原子荧光法同时测定土壤中砷和汞前处理方法初探_张开志.pdf

文章编号：1673-887X(2023)01-0077-03原子荧光法同时测定土壤中砷和汞前处理方法初探张开志，罗婷婷，高金晓，孟摆，金保元，苏朝顺（瑞丽市农产品质量安全检测站，云南瑞丽678600）摘要文章建立一种新的土壤样品前处理方法，处理后可利用原子荧光法同时测定土壤中的砷和汞。样品采用硝酸、盐酸混合试剂加热消解，在优化的测量条件下，对石墨消解仪和水浴加热消解前处理方法检测比较，找到原子荧光法同时测定土壤中砷汞最佳的前处理方法。水浴消解法在80、150 min条件下，消解效果最好；石墨消解在80、180 min条件下，消解效果最好。砷准确度在91.8%101%，RSD在0.20%3.1%，汞准确度在97.0%98.5%，RSD在3.9%5.8%，满足土壤中砷汞测定要求。关键词原子荧光分析法；土壤；砷；汞；测定中图分类号S155.5+5文献标志码Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.01.027Novel Pretreatment Method for Simultaneously Determined Arsenic and Mercuryin Soil by Atomic Fluorescence SpectrometryZhang Kaizhi,Luo Tingting,Gao Jinxiao,Meng Bai,Jin Baoyuan,Su Chaoshun(Ruili Agricultural Products Quality and Safety Inspection Station,Ruili 678600,Yunan,China)AbstractAbstract：A novel pretreatment method for arsenic and mercury in soil was established,which can be used for simultaneous determination of arsenic and mercury in soil by atomic fluorescence spectrometry.The sample was heated and digested with nitric acid andhydrochloric acid.Under the optimized measuring conditions,the graphite digester and the water bath heating pretreatment methodswere compared,therefore,the best pretreatment method for simultaneous determination of arsenic and mercury in soil by atomic fluorescence spectrometry was found.The best results were obtained by water bath digestion at 80 for 150 min and graphite digestionat 80 for 180 min.Arsenic accuracy is 91.8%101%,RSD is 0.20%3.1%.Mercury accuracy is 97.0%98.5%,RSD is 3.9%5.8%,which can meet the requirements of determination of arsenic and mercury in soil.Key words：Atomic Fluorescence Spectrometry,soil,arsenic,mercury,determination砷、汞元素经食物链进入人体，可在人体内积蓄，对人体危害较大。通过测量土壤中的砷、汞含量，从源头上对农产品进行把关，对农产品质量安全具有重要的意义。砷、汞元素极易挥发，前处理较难，稍有不慎就会导致检测结果不准确，因此做好砷、汞元素的前处理十分关键。用原子荧光法测定土壤中的汞、砷元素一般采用国家标准 GB/T 22105.1-2008 土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第1部分：土壤中总汞的测定1和 土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第2部分：土壤中总砷的测定2。目前，比较常用的土壤样品前处理方法一般有以下几种：电热板消解3、水浴消解4、微波消解5等。文章从实际出发，本着高效、节约的方式，对原子荧光法同时测定土壤中砷汞前处理方法进行研究，找到适合本实验室的前处理方法，提高检测质量和工作效率。1方法与材料1.1仪器与试剂1.1.1仪器普析通用PF6-2原子荧光分光光度计（带自动进样器，具有自动稀释功能）；可调式电炉；石墨消解仪；所用玻璃仪器均用10%硝酸浸泡，用水冲洗，最后用去离子水冲洗干净。1.1.2试剂试验用超纯水（电导率18.25 M/cm）；优级纯硝酸；优级纯盐酸；砷标准储备液（1 000 mg/L），来源：国家标准物质研究中心，用时稀释至所需浓度；汞标准储备液（1 000 mg/L），来源：国家标准物质研究中心，用时稀释至所需浓度。1.2试验原理采用硝酸、盐酸混合试剂加热消解土壤，样品经消解后加入硫脲使五价砷还原为三价砷，再加入硼氢化钾将其还原为砷化氢或原子态汞，在特制砷、汞空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，产生的荧光强度与试样中被测元素含量成正比，与标准系列比较，求得样品中砷、汞的含量。1.3试验条件1.3.1母液浓度的选择本试验标准系列仪器自动配制，根据土壤中砷、汞的含量，要保证母液浓度比样品含量高，为保证荧光值在一定范围，确定砷的母液浓度为100 g/L、汞的母液浓度为2 g/L。