趙本好

(安徽省淮南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 , 安徽 淮南 232001)

隨著時(shí)代的發(fā)展,土壤中的重金屬污染問題受到越來越多的關(guān)注,土壤保護(hù)與重金屬污染監(jiān)控已成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)土壤中的砷含量進(jìn)行精確的分析與測(cè)定,對(duì)我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量的調(diào)查和防治具有重要的意義。測(cè)定砷的主要方法有:質(zhì)譜法、分光光度法、原子熒光法等。與其他檢測(cè)方法比較,原子熒光法檢測(cè)限低,檢測(cè)范圍寬,靈敏度高,成本低。因此,本文利用水浴消解一次原子熒光光度法對(duì)土壤中的砷含量進(jìn)行了分析,該方法有效解決了常規(guī)預(yù)處理工藝中的酸液消化時(shí)間長(zhǎng)、酸用量大、消化液易濺、易粘壁、誤差大等缺點(diǎn)。從試樣的預(yù)處理環(huán)節(jié)、儀器工作條件等方面進(jìn)行了優(yōu)選。該方法可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過程,縮短分析和檢測(cè)的時(shí)間,有利于對(duì)大量的土樣進(jìn)行處理。通過土樣的檢驗(yàn)和回收率實(shí)驗(yàn),取得了滿意的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

1.1.1儀器

AFS-933原子熒光光度計(jì),北京吉天儀器有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋,上海浦東物理光學(xué)儀器廠;As高性能空心陰極燈,北京有色金屬研究總院。

1.1.2試劑

砷標(biāo)準(zhǔn)溶液,環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)試劑研究所;鹽酸,密度為1.19 kg/L,優(yōu)級(jí)純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硝酸,密度為1.42 kg/L,優(yōu)級(jí)純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硼氫化鉀,≥97.0%,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硫脲,分析純,天津市瑞金特化學(xué)品有限公司;氫氧化鉀,優(yōu)級(jí)純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

向土壤樣品中加入鹽酸-硝酸混合液,在水浴中加熱消解并得到上清液;用能夠產(chǎn)生初生態(tài)氫的還原劑或化學(xué)反應(yīng),將土壤樣品消解后溶液中的待測(cè)組分還原為揮發(fā)性氫;再借以載氣輸送至原子化器進(jìn)行原子化;最后原子蒸氣吸收特定波長(zhǎng)光輻射的能量而被激發(fā),被激發(fā)的原子在去激發(fā)過程中,發(fā)射出一定波長(zhǎng)光輻射成為原子熒光;采用這一原理對(duì)待測(cè)土壤樣品中的元素含量進(jìn)行測(cè)定[1]。

1.3 樣品處理

土壤樣品先經(jīng)風(fēng)干、研磨處理,再過0.149 mm孔徑篩,準(zhǔn)確稱取土壤樣品0.25 g左右放入50 mL具塞比色管中,然后用少量潤(rùn)濕樣品,加入10 mL(1+1)王水加塞并于沸水浴中消解1.5 h。期間需要充分振蕩至少2次,最后取下、冷卻搖勻靜置,然后加3 mL鹽酸溶液、5 mL抗壞血酸溶液、5 mL硫脲溶液,稀釋至刻度,搖勻放置一夜,取上清液測(cè)試。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

取5 mL砷儲(chǔ)備液(1.000 mg/L)于100 mL容量瓶中,然后加入10 mL優(yōu)級(jí)純鹽酸溶液,10 mL硫脲-抗壞血酸溶液,定容至刻度,放置30 min,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定,同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn),本次實(shí)驗(yàn)砷標(biāo)準(zhǔn)系列為0～50 μg/L。

1.5 樣品測(cè)試

開機(jī)先預(yù)熱30 min左右,按照原子熒光光度計(jì)要求設(shè)定各項(xiàng)工作參數(shù),本實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),儀器工作參數(shù)條件設(shè)定見表1。

表1 原子熒光光度計(jì)工作參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 工作曲線及測(cè)定結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系

