原子熒光光譜法測定地質礦物中汞含量研究

王 婷

（中國建筑材料工業地質勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130000）

礦產資源是經濟發展的重要物質基礎，但在地質礦物富集成礦的過程中會伴生大量重金屬元素，其中汞元素是常見的伴生元素，不僅影響礦物成品質量，而且污染環境，通過食物鏈對動植物和人體造成毒副作用和潛在的致癌風險，嚴重威脅人體健康，因此地質礦物重金屬元素的污染問題應被高度重視。地質礦物的汞含量是確定大氣汞排放的關鍵參數，需要對汞元素含量進行準確測量和監控[1]。原子熒光光譜法利用元素吸收特定波長能量后，被激發的共振熒光強度與元素濃度呈正比，可被應用于物化元素定量測量和分析中。因此本文使用原子熒光光譜法對地質礦物中汞含量進行測定，提高檢出效果和準確性，為重金屬元素檢測提供技術支持。

1 實驗材料準備

1.1 實驗儀器及工作條件

本文選擇的主要儀器為AFS-8220型原子熒光光譜儀，其工作條件見表1。

表1 原子熒光光譜儀工作條件

1.2 標準溶液制備和樣品處理

HCl溶液：取100mL市售濃鹽酸，使用去離子水稀釋至200mL。HNO3溶液：取100mL市售濃硝酸，使用去離子水稀釋至200mL。H2O2溶液：25g/L。固定液：稱取0.5gK2Cr2O7溶于5%的硝酸溶液中，稀釋至1L。Hg標準溶液：0.1g/L，標準物質中心提供，準確選取5mL共標準溶液于500mL容量瓶中，用固定液定容。原始地質礦物樣品經干燥研磨后，過0.1mm孔篩，110℃烘箱烘干1h，置于干燥器中冷卻至室溫。加少量去離子水加熱溶解，再加入鹽酸加熱溶解，將樣品溶液轉移至50mL容量瓶中，稀釋至刻度，放置于60℃恒溫水浴中保溫待測。

2 設定實驗條件

2.1 確定原子熒光光譜儀儀器條件

保持儀器其他工作條件不變，僅改變負高壓，測定Hg標準溶液的熒光強度，結果見表2。熒光強度隨負高壓增大而增大，但噪聲也明顯加強，過低和過高的負高壓都會影響熒光強度的穩定性，在滿足檢測要求的基礎上，低負高壓有利于延長儀器使用壽命，因此選擇負高壓為280V。

表2 熒光強度與負高壓關系

保持儀器其他工作條件不變，僅改變燈電流大小，測定Hg標準溶液的熒光強度，結果見表3。Hg熒光強度隨燈電流增大而增大，但噪聲相應增大，綜合考慮實驗穩定性和信噪比，選擇燈電流為70mA。

表3 熒光強度與燈電流關系

保持儀器其他工作條件不變，僅改變載氣流量，測定Hg標準溶液的熒光強度，結果見表4。Hg熒光強度隨載氣流量增大而減小，由于載氣流量會沖淡反應Hg蒸氣，使進入原子化器的元素濃度下降，導致熒光強度降低，因此選擇載氣流量為0.35L/min[2]。

表4 熒光強度與載氣流量關系

保持儀器其他工作條件不變，僅改變屏蔽氣流量，測定Hg標準溶液的熒光強度，結果見表5。隨屏蔽器氣流量變化，Hg熒光強度總體上呈下降趨勢，但變化幅度不大，說明屏蔽氣流量的影響較小，故將其設定為1L/min。

表5 熒光強度與屏蔽氣流量關系

經過上述實驗檢測，確定最佳的工作條件為負高壓280V、燈電流70mA、載氣流量0.35L/min和屏蔽氣流量1L/min。

2.2 確定樣品處理條件

分布在不同濃度的HCl、HNO3和H2SO4介質中，測定Hg標準溶液的熒光強度，結果見圖1。圖1可直觀表現出各酸性溶液的介質效果，其中HCl的介質效果最佳，在2%～5%的范圍內熒光強度基本保持不變[3]。酸性介質發生氧化還原反應生成氫化物，使檢測熒光強度值增大，因此選擇酸度5%的HCl溶液作為實驗測試介質。

圖1 反應介質濃度對Hg熒光強度的影響

為消除共存離子的干擾，需要考慮地質礦物中可能生成氫化物的元素，因此將共存元素加入Hg標準溶液中，測定對熒光強度的影響，測試結果見表6。

表6 共存離子對Hg熒光強度的影響

由表1可知，Cu、Fe和Bi元素對Hg測定產生影響，而其他元素無明顯影響。此時在待測溶液中加入硫脲和檸檬酸，屏蔽干擾效果明顯，可消除共存離子對測定的干擾，提高檢測精確度。

3 檢測結果與分析

3.1 線性回歸方程

按照本文實驗方法，以Hg質量濃度C和熒光強度IF為橫縱坐標，繪制標準曲線，得到線性回歸方程為：

方程的相關系數為0.9999，具有良好的線性相關性，符合光譜分析的定量要求。

3.2 計算實驗檢出限

按照實驗方法，連續測量空白溶液7次，計算方法檢出限，檢出限結果為0.026ug/L，熒光信號標準偏差為3.26%，以空白樣品的5倍標準偏差，計算地質礦物樣品檢出限，得到Hg元素測定檢出限為0.0248 ug/L。

3.3 測定汞含量準確度和精確度

選取對5個地質礦物樣品進行檢測，每個樣品獨立測定5次，分別計算各樣品汞含量，得到平均值，按照測試結果計算回收率和相對標準偏差，確定測定準確度和精確度。實驗測定回收率和精確度結果見表7。

表7 實驗回收率和精確度測定

如表7所示，平行測試結果的回收率在98.9%～106.3%之間，符合定量測量要求；相對標準偏差在5.9%～8.2%之間，符合分析要求。實驗結果表明，本文實驗方法的準確度和精確度較高，驗證實驗方法的可靠性。

4 結語

通過對原子熒光光譜法實驗工作條件和樣品處理方法的優化，減少了共存離子干擾，經實驗測定，地質礦物中汞含量的測量準確度和精確度較高，符合定量測量標準，因此可應用于地化測量中。但本文研究還存在不足之處，后續可對預還原劑進行深入研究，結合氫化物發生條件，優化預還原劑的用量和類型選擇，減少共存基體的干擾，使測定結果更加準確。此外將原子熒光光譜法與其他方法進行結合，探究最佳的實驗條件，有效指導地化測量，防止重金屬元素超標引起的環境污染問題。