原子荧光光谱法测定土壤中的砷含量

刘燕芬

摘 要：通过结合具体的试验对运用原子荧光光谱法测定土壤中的砷含量进行了探讨，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：原子荧光光谱法；土壤；砷含量；化合物

中图分类号：O657.31 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.122

文章编号：2095-6835（2015）15-0122-02

所谓的“原子荧光光谱法”，是介于原子发射光谱和原子吸收光谱之间的光谱分析技术，在测量元素含量的试验中有着广泛的应用。而砷作为一种具有毒性的元素，如果在土壤的含量中超标，则会间接对我们人体产生严重危害，因此，需要我们定期测量土壤中的砷含量。基于此，本文就原子荧光光谱法在土壤砷含量测定中的应用进行了探讨。

1 测定试验

1.1 仪器和试剂

需要的仪器有北京吉天AFS-930原子荧光光度计、砷特种空心阴极灯、On-GuardIIH柱、Milestone微波消解仪，载气为高纯氩气。

需要的试剂有：硝酸、氢氟酸、盐酸、硼氢化钾、氢氧化钠、硫脲（均为优级纯）；砷标准贮备溶液100 μg/mL，使用时用盐酸（5+95）溶液稀释至所需要浓度；质量分数为10%的硫脲溶液；质量分数为1.0%的硼氢化钾和质量分数为0.1%的氢氧化钠混合再生液；质量分数为5%的盐酸载流液；（10.7±0.8）μg/g的ESS-1环境标准物质，（10.0±1.0）μg/g的ESS-2环境标准物质，环境监测总站；（13.7±1.8）μg/g的GSS-2土壤标准参考样，（4.4±0.9）μg/g的GSS-3土壤标准参考样，（4.8±1.9）μg/g的GSS-7土壤标准参考样，（12.7±1.7）μg/g的GSS-8土壤标准参考样；试验用水均为二次去离子水。

1.2 仪器工作条件

仪器工作条件分别是：灯电流为60 mA，负高压为300 V，原子化器高度为8 mm，载气流量为400 mL/min，屏蔽气流量为1 000 mL/min。微波消解程序如表1所示。

表1 微波消解程序

1.3 样品处理

将采集的土壤样品去除杂物混匀后按照《土壤环境监测技术》进行保存和制备。称取0.200 0g左右的土壤样品放置在罐中，加少量水湿润，加入硝酸4 mL、氢氟酸2 mL、盐酸4 mL旋紧盖子，放入微波消解炉中，按微波消解程序消解。冷却后置于电热板上赶酸，蒸发至近干，冷却，转移至50 mL比色管中，并用少量去离子水洗涤消解罐数次，洗涤液一并转入比色管，加放2 mL质量分数为10%的硫脲溶液，用盐酸（5+95）溶液定容，消解液中砷还原成三价砷，消解液再经On-GuardIIH柱过滤后待测。

按样品处理步骤的操作条件消解样品和空白样品，测定样品和空白样品过滤后的消解液，测定样品的荧光强度减去空白样品的荧光强度后由标准曲线得出样品砷的浓度。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线及检出限

分别吸取质量浓度为100 μg/L的砷使用液1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、10.00 mL加入100 mL的容量瓶中，然后用质量分数为5%的盐酸稀释至刻度后混匀，溶液中砷浓度分别为1.00 μg/L、2.00 μg/L、4.00 μg/L、8.00 μg/L、10.0 μg/L。按仪器工作条件输入有关参数及标准曲线浓度，仪器预热30 min后测定，按仪器操作步骤进行。在此测量条件下，砷的质量浓度在1.00～10.00 μg/L范围内呈线性，线性回归方程Y=194.785X+33.993，相关系数r=0.999 8.