1.3.2灯电流的选择在母液浓度确定的条件下，灯电流越大，荧光值也越大收稿日期2022-10-14作者简介张开志（1986-），男，农艺师，研究方向：农产品质量安全检测。第1期（总第397期）理论研究77测量的灵敏度越高，空白越大，适合测量浓度较低的样品；灯电流小，荧光值小，测量的灵敏度变小，空白小，适合测量浓度较高的样品。本次试验砷、汞灯电流均为25 mA。1.3.3原子化器高度的选择原子化器主要作用是将待测元素解离成自由基态原子3。过高的原子化器高度会导致灵敏度下降，还会使测定精度降低；过低的原子化器高度将导致气相干扰，同时由于光源射到炉口所引起的反射光过强，使检出限变差，本次试验砷、汞的原子化气高度为8 mm。1.3.4载气流量的选择当载气流量过大时，会导致火焰中测定元素的原子蒸气浓度被冲稀以及原子蒸气在光路中停留时间较短，使荧光强度降低；载气流量过小，会导致荧光信号降低和拖尾现象。本次试验载气流量为300 mL/min。1.3.5载液浓度的选择当载流浓度（盐酸）的浓度过高时，由于产生大量的氢气会使氢化物的浓度被冲稀，影响测定的结果，为了同时满足砷、汞检测的需要，本次试验载液浓度为5.0%。1.3.6还原剂浓度的选择还原剂浓度对测定结果影响较大，试验以硼氢化钾为还原剂。砷需要还原剂浓度较高，汞需要还原剂浓度较低，为同时满足砷、汞检测的需要，本次试验还原剂浓度为1.5%。1.4试验条件通过研究得到的试验条件，见表1。表1试验条件表Tab.1 Test condition table试验条件仪器类型进样方式测量方法负高压（V）灯电流（mA）母液浓度（g/L）原子化器高度（mm)载气流量（mL/min）载液浓度(%）还原剂浓度（%）样品进样量（mL）屏蔽气流量（mL/min）进样方式读数方式砷原子荧光自动配置标准曲线法26025100830051.51600自动进样面积汞原子荧光自动配置标准曲线法260252830051.51600自动进样面积2前处理方法研究在称样量一样、加酸量一样的情况下，影响检测结果的因素主要有消解时间、消解温度、消解方式等。本次试验在相同的消解时间、消解温度条件下，对水浴加热消解法和石墨仪消解二者的效果进行比对。一般情况下消解时间在120240 min，消解温度在8090。消解温度80、消解时间150 min效果，见表2；消解温度85、消解时间150 min效果，见表3；消解温度90、消表2消解温度80、消解时间150 min效果Tab.2 Comparison between digestion temperature 80 and digestion time 150 min消解方法石墨消解水浴消解样品名称GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3砷检测结果平行含量/mg/kg4.054.034.044.114.374.24RSD%0.2483.07平均值mg/kg4.044.24标准值mg/kg4.404.40准确度%91.896.4汞检测结果平行含量mg/kg0.058 20.057 30.056 50.055 70.062 60.059 1RSD%1.495.84平均值mg/kg0.057 30.059 1标准值mg/kg0.060 00.060 0准确度%95.598.5表3消解温度85、消解时间150 min效果Tab.3 Comparison between digestion temperature 85 and digestion time 150 min消解方法石墨消解水浴消解样品名称GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3砷检测结果平行含量mg/kg3.603.613.613.783.603.69RSD%0.1602.44平均值mg/kg3.613.69标准值mg/kg4.404.40准确度%82.083.9汞检测结果平行含量mg/kg0.050 60.054 90.052 80.047 40.047 40.047 4RSD%4.070.000平均值mg/kg0.052 80.047 4标准值mg/kg0.060 00.060 0准确度%88.079.0理论研究张开志，罗婷婷，高金晓，等：原子荧光法同时测定土壤中砷和汞前处理方法初探78表4消解温度90、消解时间150 min效果Tab.4 Comparison between digestion temperature 90 and digestion time 150 min消解方法石墨消解水浴消解样品名称GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3砷检测结果平行含量mg/kg3.623.653.683.593.673.62RSD%0.8221.11平均值mg/kg3.653.63标准值mg/kg4.404.40准确度%83.082.5汞检测结果平行含量mg/kg0.045 80.046 30.047 10.046 10.048 30.047 1RSD%1.412.34平均值mg/kg0.046 40.047 2标准值mg/kg0.060 00.060 0准确度%77.378.7表5消解温度80、消解时间180 min效果Tab.5 Comparison between digestion temperature 80 and digestion time 180 min消解方法石墨消解水浴消解样品名称GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3GSS-3砷检测结果平行含量mg/kg4.464.444.453.813.893.86RSD%0.2241.05平均值mg/kg4.453.85标准值mg/kg4.404.40准确度%10187.5汞检测结果平行含量mg/kg0.055 90.060 40.058 20.061 80.061 70.061 6RSD%3.870.162平均值mg/kg0.058 20.061 7标准值mg/kg0.060 00.060 0准确度%97.0103解时间150 min效果，见表4。在相对标准偏差都满足的情况下，准确度越高就说明效果越好。经过