微波消解-原子荧光光谱法测定污泥中的砷和汞

摘要：目的：建立微波消解-原子荧光法同时测定城市污水处理厂污泥中砷和汞的方法，并对消解方式及测定方法进行了比较。本方法结果，检出限：砷0.020ng/mL,汞0.0022 ng/ mL；测定2 ng/mL的砷、0.8 ng/mL汞混合标准试液的标准精密度（RSD）：砷1.6%、汞1.7%；加标回收率均大于96%，结论：本方法具有快速、准确、灵敏度高等优点。

关键词：微波消解；原子荧光光谱法；砷；汞；污泥

中图分类号： O426.5 文献标识码： A 文章编号：

测定污泥中砷一般采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法，汞则多采用冷原子吸收法，消解多采用干法或湿法，两法均为化学法，且这些方法都只能单独测定砷和汞，操作繁杂，准确度受方法所限，本文建立微波消解-原子荧光法测定污泥样品中砷、汞，消解过程密闭，样品几乎无损失，酸用量少，减少了对环境的污染，测定快速、准确，用于日常检测，效果满意。

1 .实验部分

实验原理：样品经消解后，加入硫脲使五价砷还原为三价砷，再加入硼氢化钠或硼氢化钾使还原生成砷化氢，汞则被还原成原子态汞蒸气，砷化氢及汞蒸气由氩气载入石英原子化器中，砷化氢分解为原子态砷，两种原子态元素在特制空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，其荧光强度在固定条件下与被测液中的砷和汞浓度成正比。

1.1 主要仪器与试剂

主要仪器：AFS-230F双光道原子荧光光度计（北京海光），WX-8000微波消解仪（上海屹尧）。

试剂及其他：

本实验所用试剂皆为优级纯，配制溶液所用的水均为超纯水，实验所用纯水电阻率必须大于18MΩ.㎝；高纯氩气

酸：所用盐酸必须为优级纯，并且在使用前进行空白实验，测定同一批样时用同一厂家同一批号的酸。

玻璃器皿：所有器具在使用前都应用1：3的硝酸浸泡24小时以上

1.2微波消解用酸体系及其用量的选择

当样品预处理时，加入适量的过氧化氢到硝酸中，可减少高压罐氮气的产生量及温度升高时泥中有机样品的分解，考虑到过氧化氢在高压消解过程中会释放大量氧气使罐内压力上升过快，为安全起见用量不超过2 mL；加入氢氟酸有助于泥中硅酸盐成分的分解。

消解用酸体系及其用量的消解效果见表1，从表1可见，选择硝酸-过氧化氢-氢氟酸来对样品进行消解，加入3mL HNO3、1mL H2O2、1mLHF时为最佳。

表1消解用酸体系及其用量的消解效果

1.3样品消解

将风干的污泥，过80目筛，称取样品0.1g（精确至0.0002 g）左右于消解罐中，加入硝酸3 mL,氢氟酸1 mL，过氧化氢1 mL，与样品充分混合后放好垫片及内外盖，旋紧螺栓，按表2微波消解程序对样品进行消解。消解结束后，取出高压消解缸罐，加入6 mL饱和硼酸来中和氢氟酸，用超纯水移入50mL容量瓶中，加入2.5 mL盐酸，10 mL5%硫脲-5%抗坏血酸混合液，用超纯水稀释至刻度，摇匀，放置30分钟后待测。

注：消解结束后，因为是测砷、汞类易挥发元素的含量，不采用赶酸形式来消除HF，而是采用加入饱和硼酸来中和HF，加入量以HF:HBO3(饱和)＝1：6为最佳。

表2微波消解参数

1.4试样测定

1.4.1仪器条件

根据原子荧光原理，光源辐射强度与荧光强度成正比，但灯电流太大会产生自吸，影响检出限和稳定性，以及缩短灯的使用寿命。因此，综合仪器影响及结果的可信度，采用如下的仪器条件。

灯电流：砷灯60mA、汞灯30 mA，负高压290V，原子化器高度8mm, 氩气流速：载气400 mL/ min，屏蔽气1000 mL/ min；测量方式：标准曲线法；计数方式：峰面积；延迟时间1s,计数时间10 s.

1.4.2 载流溶液和硼氢化钾浓度的选择

分别选择盐酸、硝酸经多次试验，盐酸做载流时空白值较小且较稳定，在浓度为5%时效果最好，故选5%盐酸溶液做载流。由于砷、汞被还原成气态砷、汞，由载气带到原子化器重进行原子化，过高的硼氢化钾浓度生成的大量氢气会稀释砷、汞的浓度，为平衡两种元素的测量条件，经多次试验，选择浓度为2%的硼氢化钾溶液，此时，给出的荧光强度最强。

1.4.3测定

设置测定条件和参数，分别测定标准系列和试样溶液中砷、汞的荧光强度，根据标准曲线仪器自动计算砷、汞的含量。

2 .结果与讨论

2.1 标准曲线及检出限

在仪器工作条件下，同时测定砷、汞系列标准系列溶液的荧光强度，同时依据仪器给定的检出限测定程序，连续测定标准空白溶液，本法的检出限及相关系数见表3

表3 工作曲线及检出限

2.2精密度试验

连续对砷2 ng/ mL、汞0.8 ng/ mL混合标准试液进行测定，测定结果分别为：砷2.02、1.96、1.98、2.01、2.03、2.05 ng/mL（n=6）,X平＝2.008 ng/mL，s=0.033 ng/mL,其砷RSD：1.6%，汞0.790、0.806、0.788、0.805、0.782、0.816 ng/mL（n=6），X平＝0.798 ng/mL，s=0.0134 ng/mL,汞RSD1.7%。

2.3加标回收试验

在污泥1、污泥2中，分别加入不同含量砷、汞标准，测定其回收率，砷为97%～100.3%，汞96%～98%。结果见表4

表4实际样品测定及加标回收率

2.4与国标方法的比较

用本法与GB/T17134-1997土壤中砷的测定、GB/T17136-1997土壤中汞的测定进行消解、测定，测定值均符合试验要求, 结果表5, 由试验可知,用国标方法干法消解，试剂用量多，处理时间长，采用湿法消解，操作中会产生大量酸雾危害健康，由于汞易挥发，在敞开条件下用酸长时间消解，样品消解不完全，造成结果偏低，而采用微波消解-原子荧光光谱法可同时测定砷、汞含量,可见,本方法比国标方法简便、快速。

表5 本法与国标法测定污泥样品中砷、汞结果(mg/kg)

2.5共存元素干扰试验

经用原子荧光法对污泥中存在元素进行定量分析，研究这些元素对同时测定砷汞的影响，在砷2 ng/ mL、汞0.8 ng/ mL时，钙、铁100 ug/ mL;铜、锰500 ug/ mL;镍、锌10 ug/ mL时不影响砷汞的测定，也未发现砷、汞之间存在相互干扰。

3． 结论

3.1采用微波消解-原子荧光光谱法对污泥中砷汞进行测定，可大大缩短样品的前处理时间，减少试剂用量，同时测定砷汞的含量，提高工作效果。

3.2本方法应用于日常的检测工作中，具有快速、准确、灵敏度高等优点。

参考文献

[1]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,2002:308-311.

[2]国家建设部. CJ/T221-2005, 城市污水处理厂污泥检验方法[S].北京:中国标准出版社,2006:85-87.

[3] GB/T17134-1997土壤质量总砷的测定 中国环境科学出版社，1998

[4] GB/T17136-1997土壤质量总汞的测定 中国环境科学出版社，1998

[5]原子荧光分析方法手册[M].北京海光仪器公司.