黃志剛

【摘 要】土壤中砷和汞元素含量的測量是土壤污染程度以及土壤污染問題檢測的重要手段，原子熒光法是最常用的檢測土壤中砷和汞元素的方法，能夠有效檢測出土壤中砷和汞元素的含量，從而推測土壤的污染程度，為土壤環(huán)境的治理提供有效參考。論文主要針對原子熒光法測定土壤中砷和汞元素含量的應(yīng)用進(jìn)行探究，指出應(yīng)用過程中可能存在的問題以及具體的解決對策。

【Abstract】The measurement of arsenic and mercury content in soil is an important means to detect the degree of soil pollution and the problem of soil pollution. Atomic fluorescence spectrometry is the most commonly used method to detect arsenic and mercury in soil， which can effectively detect the content of arsenic and mercury in soil， thus speculate the pollution degree of soil and provide an effective reference for the treatment of soil environment. This paper studies the application of atomic fluorescence spectrometry in the determination of arsenic and mercury in soil ， and points out the possible problems in the application process and the concrete countermeasures.

【關(guān)鍵詞】原子熒光法;土壤;砷和汞元素

【Keywords】atomic fluorescence spectrometry; soil; arsenic and mercury

【中圖分類號】X833 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）12-0161-02

1 引言

土壤的保護(hù)及科學(xué)利用直接關(guān)系著人類社會的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，土壤中眾多重金屬元素的存在是造成土壤污染的最關(guān)鍵原因，容易造成很多嚴(yán)重的后果，影響人類社會發(fā)展的可持續(xù)性。因此，需要加強(qiáng)對土壤中污染問題的探究，明確土壤污染的主要程度以及相對應(yīng)的解決對策。原子熒光光譜法是最為常用的測定土壤中砷和汞元素含量的方法，具有靈敏度高、測試速度快、成本低以及操作便捷等優(yōu)勢。但是在實(shí)際測試的過程中仍然存在一定的誤差和偏差，影響測量質(zhì)量以及測量準(zhǔn)確性，因此，需要加強(qiáng)對原子熒光法測定土壤中砷和汞含量的探究。

2原子熒光法測定土壤中砷和汞含量的相關(guān)原理

在取好土壤樣品之后，對土壤樣品用相關(guān)化學(xué)試劑進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)酸消解反應(yīng)，并提取對應(yīng)的產(chǎn)物配成相關(guān)試劑，將還原劑滴入配置好的樣品當(dāng)中，從而能夠使五價(jià)的砷元素可以還原成三價(jià)的砷元素。然后，加入硼氫化鉀作為還原劑，使砷元素可以轉(zhuǎn)化為砷化氫。之后通過氬氣保護(hù)利用石英爐進(jìn)行樣品的進(jìn)一步分解，從而能夠得到原子態(tài)的砷，利用空心陰極燈可以對砷元素進(jìn)行檢測，可以通過燈發(fā)出的特殊光的亮度以及程度進(jìn)行砷元素比例的測定，從而能夠明確要進(jìn)行測定的溶液當(dāng)中的砷濃度，進(jìn)一步推斷出樣品中的砷含量[1]。

3 原子熒光光譜法的應(yīng)用流程

3.1 實(shí)驗(yàn)部分

所使用的儀器主要包括原子熒光光度計(jì)、砷和汞的空極陰極燈、電熱板、微波消解儀、固相萃取柱、標(biāo)準(zhǔn)儲備液、土壤樣品以及純水[2]。工作條件的確定需要結(jié)合土壤樣品的大概污染程度和砷和汞的含量來確定，明確土壤樣品的檢測要求以及檢測流程，從而可以合理地確定檢測參數(shù)。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)開始的過程中，首先，需要處理采集的土壤樣品，樣品風(fēng)干之后用玻璃棒壓散，實(shí)驗(yàn)人員需要除去土壤中的雜物，并將之研磨，到樣品通過尼龍篩之后進(jìn)行備用[3]。準(zhǔn)確稱量好樣品放置于微波消解設(shè)備，加入少量的超純水和鹽酸、硝酸以及過氧化氫等相關(guān)溶液，使之能夠有效消解結(jié)合消解罐的試劑，合理地確定消解所需要消耗的時(shí)間。在消解完成之后，需要將消解液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯坩堝中，并將之放置于加熱臺中蒸干。然后，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硝酸溶液，對殘?jiān)M(jìn)行進(jìn)一步的溶解，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫脲溶液，用硝酸溶液進(jìn)行處理。在固相萃取柱萃取過濾之后進(jìn)行相關(guān)消解液的原子熒光分析，得到對應(yīng)數(shù)據(jù)的同時(shí)，也需要利用空白樣品做好對照實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和完整性。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)中采取固相萃取柱對土壤消解液進(jìn)行預(yù)處理活動，在經(jīng)過固相萃取柱吸收劑的過程中，消解液的金屬離子濃縮在其表面，被測物質(zhì)會通過吸收劑被吸收，當(dāng)消解液經(jīng)過過濾之后，可以有效消除相關(guān)共存金屬對砷和汞含量測定所造成的誤差，提高砷和汞含量測定的穩(wěn)定性和科學(xué)性，保證測試精度[4]。

