AFS-930原子荧光光度法在土壤中汞检测中的应用

时天昊(矿产实验研究所， 乌鲁木齐 830000)

摘要：AFS-930原子荧光光度计可以对砷、锑、铋、汞四种元素进行检测，原子荧光光度法是基于原子吸收和原子发生光度法为基础，将其作为一种光谱分析技术，对不同的元素进行测定时可以表现出独有的优越性，对土壤样品异常点进行抽样检查，其合格率达到90%以上，在近年来得到了广泛的应用。关键词：AFS-930；原子荧光光度法；土壤；汞检测

0 引言

环境问题在近年来所受到的关注度较高，食品安全、水污染、金属中毒等事件时有发生，对环境安全和有害元素的监控需要得到重视。对有害元素检测中发现，重金属污染可以通过食物链的方式输送到人体，对人体的健康造成极大的威胁。因此，如何准确、有效、快速的测量环境中的汞元素，研究出一种新的方法非常重要。采用原子荧光法，可以弥补化学法和原子吸收法中存在的不足，在灵敏度、准确度、曲线线性域等方面能够发挥出较大的优势。

电热蒸馏水器，上海屹尧分析仪器有限公司。

、盐酸，辽宁民生化工有限公司；硼氢化钾、氢氧化

钾，西陇化工股份有限公司；硫脲，辽宁民生化工有限公司；纯水，自行制备；氩气99%。试验中所有使用的玻璃器皿均使用浸泡，蒸馏水清洗，晾干后再进行使用。

2.2 汞标准溶液

汞溶液，国家计量科学院物质研究中心；汞储备溶液，含汞100µg/mL，将汞标准溶液放在100mL的容器瓶中，也能够水稀释后制备成10µg/mL的汞溶液并储存；汞使用液，含汞10µg/mL，置于容器瓶中用水稀释，得到1µg/mL的标准使用液。

1 汞的来源、毒性

汞是一种银白色易挥发的液体，密度为13.456g/cm3，汞及其化合物的分布非常广泛，尤其是在我们的生活日用品中更是随处可见，在地球上的储存量非常大。汞可以通过各种方式流入环境中，比如地壳运动、火山喷发等都会将汞释放到空气中，然后通过降雨流入土壤。工业是将汞排入到空气中的重要来源，以石油燃烧和金属矿物冶炼为主。低剂量的汞在神经系统中，可以造成人的失忆、注意力下降、听力受损、麻木、头昏等症状，对婴幼儿的危害更是极大。汞污染对人类的身体健康最具有威胁，人体很容易通过空气吸入汞元素从而造成中毒事件。

2.3 试剂配制

5g/L氢氧化钾溶液；15g/L硼氢化钾溶液；10%盐酸溶液(载液)；1+1王水溶液。

3 实验方法

3.1 仪器工作参数

北京吉天AFS-930型原子荧光光度计、进样器、计算机、空心阴极灯，AFS-930仪器操作条件及测量条件如表1所示。

3.2 测试方法

打开AFS-930仪器，安装汞灯到B道，根据汞灯的信号强度，安装后需预热30min，输入设定的参数和条件，输入各点浓度值。设定后对仪器进行全面检查，并压紧蠕动泵，同时还要调节仪器的炉高。清洗管路并测量标准值，如果标准值与设定的条件差距较大，或者标准值小于设定的条件，则仪器可以作为测量使用。完成测量后打印数据报告。

2 实验部分

2.1 主要仪器与试剂

AFS-930型原子荧光光度计，北京吉天仪器有限公司；汞特种空心阴极灯，北京吉天仪器有限公司；AL204电子天平，上海精科天平厂；PL202-L电子天平，上海精科天平厂；断水自控

表1 AFS-930仪器操作条件及测量条件

操作条件

参数

光电倍增管负高压原子化器高度B道总灯电流B道辅助灯电流载气流量屏蔽气流量

数值220V10mm15mA0mA300mL/min800mL/min

参数

时间(1-60s、0-60s、0-10s)

