摘要：原子熒光光譜法作為一種高選擇性的分析技術，在土壤重金屬測定中具有重要的應用價值?；诖?，介紹原子熒光光譜法的基本原理，詳細闡述該方法在砷、汞等重金屬元素測定中的應用實例。研究結(jié)果表明，原子熒光光譜法的準確性較高，測得的結(jié)果與標準值非常接近，適用于復雜土壤基質(zhì)中微量重金屬的精確測定，能有效優(yōu)化檢測流程，提高檢測精度。

關鍵詞：原子熒光光譜法；土壤重金屬；生態(tài)環(huán)境監(jiān)測；檢測限

中圖分類號：X833 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）09-0-03

40

Application of Atomic Fluorescence Spectroscopy in Soil Heavy Metal Determination

GUO Qiyao

（Guangzhou Building Materials Institute Limited Company， Guangzhou 510000， China）

Abstract： Atomic fluorescence spectroscopy， as a highly selective analytical technique， has important application value in the determination of heavy metals in soil. Based on this， the basic principle of atomic fluorescence spectroscopy is introduced， and the application examples of this method in the determination of heavy metal elements such as arsenic and mercury are elaborated in detail. The research results indicate that atomic fluorescence spectroscopy has high accuracy， and the measured results are very close to the standard values. It is suitable for precise determination of trace heavy metals in complex soil matrices， and can effectively optimize the detection process and improve detection accuracy.

Keywords： atomic fluorescence spectroscopy; soil heavy metals; ecological environment monitoring; detection limit

隨著城市化進程的不斷加快，土壤污染問題日益凸顯。重金屬污染因具有持久性、積累性等特性，受到高度關注。如果鉛、鎘、汞、砷等重金屬進入土壤，會影響土壤的生態(tài)功能，甚至威脅人類健康。因此，準確測定土壤中的重金屬含量，對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測具有重要意義。原子熒光光譜法是一種靈敏度高、選擇性好的分析技術，已廣泛應用于土壤重金屬測定領域。與傳統(tǒng)原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法相比，原子熒光光譜法具有檢出限低、干擾少、操作簡便等優(yōu)點，適合于檢測痕量重金屬。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，土壤重金屬測定要綜合考慮方法的準確性、樣品代表性、分析效率，而原子熒光光譜法全部滿足這些要求。

1 原子熒光光譜法的原理

在原子熒光光譜法應用過程中，首先將樣品溶解在溶劑中，通過火焰、電熱石墨爐、微波消解等方式將溶液轉(zhuǎn)化為氣態(tài)原子。氣態(tài)原子吸收特定波長的光（通常是激光或高強度放電燈發(fā)出的光）后被激發(fā)到高能級。當激發(fā)態(tài)原子返回到基態(tài)時，會發(fā)射出特定波長的熒光。該熒光的波長與原子種類有關，能準確識別不同的元素。發(fā)射的熒光被光電倍增管或其他類型的檢測器捕獲，并轉(zhuǎn)換為電信號。這種方法對低濃度的元素檢測非常敏感，能夠幫助研究人員區(qū)分不同的元素。與其他光譜技術相比，原子熒光光譜法的操作相對簡單，不需要復雜的樣品前處理。在實際應用中，原子熒光光譜法用于檢測水體、土壤、食品、生物組織等樣品中的重金屬、稀土元素、鹵素等。例如：在環(huán)境監(jiān)測中，應用原子熒光光譜法檢測水體中的汞、鉛等元素；在食品安全領域，應用原子熒光光譜法檢測食品中的砷、鎘等有害物質(zhì)[1]。

2 材料與方法

2.1 試驗儀器和試劑

試驗采用北京海光儀器有限公司生產(chǎn)的AFS-3100型雙道原子熒光光度計，該儀器集成了先進的光學系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)，能實現(xiàn)對砷和汞的高效檢測。試驗中使用北京海光儀器有限公司生產(chǎn)的砷編碼空心陰極燈和汞編碼空心陰極燈，這2種燈具能發(fā)出特定波長的激發(fā)光，提高測定的穩(wěn)定性。

