原子荧光光度法测定土壤中痕量砷

摘要：实验采用AFS-230E 原子荧光光度计测定了土壤中的痕量砷，并分析了仪器的最佳测定条件，在选定的仪器最佳测定条件下，测定砷的检出限结果00394ng/mL，线性范围As 0ng/mL～20ng/mL，相关系数09994，加标回收率956%，精密度18%。该方法操作简便，灵敏度、准确度、精密度和检出限均能满足实验要求。

关键词：原子荧光光度计；土壤；砷

1引言

原子荧光光谱分析是20世纪60年代中期提出并发展起来的光谱分析技术，具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽、操作简单等特点，是一种优良的痕量分析技术，多用于自然界中砷、汞、硒、镉等的检测。目前原子荧光技术已广泛应用于环保、冶金、地质、医药、卫生等领域。

元素砷的毒性低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比五价化合物毒性更强，且有机砷对人体和生物都有剧毒。砷的污染主要来源于采矿、冶金、化工、化学制药、农药生产、纺织、玻璃等部门的工业废水，由于土壤污染易造成在农作物中积累，并通过食物链进入人体，因此，对土壤中的有害物质进行监测分析就显得尤为重要，砷检测的方法很多，本实验通过AFS-230E原子荧光光度计对土壤中痕量砷的测定，并分析该型号仪器的最佳测定条件。

2原理、仪器和试剂

2.1原理

样品中的砷经加热消解后，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生成砷化氢（砷为-3价），由氩气载入石英原子化器中分解为原子态砷，在特制砷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，求得样品中砷的含量。

2.2仪器及设备

AFS-230E型（北京科创海光仪器有限公司）双道原子荧光光度计（配有计算处理系统）；砷特种空心阴极灯；水浴锅。

2.3试剂

盐酸：优级纯；硝酸：优级纯；氢氧化钾：优级纯；硼氢化钾：分析纯；硫脲：分析纯；抗坏血酸：分析纯；（1+1）王水 取1份硝酸和3份盐酸混合均匀，然后用水稀释一倍；2.0%硼氢化钾溶液：称取10g硼氢化钾于预先加有2.5g的200mL去离子水中，用玻璃棒搅拌至溶解后，用脱脂棉过滤，稀释至500mL，此溶液现用现配；10%硫脲溶液：称取10g硫脲微热于100mL去离子水中。10%抗坏血酸溶液：称取10g抗坏血酸于100mL去离子水中。载流溶液：盐酸5.0%；砷标准储备液（浓度为100μg/mL，由国家标准物质中心配制）；砷标准工作液：将砷的标准贮备溶液用盐酸（浓度5.0%）逐渐稀释至1mL含1000ng，1mL含100ng砷的标准工作溶液。

3分析步骤

3.1试液的制备

称取经风干、研磨过0.149孔径筛的土壤已知样品1.0g（精确至0.0002g）于50mL具塞比色管中，加少许水润湿样品，加入10mL（1+1）王水，加塞摇匀于沸水浴中消解2h，中间摇动4次，取下冷却，用水稀释至刻度，摇匀后放置。吸取5mL消解试液于50mL容量瓶中，加3mL盐酸、5mL硫脲溶液、5mL抗坏血酸溶液，用水稀释至刻度，摇匀放置，取上清液待测。同时同步做空白试验和土壤已知样品加标量1.0μg（砷标准溶液1.0μg/mL）。

3.2标准系列配制

3.3测定方式

按上述设定好仪器条件及有关参数，点燃原子化器炉丝，预热30min后开始测定，空白、样品、加标样品，由计算机自动绘制曲线，并计算样品中砷的含量。工作曲线见表2，样品测试结果见表3。

4结果与讨论

4.1仪器条件的选择

（1）光电倍增管负高压。随着负高压的增大，信号强度增大，但噪音也相应增大。负高压过低时信号强度值低，本实验选择负高压300V。

（2）空心阴极灯电流。随灯电流的增加，荧光强度增大，灯电流过高影响灯的寿命，灯电流过低时荧光强度值低且不稳定，本实验选择灯电流60mA时。

（3）原子化器高度。试验结果表明，原子化器高度与待测元素的荧光信号的摄取有关，过高会导致灵敏度和测定精度的下降，过低将导致气相干扰，并使空白信号增高。原子化器高度选择范围在0～20mm，本实验选择原子化器高度为8mm，可以满足仪器的灵敏度和稳定性要求。

（4）载气流量和屏蔽气流量的影响。原子荧光采用氩气作为载气和屏蔽气体，载气流量过大会冲稀测定成分浓度，使荧光强度值变小，过小则不能迅速将测定成分带入石英炉，造成火焰不稳定、曲线拖尾等现象。屏蔽气过小则火焰肥大，屏蔽气过大则火焰细长。本试验选定砷的载气流量为400mL/min，屏蔽气流量1000mL/min可以满足试样测定要求。

（5）由于氢化物原子荧光光度法灵敏度很高，防止试剂、仪器玷污和扣除空白对试验成败至关重要。另外，选择最佳延迟时间和出峰时间也是得到好的测量结果的重要因素。

4.2载流液和硼氢化钾浓度对测定结果的影响

本实验选择盐酸为载流液，当载流液的浓度为50%时，荧光强度较灵敏。硼氢化钾浓度低时，砷不能完全还原，浓度较高时，反应物的氢气对砷蒸气产生稀释作用，而且火焰不定，相对标准偏差较大，实验本实验选定硼氢化钾浓度为20%时。

4.3标准曲线及线性范围

在最佳的测定条件下测定0～20ng/mL的标准系列，其荧光强度与砷的浓度呈良好线性关系。回归方程y=90973×x+2281，相关系数09994。

4.4准确度

根据表3可知，已知样品测试结果为546mg/kg，在真值范围内（52～78mg/kg），样品测试结果可信；在重复条件下（测试结果分别为548mg/kg、544mg/kg），样品的相对偏差为036%；土壤加标回收率为956%，满足实验分析的要求。

4.5检出限及精密度

根据仪器软件的设定，连续11次测定空白溶液和标准系列的荧光强度，自动计算出本方法的检出限为00394ng/mL。精密度连续测定浓度为10ng/mL砷标准溶液11次，相对标准偏差18%。

5结语

本实验应用原子荧光光度法测定土壤中微量砷，并确定了仪器最佳测定条件、适宜浓度的载流液和还原剂，在最佳测定条件下测定出砷的检出限结果00394ng/mL，线性范围As 0～20ng/mL，相关系数09994，加标回收率956%，精密度18%，已知样品的测定值在真值范围内，在重复条件下，样品的相对偏差为036%，满足质量控制要求。综上所述，本实验操作简便，检出限低、灵敏度和准确度高，数据重现性好，在环境监测工作中有很大的应用价值。

参考文献：

[1] 北京科创海光仪器有限公司.AFS-230E原子荧光光度计使用手册[R].北京：北京科创海光仪器有限公司，2006.

[2] 刘凤枝，马锦秋.土壤监测分析实用手册[M].北京：化学工业出版社，2012.

[3] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2006.