由表2可知,砷標(biāo)準(zhǔn)曲線在0～50 μg/L內(nèi),濃度值和熒光強(qiáng)度值的線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999 5,滿足實(shí)驗(yàn)測(cè)定校準(zhǔn)要求。按照儀器設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù),實(shí)驗(yàn)測(cè)得土壤樣品S-1、S-2及質(zhì)控樣品GSS-9、GSS-12的結(jié)果見表3。由表3可知,測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性較好,相對(duì)偏差均較理想表明該方法的準(zhǔn)確度、精密度符合分析要求。

表3 土壤樣品及質(zhì)控樣品測(cè)定結(jié)果

2.2 消解過程的優(yōu)化

本實(shí)驗(yàn)土壤樣品采用水浴消解,樣品先用紙槽送入具塞比色管中,然后沿管壁一周先加入少許王水,將管壁附著的樣品沖入管中,最后再將剩余王水全部加入管中,切不可一次性倒入消解液,消解過程需要王水10 mL左右。然后蓋上蓋,讓樣品充分冷卻消解,至少半天效果較好。然后取出比色管放入沸水浴中再消解2 h左右即可[2]。

2.3 還原劑的選擇及影響

氫化反應(yīng)需要還原劑的參與,本實(shí)驗(yàn)還原劑采用0.5%氫氧化鉀和1%硼氫化鉀的混合溶液,配制過程中必須先加氫氧化鉀,后加硼氫化鉀,以防止溶液起泡而沖出。加入氫氧化鉀的目的是讓硼氫化鉀處于堿性環(huán)境,便于穩(wěn)定保存,進(jìn)而保證氫化反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。還原劑溶液必須現(xiàn)配現(xiàn)用,不可重復(fù)利用。

2.4 儀器條件

①原子化器高度本方法設(shè)置為8 mm,設(shè)置過高,儀器靈敏度會(huì)下降,過低又會(huì)影響檢出限。②燈電流要控制好,一定范圍內(nèi)增加燈電流,會(huì)造成熒光強(qiáng)度增大,噪聲也會(huì)增大,空心陰極燈壽命縮短,燈電流降低又會(huì)損害靈敏度,造成儀器不穩(wěn)定,本實(shí)驗(yàn)采用燈電流為60 mA實(shí)驗(yàn)效果較好。采用負(fù)高壓270 V,實(shí)驗(yàn)過程中原子熒光強(qiáng)度穩(wěn)定。③要控制好載氣流量,本實(shí)驗(yàn)載氣流量設(shè)定為400 mL/min,流量太小氬氫火焰不穩(wěn)定,測(cè)量重現(xiàn)性差;流量太大原子蒸氣會(huì)被稀釋,測(cè)量信號(hào)降低。④屏蔽氣選擇800 mL/min為宜,流量小了,會(huì)造成氬氫火焰肥大,信號(hào)不穩(wěn)定;流量大了,氬氫火焰細(xì)長(zhǎng),靈敏度降低,不利于實(shí)驗(yàn)開展。

2.5 溫度和濕度的影響

原子熒光法測(cè)定土壤樣品中砷對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度、濕度的要求較高。環(huán)境溫度過低,氫化反應(yīng)的速度及效率降低,測(cè)量的穩(wěn)定性變差;如果溫度過高,則加劇氫化反應(yīng),造成樣品不穩(wěn)定,還原劑容易分解失效。環(huán)境濕度如果過大,會(huì)引起散射干擾,導(dǎo)致測(cè)定穩(wěn)定性不佳,嚴(yán)重的還會(huì)造成熒光猝滅,進(jìn)而熒光信號(hào)降低。本實(shí)驗(yàn)采用土壤樣品GSS-9[保證值(8.4±1.3) mg/kg]經(jīng)不同溫濕度條件測(cè)試,結(jié)果表明,采用實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度25.0 ℃、濕度55.0%時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)結(jié)果較理想,見圖1、圖2。

圖1 GSS-9不同室溫下的測(cè)定結(jié)果

圖2 GSS-9不同濕度下的測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用水浴消解-原子熒光法測(cè)定土壤樣品中的砷方法,通過改進(jìn)土壤前處理過程,調(diào)整儀器參數(shù)設(shè)置,優(yōu)化試劑配比及實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫、濕度等手段,使得該方法可便捷、準(zhǔn)確地檢測(cè)出土壤樣品中的砷含量,普遍適用于環(huán)境土壤中砷的日常檢測(cè)。