2.2 試驗試劑

砷標準溶液由1 000 μg/mL的砷標準儲備溶液稀釋所得，汞標準溶液由1 000 μg/mL的汞標準儲備溶液稀釋制備。還原劑需要現(xiàn)場配置，稱取5 g硼氫化鉀溶于1 000 mL氫氧化鉀溶液中。王水需要現(xiàn)用現(xiàn)配，用于溶解土壤樣品中的難溶物質(zhì)。鹽酸用于調(diào)節(jié)溶液的酸度。硝酸除了作為酸化劑外，還用于清洗玻璃器皿。試驗用水為二次蒸餾水。玻璃器皿在20%硝酸中浸泡24 h，清除表面的重金屬[2-5]。

2.3 儀器參數(shù)

儀器參數(shù)如表1所示。

2.4 試驗方法

采集土壤樣品，經(jīng)過干燥、研磨、篩分等預處理步驟，提高樣品的均勻性。采用酸消解方法將土壤樣品中的重金屬轉(zhuǎn)化為可測定的溶液狀態(tài)，使用標準溶液校準AFS-3100型雙道原子熒光光度計，確保測定結(jié)果的準確性。接下來，將消解后的樣品溶液注入原子熒光光度計，通過砷編碼空心陰極燈和汞編碼空心陰極燈激發(fā)，測量熒光強度，計算樣品中砷和汞的含量。根據(jù)測定結(jié)果，判斷土壤樣品中砷和汞的濃度，并進行數(shù)據(jù)分析，為環(huán)境監(jiān)測和污染治理提供科學依據(jù)[6-9]。

3 結(jié)果與分析

3.1 標準曲線

試驗采用原子熒光光譜法測定砷和汞的濃度，建立相應的標準曲線。試驗中，砷、汞的濃度均設定為0～500 μg/L。通過分析試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量濃度ρ與熒光強度I存在線性關系[9-12]。對于砷，其線性方程可以表示為

I=-0.852 7ρ2+113.98ρ+30.589（1）

經(jīng)計算，相關性系數(shù)R2為0.999 7，顯示出極高的線性相關性。

對于汞，其線性方程為

I=-1 036.3ρ2+18 363ρ+19.211（2）

經(jīng)計算，相關性系數(shù)R2達到0.999 9，表明質(zhì)量濃度與熒光強度之間呈現(xiàn)較好的線性關系。

計算結(jié)果表明，原子熒光光譜法在測定土壤中的砷和汞時具有很高的準確性，通過建立標準曲線，可為后續(xù)土壤樣品分析提供可靠的參考依據(jù)。在實際操作中，為確保數(shù)據(jù)的準確性，應按照相關操作規(guī)范處理樣品。同時，考慮到土壤中有各種重金屬元素，建議在分析前對樣品進行適當?shù)念A處理，如消解、稀釋等，以消除可能影響結(jié)果準確性的因素[13-15]。

3.2 檢出限

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，采用原子熒光光譜法測定土壤中的砷和汞。檢出限是衡量分析方法靈敏度的重要參數(shù)，定義為能被檢測到的最低濃度，通過連續(xù)測定樣品空白溶液來確定。檢出限的計算公式為

D=3×S×K（3）

式中：D為檢出限；S為標準偏差；K為標準曲線斜率的倒數(shù)。

通過上述方法，測得砷的檢出限為0.010 μg/g，汞的檢出限為0.002 μg/g。計算結(jié)果表明，原子熒光光譜法在檢測土壤中的砷和汞時，具有較高的靈敏度，能滿足生態(tài)環(huán)境監(jiān)測對低濃度重金屬的檢測需求。

