選擇電極法測定土壤中的氟含量要比用離子選擇電極法節省1/3～1/2的費用。所以從確保數據準確、檢測高效、操作簡單、產生的二次污染小、成本低、經濟、實用的角度出發，檢測土壤中氟含量，用高溫燃燒水解-氟離子選擇電極法要優于離子選擇電極法。

結語

在安全的前提下，我們應該優先采用一種科學、經濟,能夠快速、準確測定土壤中含氟量的方法，確保數據的科學性和嚴謹性，為下一步工作提供科學依據。