利用全自動蒸氣發生測汞儀測定水中痕量汞的研究

黃昇(深圳市環境監測中心站，廣東 深圳 518000)

0 引言

汞作為有毒重金屬元素之一，具有很強毒性，不易發現，難降解，在自然界中主要以元素汞、無機汞和有機汞(甲基汞等)三種形式存在，容易通過食物鏈富集，并通過多種形式進入人體內，人身體神經系統、肝臟、腎臟等部位造成很大損害，已經給人類健康造成了極大危害，且不可修復[1]。其中汞的有機化合物甲基汞的毒性最強，無機汞的毒性相對較弱。世界各國對汞污染重視。目前測定汞元素常用的方法主要有冷原子吸收分光光度法、原子熒光法、電感耦合等離子體原子發射質譜法、X射線熒光光度法等。飲用地表水中汞的允許量不得超過 0.001mg/L。汞在常溫下易揮發，前處理消解過程處理不當會造成蒸發出汞蒸氣，造成汞元素損失，因此對人員操作水平、儀器、試劑有較高的要求[2-3]。NICERA4500全自動直接測汞儀可直接進樣，對樣品自動消解、分析，自動化程度高，減少了前處理過程系統誤差和人工操作，降低了試劑消耗，具有準確度高，重現性好，穩定性高，操作簡單等優點。測定后產生的含汞廢氣，經活性炭、高錳酸鉀溶液吸收后，降低了對環境污染。NICERA4500 全自動測汞儀是前處理和分析一體化的汞測定儀，采用冷原子吸收分光光度法原理，測定水中低濃度汞含量。其原理是高溫加熱條件下，在硫酸-硝酸介質中，用過量的高錳酸鉀和過硫酸鉀對樣品進行消解；樣品中汞轉化成汞二價汞，再用適量的鹽酸羥胺對剩余的氧化劑還原，最后用氯化亞錫將二價汞還原成金屬汞，并通過空氣載入冷原子吸收測汞儀，在253.7nm特征波長處測定信號值，在一定濃度范圍內，信號值與濃度符合朗伯-比爾定律。本文利用NICE RA4500全自動測汞儀測定水中痕量汞，探討了該方法的檢出限，精密度和回收率，對NICE RA4500全自動測汞儀在測定低濃度水中汞含量方法的可行性進行分析。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

儀器： NIC RA-4500。

無汞水：采用二次重蒸餾水或用去離子水。

高錳酸鉀(KMnO4)=50g·L-1，稱取50g高錳酸鉀(優級純)溶于少量無汞水中。用玻璃纖維過濾定容至1000mL。

硫酸(1+1)：取250mL無汞水于燒杯中，邊攪拌邊加入250mL濃硫酸(優級純)，冷卻待用。

硝酸(1+3)：取300mL無汞水于燒杯中，邊攪拌邊加入100mL濃硝酸(優級純)，冷卻待用。

過硫酸鉀(K2S2O8)=50g·L-1，稱取50g過硫酸鉀(優級純)溶于少量無汞水中，然后用無汞水定容至1000mL。

氯化亞錫(SnCl2)=200g·L-1，稱取100g氯化亞錫(分析純)于200mL的干燥燒杯中，沿杯壁緩緩加入100mL濃鹽酸(優級純)。用玻璃棒攪拌，待完全溶解后，冷卻，轉移至500mL容量瓶中，用于汞水定容刻度線。

重鉻酸鉀(K2Cr2O7)=0.5g·L-1，稱取0.5g重鉻酸鉀(優級純)溶于950mL水中，再加入50mL濃硝酸(優級純)至1000mL。

鹽酸羥胺(NH2OH·HCl)=200g·L-1，稱取200g 鹽酸羥胺(優級純)溶于少量無汞水中，然后轉移至1000mL容量瓶中，定容至刻度線。

汞標準貯備液(Hg)100mg·L-1，環境保護部標樣所GSB 07-1274-2000標準汞溶液。

汞標準中間液0.1mg·L-1。

用A級移液管準確量取10.00mL汞標準貯備液至1000mL容量瓶中。用重鉻酸鉀溶液稀釋至刻線，混合搖勻。

汞標準使用液:10μg·L-1。

用A級移液管準確量取10.00mL汞標準使用液至100mL容量瓶中。用重鉻酸鉀溶液稀釋至刻線，混合搖勻。

1.2 儀器條件

操作溫度：15～30℃；相對濕度≤75%；電源電壓：交流220V；通風良好、防火。

1.3 分析程序

樣品搖勻后，移取適量樣品于反應管。儀器按程序依次加入硫酸(GR)，硝酸(1+1)和高錳酸鉀(GR)溶液(50g·L-1)搖勻(15min內不能保持紫色，需補加適量高錳酸鉀溶液，使顏色維持紫色)，然后加入過硫酸鉀溶液(50g·L-1)，使樣品在近沸狀態保溫1h。測定時邊搖邊滴加鹽酸羥胺溶液(200g·L-1)直至使過剩高錳酸鉀剛好褪色及生成的二氧化錳完全溶解為止，使用測汞儀測定，分析程序如表1所示。

1.4 標準曲線繪制

繪制標準曲線：在8個，分別加入標準中間液0.000mL，0.125mL，0.025mL，0.050mL，0.100mL，0.150mL，0.250mL 汞標準使用液，加入3%鹽酸溶液定容至5.00 mL，放置樣品盤中待測。橫坐標汞質量值，縱坐標為峰面積，繪制工作曲線。采用線性擬合法,得線性回歸方程C=1.448×A+0.0004 單位為：以ng表示，R=0.9999。

表1 全自動儀器分析條件

2 結果與討論

2.1 全程序空白實驗及方法檢出限

為測定儀器檢出限，取20個空白樣進行重復測試，方法檢出限計算公式：計算空白質量標準偏差為0.000472μg·L-1，MDL=tf(0.01)Sb=2.5395×0.000472=0.0012μg·L-1。檢出限滿足方法要求，對測量低濃度含量汞有顯著優勢。

2.2 方法精密度

分別配置濃度為0.002μg·L-1，0.050μg·L-1，0.100μg·L-1，0.200μg·L-1的樣品進行精密度測試，測試結果如表2所示，配制濃度測得結果相對偏差在10%以內可控范圍內，儀器精密度滿足實驗要求。

2.3 方法準確度

采用標準樣品，編號為19BY10-5和19BY10-7進行準確度測試考核，測試結果如表3所示，測試結果在允許值范圍內。標準樣品測試結果表明該實驗方法準確度符合要求。

2.4 加標回收率

分別對低、中、高三個不同濃度范圍的實際樣品進行加標回收分析，分析結果如下表，由表4可知加標回收率在95%～105%之間，準確度滿足質控要求。

表2 精密度試驗表

表3 標準樣品試驗表

表4 加標回收率

3 結語

采用全自動汞消解儀測定樣品中痕量汞方法，所有技術指標均能達到或者優于傳統一般流動注射測汞儀，檢出限、準確度、精密度均滿足實驗要求，加標回收率在95%～105%范圍內，滿足實驗要求。該儀器適合低濃度水樣中汞的測定，在樣品預處理上和儀器程序上可以更加優化，以減少分析時間，應用于環保檢測行業。