微波消解- 原子荧光法测定海洋沉积物中的砷

2021-04-24刘俊妙

科学技术创新 2021年8期

陈超刘俊妙

（河北省地质实验测试中心，河北保定071000）

砷是一种有毒且致癌的类金属元素，位列环境污染的五大毒物之一，在环境保护标准中，被列为第一类污染物[1]，沉积物成为了水体污染物的主要来源[2]，所以为了快速准确检测海洋沉积物中的砷，现有检测方法有原子荧光法[3]、砷钼酸- 结晶紫外光分光光度法[4]、氢化物- 原子荧光分光光度法[5]、冷原子吸收光度法[6]，其中原子荧光法因检出限低、精密度高、成本低、检测速度快的优点被广泛应用于砷的检测[7]。在消解过程中相对于电热板和沸水浴等消解方法，微波消解仪具有温度控制精度高、样品消解过程中受热均匀、罐体耐受压力大、密闭效果好不易交叉污染等特点，可以使样品得到充分消解和保护[8]。为此本文采用微波消解仪消解海洋沉积物中的砷，探讨微波消解仪的使用条件设置、原子荧光检测条件设置、硫脲- 抗坏血酸还原剂的使用，检测方法的精密度、准确度。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

1.1.1 试验仪器及相关设备：微波消解仪安培（美国CEM）,万分之一电子天平（德国赛多利斯BSA124S），原子荧光光度计（北京海光AFS-230E），砷专用空阴极灯，(北京有色金属研究总院），纯氩气≥99.999%。

1.1.2 试验试剂

1.1.2.1 王水（1+1）：盐酸硝酸配比按3：1 配置王水，用1：1的试验用水配置成1+1 王水。

1.1.2.2 硫脲- 抗坏血酸溶液：分别称取10g 的硫脲（AR）和抗坏血酸（AR）溶解于200ml 试验用水中。

1.1.2.3 硼氢化钾溶液：称取5g 的氢氧化钠，溶解于1000ml的试验用水中，再称取10g 硼氢化钾倒入其中。

1.1.2.4 10%盐酸：用量筒量取900ml 的试验用水，再倒入100ml 盐酸搅匀。

试验过程中所用酸为优级纯，水为去离子水。

1.2 试验步骤

准确称取0.1-0.25g 的样品(100 目)于微波消解管内，加入10ml 王水（1+1），轻摇，使样品与酸充分接触，将微波消解罐密封，放入微波消解仪内消解，冷却后取出，将微波消解罐内样品转移至25ml 比色管内，并用水冲洗微波消解罐内壁，用水将转移出的样品定容至25ml。静置过夜，分取5-10ml 上清液于25ml比色管内，加入2ml 的硫脲- 抗坏血酸溶液，用10%盐酸定容至25ml，摇匀，待硫脲- 抗坏血酸溶液于样品充分反映后上机检测。上述试验同步制作两个试验空白样品。

1.3 分析方法

1.3.1 工作曲线配制

1.3.1.1 砷标准使用液（1000μg/L):取1ml 国家标准物质溶液（100mg/L）于100ml 容量瓶内，使用10%盐酸定容至100ml 刻度线。

1.3.1.2 砷的标准系列溶液：分别吸取0ml、0.5ml、1ml、2ml、3ml、4ml 的砷标准使用液，于50ml 容量瓶内，加入25ml10%盐酸，再加入5ml 硫脲- 抗坏血酸溶液，最后用10%盐酸定容至50ml 刻度并摇匀，配制成0μg/L、10μg/L、20μg/L、40μg/L、60μg/L、80μg/L 的工作曲线。

1.3.2 仪器条件设置

微波消解仪（美国CEM）的条件设置见表1。

表1 微波消解仪条件设置

表2 原子荧光光度计(海光AFS-230E)的条件设置

2 结果与分析

2.1 微波消解后溶液处理方法

试验考察了微波消解3 种不同还原处理方法，方法一：直接加入硫脲- 抗坏血酸于25ml 溶液中，方法二：未加入硫脲- 抗坏血酸的25ml 溶液，方法三：从25ml 溶液分取5ml 试样加入硫脲- 抗坏血酸定容至25ml，结果见表3。

表3 微波消解3 种不同还原处理方法结果

由表3 可以看出，方法一直接加入硫脲- 抗坏血酸于25ml溶液中，溶液呈褐色，测定结果偏低，方法二未加入硫脲- 抗坏血酸的25ml 溶液，溶液呈黄色，测定结果严重偏低，方法三从25ml 溶液分取5ml 入硫脲- 抗坏血酸定容至25ml，相对前两种方法结果偏高。

表4 方法一的精密度和准确度

表5 方法二的精密度和准确度

表6 方法二的精密度和准确度

方法一检测结果偏低的主要原因是王水中硝酸浓度过高，硝酸与还原剂发生反应，生成二氧化氮气体，使硫脲- 抗血酸还原剂失去还原作用，导致五价砷还原不完全，未被还原成三价砷，结果偏低。方法二未加入硫脲- 抗坏血酸的25ml 溶液，为五价砷未被全部还原成三价砷，在检测时只有三价砷被硼氢化钾还原，所以此过程中偏低。方法三从25ml 溶液分取5ml 试样加入硫脲- 抗坏血酸定容至25ml，其硝酸浓度为1%，不影响硫脲- 抗坏血酸对砷的还原效果。