原子荧光法测砷和汞在环境监测中的应用

张伟薇 张丽丽 王哲 栾盛媛 张震

（1黑龙江省三江环境监测站黑龙江同江1564002黑龙江省佳木斯市汤原县环保局黑龙江佳木斯154000 3同江市环保局156400）

原子荧光法测砷和汞在环境监测中的应用

张伟薇1张丽丽2王哲2栾盛媛3张震

（1黑龙江省三江环境监测站黑龙江同江1564002黑龙江省佳木斯市汤原县环保局黑龙江佳木斯154000 3同江市环保局156400）

砷和汞是富集性较强的有毒元素，其污染主要来自于煤矿、农药和电池对环境造成影响，致使有毒元素从地表深入低下，在通过食物链传递至人体。人体长期摄入被污染的水产品或者蔬菜水果，会引起较为严重的砷中毒和汞中毒。本文通过原子荧光法对海洋和陆地环境等环境监测的砷和汞进行检测方法，从而警示人们保护环境。

原子荧光法；砷和汞；环境监测；应用

引言

土壤和海洋是人们生存的物质基础。随着现代工业的发展，人们的生存环境受到极大的破坏。砷和汞的危害对人们越来越大，可以通过食物链系统在生物体内富集积累，进而威胁人类健康。因此对砷和汞的检测在环境检测中占有十分重要的地位。2008年国家相应出台了《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法》对砷和汞的测定规定了方法。样品要经过消解过程，排除其他元素对目标元素的干扰，再通过原子荧光技术对砷和汞进行有效测定。

1 原子荧光法测量砷和汞简介

1.1 实验原理

采用硝酸、盐酸和高氯酸混合试剂消解样品，在酸性条件下，用硼氰化钾将样品中的砷转化为砷化氢，汞还原成汞原子。在氩气环境下导入原子化器后，在特质阴极灯的特定光线照射下，外层处于基态的电子跃迁至高能级又回到低能级的过程中辐射出原子光。其中荧光强度与原子浓度成正比。即原子浓度越高，荧光强度越大。反应方程式[1]为：

KBH4+3H2O+HCL→H3BO3+KCl+8H→EHn+H2↑

1.2 实验步骤

准备砷的标准溶液1000μg/ml和汞的标准溶液1000μg/ml各10ml，配置相应的标准系列溶液。将样品放入消解罐内，用水定容。在消解的过程中，主要采用的消解方法有水浴消解和微波消解两种。水浴消解主要是将样品放入具塞比色管中，加少量水润湿样品之后，加王水加塞摇匀于沸水浴中消解2小时。微波消解是在溶样杯中，加入少量水湿润，再通风橱中依次加入盐酸和硝酸，使样品充分混匀再将溶样杯放入消解罐中进行密封。之后置于微波消解炉中进行微波消解。消解之后，将消解罐取出，至于通风橱，缓慢泄压放气冷却至室温。

消解结束后，将砷和汞标准系列的溶液和待测样品倒入自动进样器，放入氰化物原子荧光光度计中，设定好分析条件，测定标准曲线和样品完成对结果的计算。

2 原子荧光法在环境监测时应用要点

2.1 样品的选取

选取的样品要根据环境检测的侧重点来选取。比如，检测海洋环境中砷和汞的含量，应当选取扇贝、贻贝、螺旋藻类作为监控的主要目标。检测土壤及其周围环境的土样检测时，因为土壤矿物质含量较高，因此选取点尽量不要集中在一个固定地点。针对工业废水，则取样要随机。

2.2 消解体系的选择

分析环境中的有害金属因素，应注意消解是采用的强酸和消解方法相互适应。比如在微波消解中，不能使用H2SO4、H3PO4、HClO4作为消解体系。因为此三种酸有极强的氧化性，高温下状态下易爆炸。消解液应选取酸性强不易挥发的化学物，保证消解样品能够消化完全且消化液透亮。一般地，选择硝酸：盐酸＝3:2，硝酸：双氧水＝4:1。

2.3 还原剂的浓度

在实验中应注意使用KBH4的浓度，主要决定了砷的还原效果。如果因为KBH4的浓度过低，则会导致砷的还原不完全，以至于在原子荧光法中不能显示应有的荧光，直接对实验结果造成影响。因此一般选用60g/ L的KBH4溶液对砷进行还原。而KBH4溶液浓度对于Hg的影响不同于砷。KBH4溶液浓度过低，汞的荧光强度低，显示不出来；KBH4溶液浓度过高，产生大量氢气，对汞原子浓度造成影响，信号也会降低。经试验验证，选择20g/L的溶液浓度为最佳。

2.4 消除干扰离子的影响

消解液的主要成分是硝酸，反应过程中，硝酸受热易产生NO和NO2气体，最终形成大量的NO2-和氮氧化物。对实验结果造成干扰，此外还有Cu2+、Pd2+、Ag3+、Au3+、Pt4+、Bi2+等，金属离子对砷和汞起到干扰作用[2]。加入盐酸能有效抑制金属离子的干扰作用，使用氨基磺酸消除NO2-的干扰。采用氨基磺酸溶液200g/L，0.1ml经过60摄氏度水浴加热十分钟可以有效消除NO2-对砷的干扰。抗干扰剂随着样本的不同而变化。比如，在污水处理厂提取的水样，一般加入硫脲—抗坏血酸消除干扰。若实际样品中干扰离子较多可采取适提高酸度、加入络合物或适量的Fe3+离子的方法来分离干扰元素。

3 检测结果

在上述条件下，合理测定砷和汞的混合标准溶液，通过多次交替测定砷和汞的空白溶液，按照DL＝3SD/K计算检测限进行计算，As＝0.02mg/Kg，Hg＝0.002mg/kg，从而确定测定砷和汞的线性范围和测定下限。将样品进行检测，对比标准回收率则可以确定砷和汞的回收率和加标测定值。

结语

通过利用砷和汞自身的荧光特性，可以判断出在环境监测过程中，汞的灵敏度较高，在较低酸度下就可以显示其荧光特性。且自身不稳定，容易受到各种干扰因素较多。砷的灵敏度较低，在高酸度作用下才能显示较强荧光值。这种方法相比较于比色法、分光光度法更加精确，且应用面广。能适用于海洋，土地，废水等等环境检测。能够有效的节约检测成本，更好的为环境监测提供技术支持，具有实用的经济效益和推广价值。

[1]彭刚华，袁元，樊孝俊等.原子荧光法测定水中砷监测质量控制指标研究[J].中国环境监测，2012，28（4）:124-126.

[2]赵国欢，尹丽君，林启灵等.氢化物发生-原子荧光法测定环境水体中总汞[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（16）.

张伟薇（1984-），女，本科，工程师，研究方向：环境监测。