3.3 實(shí)驗(yàn)討論

由于環(huán)境的復(fù)雜性，導(dǎo)致不同成分的土壤環(huán)境在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)方面存在較大的差異，對于檢測過程也存在一定的特異性，影響最終的實(shí)驗(yàn)精度和實(shí)驗(yàn)效果。因此，需要結(jié)合土壤成分以及實(shí)際土壤中的污染物質(zhì)的含量，合理地選擇消解體系和消解時(shí)間，保證土壤成分能夠被有效地檢測出來。目前，在土壤消解過程中普遍應(yīng)用高氯酸、硫酸、磷酸、氫氟酸、鹽酸以及硝酸等相關(guān)的無機(jī)酸進(jìn)行消解活動，但是由于氫氟酸和高氯酸的強(qiáng)氧化性，導(dǎo)致在實(shí)際消極的過程中容易存在腐蝕問題和爆炸問題，有一定的實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。硫酸和磷酸在消解過程中也會放出大量的熱量而造成高溫體系，影響土壤環(huán)境的穩(wěn)定性。因此，在實(shí)際消解過程中，通常會使用鹽酸體系和磷酸體系進(jìn)行土壤的消解，也可以適當(dāng)?shù)丶尤脒^氧化氫為氧化劑，再進(jìn)行酸性環(huán)境的控制，避免酸性過大影響土壤結(jié)構(gòu)和土壤的檢測效果。在選擇消解方法時(shí)，一般情況下都是采用濕法消解和微波消解的方法來開展。濕法消解相對于微波消解汞技術(shù)來說，所持續(xù)的時(shí)間較長，操作工序十分煩瑣和復(fù)雜，需要消耗大量的時(shí)間、精力和財(cái)力。在這個過程中，需要使用大量的硝酸在電熱板上進(jìn)行反復(fù)濃縮和消解，而微波消解法主要是利用微波輻射引起的吸收計(jì)劃作用和內(nèi)加熱作用，使之能夠達(dá)到較高的壓力和溫度，從而可以保證消解酸的氧化能力始終保持在較高的水平，有效縮短消解過程所需要消耗的時(shí)間，提高消解效率和質(zhì)量，以最大限度地提升消解速度，減少易揮發(fā)樣品的損失，提高土壤檢測的效率和檢測質(zhì)量。

測試的熒光值和準(zhǔn)確度也會受到儀器的負(fù)高壓、燈電流以及載氣流量等相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)研究表明，在一定范圍之內(nèi)熒光信號和負(fù)高壓呈現(xiàn)正比的關(guān)系，如果負(fù)高壓增大，相對應(yīng)的暗電流等噪聲也會對應(yīng)增大，燈電流越高會造成相對應(yīng)的熒光值也越大。但是如果燈電流持續(xù)增加超出所作限制的標(biāo)準(zhǔn)范圍，將會出現(xiàn)測試誤差問題，使得噪音進(jìn)一步增大，影響燈的使用壽命和使用效果。如果載氣流量過小，會導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性。載氣流量過高則會對原子蒸氣的濃度進(jìn)行稀釋，影響熒光信號的穩(wěn)定性。所以，需要結(jié)合儀器的工作特點(diǎn)以及工作要求，合理地選擇工作條件和工作參數(shù)，選擇最優(yōu)化的上級條件開展土壤環(huán)境的測試活動。通常情況下，需要分別用相對應(yīng)的硼氫化鉀試劑對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，砷的熒光值隨著試劑濃度的增大而增大，汞的熒光值隨著還原劑濃度的增大而減小。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以將硼氫化鉀的濃度控制在1.5%，此時(shí)，可以保證砷和汞元素良好的熒光值，對于土壤環(huán)境的反饋更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確。本次實(shí)驗(yàn)還比較了不同濃度的硝酸和鹽酸對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響，發(fā)現(xiàn)5%的鹽酸溶液對于儀器的穩(wěn)定性更好，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中可以選擇載流為5%的鹽酸溶液，還原劑濃度為1.5%的硼氫化鉀溶液，在樣品測試完成之后需要連續(xù)測定空白溶液，取相對應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差并建立起標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算出檢出限，然后連續(xù)測定標(biāo)準(zhǔn)曲線的最高濃度，計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，從而能夠?yàn)閿?shù)據(jù)的有效處理以及反饋創(chuàng)造良好的環(huán)境提供有效的數(shù)據(jù)支持。準(zhǔn)確稱取實(shí)際土壤樣品4份，按上述步驟進(jìn)行測定，再取同一批土壤樣品4份，分別加入土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)后進(jìn)行試驗(yàn)，砷和汞的加標(biāo)回收率分別在94.0%～104.9%和92.3%～97.9%，加標(biāo)回收率符合分析測試要求。

4 結(jié)語

綜上所述，原子熒光法是最為常用的測定土壤中砷和汞含量的測試方法，能夠快速準(zhǔn)確地測試土壤環(huán)境中砷和汞的含量，為土壤污染的防治以及土壤污染的有效控制提供有效的數(shù)據(jù)支持。用土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品按本方法進(jìn)行了分析，結(jié)果表明該方法的精密度、準(zhǔn)確度和加標(biāo)回收率均能滿足分析測試要求。通過對原子熒光法實(shí)際應(yīng)用流程、應(yīng)用方法以及實(shí)驗(yàn)過程的探究，能夠明確原子熒光法應(yīng)用過程中存在的問題以及應(yīng)用的效果，從而可以為土壤環(huán)境的有效測試提供數(shù)據(jù)支持，有效提升土壤中微量砷和汞含量測定的效率和質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

【1】肖文平.原子熒光法同時(shí)測定土壤中的砷和汞元素含量[J].科技與創(chuàng)新，2017（3）：154-155.

【2】李永福.原子熒光法測定土壤中痕量砷和汞[J].化學(xué)工程師，2016，30（11）：26-28.

【3】李方明.快速微波消解-原子熒光光譜法測定土壤砷汞的含量[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2018，30（8）：1362-1366.

【4】孟立紅，任鳳山，劉賓.雙道原子熒光光譜同時(shí)測定土壤中砷、汞的方法研究[J].土壤，2007（05）：832-836.