连续测定15次全程序空白样品，取最后11次测定的荧光强度值统计空白测定的标准偏差SD为1.712 μg/L，检出限L=κS/K，其中，κ=3，K为方法灵敏度（即标准曲线斜率）。计算出砷的检出限为0.03 μg/L。对于0.2 g土壤样品，砷的最低检出限为0.008 μg/g。

2.2 消解条件优化

本实验考察了硝酸-过氧化氢、硝酸-氢氟酸-盐酸、硝酸-氢氟酸-过氧化氢等消解体系对试验的影响。经试验，采用硝酸-氢氟酸-盐酸体系消解样品效果较好。取约0.2 g的土壤样品，利用微波法消解需加入硝酸4 mL、氢氟酸2 mL、盐酸4 mL，消解耗时约24 min，冷却后在电热板上的赶酸耗时约40 min。而采用电热板消解，共需加入硝酸15 mL、氢氟酸5 mL、高氯酸3 mL，消解耗时超过8 h。由此可见，与传统的电热板消解相比，采用微波消解节约了试剂和时间。

在微波消解程序中，温度设计较为重要，温度过低或保持时间过短都会造成测定结果的准确度较差。试验表明，当该步骤温度设置<190 ℃时，土壤标准样品的测定值比标准值偏低；当设置为200 ℃时，样品消解后清亮无残渣，消解彻底，测定值较准确。

土壤消解过程中会产生过量酸，会对原子荧光光谱仪测定产生影响。因此在消解后，必须将剩余的酸赶走，赶酸不彻底会对测试产生干扰，严重影响试验效果，使实验结果产生误差。

2.3 共存离子的影响

在原子荧光光谱法测定过程中，样品中共存元素会对测定结果产生干扰，多种共存元素会对原子荧光光谱法测定产生干扰。在分析过程中，消解液中碱金属、碱土金属对砷的测定无干扰，而过渡金属、贵金属及能形成氢化物的元素会对砷的测定产生不同程度的干扰。利用On-GuardIIH柱过滤去除消解液中的金属元素是一个包括液相和固相的物理固相萃取过程。在固相萃取中，H柱固相对金属元素的吸附力比溶解金属的溶剂更大。当消解液通过吸附剂时，金属元素浓缩在其表面，被测物质通过吸附剂，从而避免了样品中某些共存金属元素对砷测定的干扰。

本文考察了On-GuardIIH柱对土壤中常规元素干扰的消除效果，结果表明，在实验条件下，On-GuardIIH柱能完全去除消解液中重金属，对测定无明显干扰。

2.4 精密度和准确度试验

取ESS-2土壤标准参考样，按试验方法消解样品和空白样品，测得的土壤浓度为9.83 μg/g，在定值范围内。分别称取ESS-1土壤标准参考样1份和GSS-2、GSS-3、GSS-7、GSS-8土壤样品1份（均为0.200 0g），按试验方法进行加标回收试验和精密度试验，结果如表2所示。

表2 精密度与回收率的测定结果（n=5）

由表2可见，土壤砷微波消解过滤后溶液测定的结果重现性较好，测定结果在标准值范围内，砷相对标准偏差范围<8%，加标回收率为94.4%～105.6%.该方法准确度和精密度良好，符合分析要求。

本文采用微波消解仪消解土壤，利用On-GuardIIH柱过滤去除消解液中金属元素，利用原子荧光光谱法测定土壤中的砷。实验表明，本方法与传统的电热板消解法相比，具有操作简便快捷、时间短、用酸少等优点，消解液经On-GuardIIH柱过滤后能消除土壤样品中某些共存金属元素对原子荧光光谱测定过程中的干扰，可适合于土壤中微量砷的测定。

3 结束语

综上所述，砷本身虽然毒性较低，但其化合物却具有着较强的毒性，特别是当土壤中的砷含量超标时，会对人体的健康产生严重威胁。因此，我们必须要对土壤的砷含量进行定期测定，而原子荧光光谱法就在其中有着广泛的应用，并且随着不断的探索和研究，原子荧光光谱法会有更为广阔的应用前景。

参考文献

[1]赵东阳，王忠伟，王荣华，等.原子荧光光谱法测定土壤中砷的研究[J].矿产勘查，2010（S1）.

[2]蒋天成，李植忠，莫达松，等.原子荧光光谱法测定土壤中砷[J].科技资讯，2008（19）.

〔编辑：王霞〕