原子荧光光谱法测定环境水样中砷的含量

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【摘 要】本文结合实验研究的方式，建立了一种原子荧光光谱法测定环境水样中砷含量的方法，通过介绍实验的方法原理及仪器设备，重点探讨了酸浓度和硫脲-抗坏血酸对环境水样中砷含量测定的影响，并对实验结果进行总结，为往后砷含量测定工作提供借鉴的意义。

【关键词】原子荧光光谱法；实验方法；酸浓度；砷含量

0 引言

随着我国城市工业化进程的加快，工业废水中的重金属及其化合物的影响越来越大。砷是一种常见的人体非必要元素，在自然界中广泛存在并具有金属性。砷的化合物有较强的毒性，不仅会对生态环境有着重要的影响，而且也会通过食物链对人体的心血管系统、神经系统、呼吸系统及皮肤构成极大的威胁，这对环境水样中砷含量的测定工作要求也越来越高。目前，测定环境水样中砷的方法有很多，主要包括分光光度法、等离子体发射光谱法和原子荧光光谱法等，其中原子荧光光谱法作为一种新兴的检测方法，具有灵敏度高、精密度好、干扰少、操作简便等优点，在医药、环保和卫生等领域有所应用。本文通过建立一种原子荧光光谱法测定环境水样中砷含量的方法，希望对砷含量的测定工作有所帮助。

1 实验部分

1.1 方法原理

在酸性介质中，样品溶液中的待测元素与还原剂（一般为硼氢化钠或硼氢化钾）反应，在氢化物发生系统中生成氢化物：

NaBH4+3H2O+H+H3BO3+Na++8H++Em+EHn+H2

式中：

Em+―待测元素；

EHn―气态氢化物。

以氩气作为载气将氢化物带入石英炉原子化器中原子化。以特种空心阴极灯作激发光源，使待测元素的原子发出荧光，在一定浓度范围内，荧光强度与待测元素的含量成正比。

1.2 试剂与仪器

As标准贮备液（100mg・L-1）：采用GBW（E）080117标准溶液（国家标准物质研究中心）；盐酸（优级纯，上海振兴化工厂），硫脲、抗坏血酸、氢氧化钾（优级纯，国药集团上海化学试剂有限公司），硼氢化钠（98%，国药集团上海化学试剂有限公司）。实验用水（超纯水，电阻率：18.23MΨ・cm）；

待测水样：某测试机构提供；As标准使用液（10.0μg・L-1），As测试溶液（5.0μg・L-1），硫脲-抗坏血酸溶液（100.0g・L-1），还原剂溶液：硼氢化钠溶液，1%（m/V）和2%（m/V），载流溶液：盐酸溶液，2%（V/V）和5%（V/V）。

AFS-9130型双道原子荧光光度计（北京吉天仪器有限公司）。砷空心阴极灯（北京曙光明电子光源仪器有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 仪器工作参数选择

仪器工作参数见表1。

表1 仪器工作参数

1.3.2 校准曲线绘制

采用10.0μg・L-1的砷标准使用液做标准系列，设定校准曲线浓度分别为1.00，2.00，4.00，8.00，10.0（μg・L-1），原子荧光光度计自动稀释测得对应各浓度的荧光强度值，绘制相对荧光强度-浓度关系曲线图。所有校准曲线的相关系数r≥0.9996，校准曲线满足实验要求。

在表1的仪器工作条件下，对空白样品进行11次平行测定，计算得测定结果的标准偏差，以3倍的标准偏差值除以校准曲线的斜率，得砷的检出限为0.06μg・L-1。对5.0μg・L-1的测试溶液进行11次平行测定，计算得测定结果的相对标准偏差（RSD）为3.93%。

2 结果与讨论

2.1 载流和还原剂浓度条件的确定

通过改变载流和还原剂溶液的浓度，对As测试溶液（5.0μg・L-1）进行检测分析，确定仪器最佳的载流和还原剂浓度条件。

表2 不同载流和还原剂浓度条件下的测定结果

从表2可以看出，不同酸浓度条件下，砷的测定结果基本相同。但是5%载流溶液测得的荧光强度值要比2%的低，这说明酸浓度对荧光强度值有较大的影响。一般来说，在线性范围内，荧光强度值越高对检测结果的影响越小。在5%的载流浓度下，改变还原剂溶液的浓度，可以看出，砷的测定结果基本相同，这说明还原剂的浓度不影响As测试溶液的测得值。但检测过程中发现还原剂浓度影响光谱峰的出峰位置，还原剂浓度增大导致出峰位置提前。为了避免影响积分面积，需要相应地将延迟时间缩短。由表2可以得出，在此仪器工作条件下，比较理想的浓度选择为还原剂浓度1%，载流浓度2%。

2.2 酸浓度对待测水样测定结果的影响

将待测水样中加入一定体积的浓盐酸，使其酸浓度与载流浓度一致，并对检测值进行体积换算得待测水样中砷的浓度。

表3 酸浓度对待测水样测定结果的影响

从表3可以看出，待测水样中加酸和不加酸的检出浓度差别较大，这可能是因为待测水样的酸浓度与载流浓度不一致，影响了样品分析过程中砷元素的测定结果，因此要尽量保证在相同的酸性条件下进行样品分析，排除酸度的干扰，才能得到高质量的测定结果。

2.3 硫脲-抗坏血酸对待测水样测定结果的影响

在标准使用液和待测样品中加入硫脲-抗坏血酸溶液，放置30min以上，进行测定。

表4 硫脲-抗坏血酸对待测水样测定结果的影响

加入硫脲-抗坏血酸后，表4中待测水样的测得值比表3的高，且与给定的中位值基本相同。这说明待测水样中有部分5价砷，需要加入硫脲-抗坏血酸进行还原。

3 结论

通过上述的实验研究，笔者总结出以下几点结论：①进行环境水样中砷含量测定分析时，需要在待检样品中加酸，使样品中的酸浓度与载流浓度保持一致；②当待测样品中的酸浓度为2%或5%时，砷的检出浓度基本一致，但酸浓度为5%浓度时荧光强度值较低；③采用AFS-9130型的原子荧光光度计测砷元素含量时，当浓度条件为载流溶液浓度2%（V/V），还原剂溶液浓度1%（m/V）时的效果是最佳的。

【参考文献】

[1]蔡鹏.浅谈原则荧光法测定地表水中的砷[J].科学之友・下旬刊，2012（04）.

[2]高红武，普成，秦国流，王琳.原子荧光法测定地表中砷的影响因素讨论[J].昆明冶金高等专科学校学报，2012（01）.