土壤中砷含量的測定實驗研究

楊 靜

（甘肅省有色金屬地質勘查局天水礦產勘查院測試中心，甘肅 天水 741020）

砷是一種對人體有害的化學元素，隨著工業經濟的快速發展，工業生產過程中產生的砷化學元素落入到土壤、水資源中，一旦人體接觸到土壤中重金屬元素，就會對人體產生一定的危害，所以測定方法就成為土壤中砷含量檢測有效手段。目前，測定土壤中砷含量的方法有很多，其中包括微波消解法、鹽酸浸提法、水浴消解法等，正常情況下這些方法都可以快速有效的測定出土壤中砷的含量，但是這些方法檢出限值較低，難以滿足測定要求[1]。所以此次對土壤中砷含量的測定實驗進行研究，提出將原子熒光法應用到測定過程中，并對該方法檢出限進行實驗，為該方面研究提供理論依據。

1 資料與方法

樣品中的砷經加熱消解后，加入硫脲使五價砷還原為三價砷，再加入硼氫化鉀將其還原為砷化氫，由氬氣導入石英原子化器進行原子化分解為原子態砷，在特制的砷空心陰極燈的發射光激發下產生原子熒光，產生的原子熒光與試樣中被測元素含量成正比，與標準系列比較，可求得樣品中砷的含量[2]。本文測定方法依據GB/T 22105.2-2008《土壤質量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法》第2部分：土壤中總砷的測定。

1.1 試劑、材料準備

實驗用水：實驗室新制備離子交換水（滿足GB/T 6682二級水要求）；鹽酸：ρ（HCl）=1.19g/mL，優級純。硝酸：ρ（HNO3）=1.42g/mL，優級純。氫氧化鉀（KOH）：優級純。硼氫化鉀（KBH4）：優級純。硫脲（H2NCSNH2）：分析純。抗壞血酸（C6H8O6）：分析純。

1.2 試劑配制

硝酸-鹽酸混合試劑[王水（1+1）]：取1分硝酸和3份鹽酸混合均勻，然后用水稀釋一倍，用時現用現配；硫脲溶液（5%）+抗壞血酸（5%）：稱取10g硫脲和10g抗壞血酸溶解于200ml水中，搖勻，用時現用現配；載液：配制10%的鹽酸溶液，用時現用現配；還原劑[2%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鉀]：稱取0.5g氫氧化鉀放入燒杯中，用少量水溶解，稱取2.0g硼氫化鉀放入氫氧化鉀溶液中，溶解后用水稀釋至100ml，用時現用現配；砷標準貯備液：使用直接購買有證標準貯備液；砷標準工作溶液：由砷標準貯備液稀釋制的，加入20%的鹽酸作為介質，此時砷標準工作溶液ρ（As）=1.00ug/mL。

1.3 土壤樣品處理

準確稱取0.2500g樣品置于25ml聚四氟乙烯具塞比色管中，加少許水潤濕樣品，加入10ml（1+1）王水溶液，搖勻于沸水浴中消解1.5h（每半小時搖1次）。取下冷卻，用水稀釋至刻度搖勻后放置過夜。吸取5ml消解后的上清液于25ml比色管中，加5ml還原劑（5%硫脲+5%抗壞血酸）搖勻待測。同時做空白試驗。

1.4 儀器準備

雙道原子熒光光度儀（AFX-830），托盤天平，恒溫水浴鍋，具塞比色管以及實驗室常用儀器和設備。下表為儀器參考工作條件。

表1 儀器參考工作條件

2 土壤樣品測定

2.1 校準曲線

配制含砷量為0.00ng/ml、10.00ng/ml、20.00ng/ml、40.00ng/ml、60.00ng/ml、100.00ng/ml的標準系列溶液。分別準確吸取0.00ml、1.00ml、2.00ml、4.00ml、6.00ml、10.00ml砷標準工作溶液置于6個100ml容量瓶中，分別加入20ml鹽酸、20ml[硫脲溶液（5%）+抗壞血酸（5%）]然后用水稀釋至刻度搖勻，此時既得 0.00ng/ml、10.00ng/ml、20.00ng/ml、40.00ng/ml、60.00ng/ml、100.00ng/ml的標準系列溶液。此標準系列適用于一般樣品的測定。在還原劑和載液的帶動下，依次測定標準系列溶液各點的熒光強度，繪制校準曲線[3，4]。將空白試樣和待測的上清液試樣按照與繪制校準曲線相同的儀器分析條件進行測定。下表為土壤中砷元素校準曲線溶液濃度。

表2 土壤中砷元素校準曲線溶液濃度

下圖為土壤中砷元素校準曲線圖。

圖1 土壤中砷元素校準曲線圖

由于受環境因素的影響及儀器穩定性的限制，每批樣品測定時須同時繪制校準曲線，并且要保證試樣的含砷量保持在校準曲線的直線范圍內。為了反應本文測試方法在整個處理過程的誤差，選擇標準樣品，按照實驗方法取樣測試，方法檢出限與允許檢出限如下表所示。

表3 檢出限測試數據表

2.2 砷含量計算

土壤樣品中總砷的含量ω以質量分數計，數值以毫克每千克（mg/kg）表示，按照下式計算式中：

公式（1）中，C為從校準曲線上查得砷元素含量，C0單位為納克每毫升（ng/ml）；V2為試劑空白溶液測定濃度，V總單位為納克每毫升（ng/ml）；為測定時分取樣品溶液稀釋定容體積，單位為毫升（ml）；V1為樣品消解后定容體積，單位為毫升（ml）；為測定時分取樣品消解液體積，單位為毫升（ml）；m為試樣質量，單位為克（g）；f為土壤含水量；1000“ng”換算為“ug”的系數[5]。重復試驗結果以算術平均值表示，保留三位有效數字。

表4 土壤中砷元素精密度測試的數據結果

表5 土壤中砷元素準確度測試的數據結果

3 實驗結果

依據中華人民共和國國家標準GB/T22105.2-2008，對上文描述方法進行了驗證工作。采用原子熒光方法對土壤樣品砷元素含量進行7次測定。測試結果如下。

由表4、表5精密度、準確度測試數據結果可以看出使用本文檢測方法對土壤中砷含量進行7次檢測的數據結果數值波動幅度較小，檢出限在允許范圍內，精密度、準確度數據滿足質控要求。由此可以得出本文所使用的檢測方法適用于土壤中低含量砷的測定。

4 結語

此方法是以檢測土壤中總砷的含量為目的，對土壤中砷含量的測定實驗進行了研究。研究結果表明，本文的測定方法對土壤中砷含量的檢測精密度較高，具有一定的應用價值。為了保證測定結果的精準度，在測定過程中要注意儀器高靈敏度高精密度測量應在高于20℃的恒溫恒濕環境下運行。由于此次研究時間有限，雖然在該方面取得了一定的成果，但還存在一些不足之處，今后還要在該方面進行深入研究，為土壤中其他化學元素含量測定提供可參考依據。