3.3 準確度與精密度

在檢測方法的準確度與精密度時，選擇土壤成分分析標準物質(zhì)GBW07425和GBW07403作為檢測對象。標準物質(zhì)分析結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2可以得出以下結(jié)論。對于砷，2個標準物質(zhì)的準確度分別為2.27%和2.70%，表明測定結(jié)果與標準值非常接近；對于汞，2個標準物質(zhì)的準確度分別為1.64%和3.33%，雖然GBW07425的偏差稍高，但總體的準確度仍然較高。對于砷，2個標準物質(zhì)的精密度分別為1.52%和0.90%，說明測定結(jié)果具有較好的重復性；對于汞，2個標準物質(zhì)的精密度分別為1.03%和1.14%，表明測定結(jié)果具有較好的重復性。

3.4 加標回收率

加標回收率是評估分析方法準確性的重要指標，選擇土壤成分分析標準物質(zhì)GBW07425和GBW07403作為檢測對象，檢測的加標回收率如表3所示。

根據(jù)表3可得出以下結(jié)論：對于砷，2個標準物質(zhì)的加標回收率分別為101.4%和97.7%，說明在加入標準物質(zhì)后，測定值能準確反映加標的量，準確性較高；對于汞，2個標準物質(zhì)的加標回收率分別為99.2%和97.3%，說明方法的準確性較高。

4 結(jié)論

原子熒光光譜法具有很高的靈敏度，能同時測定多個元素，已廣泛應用于冶金、地質(zhì)及環(huán)境科學等領域。然而，原子熒光光譜法在實際應用中仍面臨著很多挑戰(zhàn)，如易受基體效應干擾、復雜樣品的處理難度大等。因此，未來的研究需要不斷探索，有效克服這些限制。

參考文獻

1 宋 尚.快速微波消解-原子熒光光譜法測定土壤中的重金屬含量[J].中國金屬通報，2021（1）：197-198.

2 熊 英，王亞平，韓張雄，等.全國土壤污染狀況詳查重金屬元素可提取態(tài)提取試劑的選擇[J].巖礦測試，2022（3）：384-393.

3 白宇明，李永利，周文輝，等.典型工業(yè)城市土壤重金屬元素形態(tài)特征及生態(tài)風險評估[J].巖礦測試，2022（4）：632-641.

4 陳祝炳，唐碧玉，古行乾，等.重鉻酸鉀保護氯化鈣提取-原子熒光光譜法測定土壤中可提取態(tài)汞[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2023（1）：185-190.

5 艾 佳.原子熒光光譜法在環(huán)境監(jiān)測領域中的應用進展[J].廣東化工，2024（9）：125-126.

6 陳曉敏，陳 韻，梁智安，等.基于電感耦合等離子體質(zhì)譜法對廣州市售水產(chǎn)品中6種重金屬的含量測定與污染評價[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2024（14）：59-66.

7 章方揚，黃 玲，陳淦昌.不同消解方法對土壤和沉積物中重金屬測定的影響研究[J].中國資源綜合利用，2024（7）：29-32.

8 顏翠萍，黎海靈，劉桓妗，等.云南重樓中不同形態(tài)重金屬元素含量測定及其化學模式識別研究[J].中成藥，2024（7）：2440-2450.

9 鄧彬彬，劉秋辛，林君鏗，等.基于快速消解的海洋沉積物重金屬ICP-MS測定條件優(yōu)化[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2024（3）：12-18.

10 梁曉艷，楊代曉，馮莉婷，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定肝炎膠囊中重金屬的含量[J].廣西中醫(yī)藥大學學報，2024（4）：57-59.

11 金 燦，王賽榮，張利益.基于ICP-MS的土壤重金屬元素消解方式測定研究[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2024（20）：105-108.

12 陸 葉，鄒丹鳳，張學博，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定常見中藥飲片中5種重金屬含量[J].實驗室檢測，2024（7）：62-65.

13 李思夢，陳光宇，謝夢洲，等.不同產(chǎn)地多花黃精中農(nóng)殘、重金屬含量及砷測定方法改進研究[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2024（7）：67-71.

14 趙笑宇.石墨消解-電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜法測定土壤中9種重金屬元素[J].山西化工，2024（6）：58-60.

15 楊春艷，葉玉華，樊啟明.微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法測定刺三加藥材重金屬元素殘留量[J].品牌與標準化，2024（4）：1-3.