原子荧光光谱法对土壤中砷的测定简析

何琪

摘要：砷是人体非必需元素，砷的毒性较低，而砷的化合物均有剧毒；农作物生存环境之一的土壤受砷的污染后，砷就有可能在农作物体内积累，从而进入人或动物的食物链，最终对人类健康构成极大的威胁。因此，对土壤中痕量砷进行监测，具有一定的现实意义。

关键词：原子荧光；光谱法；砷

前言

目前，砷的测定常用银盐法、比色法、分光光度法和原子荧光光谱法等，传统的化学测定方法操作比较繁琐、分析时间长，且会使用对人体有害的化学溶剂，原子荧光光谱法测定砷具有很高的灵敏度，但在测定土壤样品时，土壤中共存金属元素会对砷的测定产生较严重的干扰。

一、原子荧光光谱法测定砷的试验

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2mL 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。

二、试验结果讨论

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=0.9998.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

本實验考察了硝酸-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。

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。

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。

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

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