测量方式B道单位B道曲线拟合次数

重校频率空白判别值

测量条件

数值10、1.0、1Std.Curveµg/L二次103

2019年8月 | 25质量与检测3.3 标准曲线

使用2mL、6mL的刻度吸量管，取出1µg/mL的标准使用液，分别为0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、3.0mL放在容器瓶中，摇晃均匀，以做备用。此时标准曲线Hg浓度为0.0000、0.0002、0.0004、0.0006、0.0008、0.0010、0.0020、0.0030µg/mL，使用荧光值强度和样品浓度制作标准曲线。

设定在合适的位置，可以得到较好的灵敏度。如果原子化器的高度较低，则会将对灵敏度，导致气相发生干扰，让原子化器的炉高增加而无法照射到原子蒸汽的最佳位置，影响精密度，无法达到检测的条件。根据试验条件，得到将原子化器高度设定为10mm时，所得到的汞元素荧光强度最稳定。如图1所示。

3.4 样品预处理

称取0.5g的干燥土壤样品，将土壤样品放在50mL的试管中，冲洗试管湿润土壤样品。加入20mL的王水1:1(300mL盐酸，100mL，400mL水，摇晃均匀)，充分摇晃后置于100℃下加热60min，加热过程中多次摇晃试管，让样品可以得到充分溶解。达到设定的时间后，用水定容，12h后将样品置入装有待测溶液的试管中，与标准曲线同时测量。

图1 原子化器高度对荧光强度的影响

3.5 结果计算

对汞浓度计算公式进行测定：

10-3CHg=SHgV/M··

式中，CHg为荧光值换算后得到的样品浓度；SHg为荧光值测得的浓度；V为样品的定容体积；M为样品重量。

4.4 酸度的选择

试验样品的酸度对于测试的稳定性和灵敏度非常重要，原子荧光仪虽然得到的汞元素灵敏度较高，但是所得到的测试结果却不太稳定，根据试验条件，按照设定的方法，对不同酸度浓度进行实验。实验得到：当酸度为20%时，得到的汞荧光强度最大。

4 结果与讨论

4.1 汞灯负高压与灯电流条件的选择

负高压与灯电流条件的设定关系到测定结果的灵敏性，如果负高压与灯电流较高，则样品的灵敏度越大，但是存在因负高压与灯电流过高而导致灵敏度不稳定；如果负高压与灯电流过低，容易影响测量的结果，电流与电压值过高都会不利于灯的使用寿命。除了电压和电流之外，根据上述介绍的方法，还需要对浓度为0.0040µg/mL标准溶液进行测试。通过实验可以得到：仪器在检测过程中，汞元素的灵敏度较高，汞灯和负高压不能过高。当负高压为210～230V时，荧光强度的信号才会表现的较为稳定；当等电流在15～20mA时，汞元素所呈现的曲线较好，灵敏度也较高。因此，综合考虑之后，可以将负高压的条件设定为220V，灯电流设定为18mA。

4.5 硼氢化钾浓度的选择

硼氢化钾和氢化物发生反应后的化学公式为：Hg+2KBH4+2HC1+3H2O=HgH2↑+4H2+2C1+2H3BO3当进样量与载液条件不会发生变化时，汞氢化物与硼氢化钾的浓度会形成正比，如果还原剂的浓度较低，则产生的汞氢化物的气体就会越少，影响测量的结果；如果还原剂的浓度较高，会产生大量的氢气，影响测量的结果。因此，选择合适的还原剂浓度，有利于得到更加准确的测量结果。当进样量与载液条件一定时，载液的浓度为10%盐酸，对浓度为0.001µg/mL的汞标准试液进行测量，得到图5，当硼氢化钾的浓度为15g/L时，测定的荧光强度较为稳定。

5 结语

本文介绍了土壤样品中汞元素的测量方法，分析了如何对汞元素测量的条件进行优化。通过对汞浓度两种不同的标准试液进行测量后，确定了汞灯电流、然负高压、原子化器高度、载气流速、屏蔽气流速的具体数值，通过测定的仪器条件，可以确定汞样品的酸度以及硼氢化钾的浓度，从而得到汞的标准曲线图，并确定线性相关的系数结果为0.99。

4.2 载气及屏蔽气流量条件的选择

载气及屏蔽气流量的条件会影响到汞元素的灵敏度和稳定性，合理选择适用条件可以有效降低荧光值不稳定的情况，保证测定的结果。如果载气及屏蔽气的流量过高，则需要检测的元素原子密度就会下降，影响汞元素的灵敏性；如果载气及屏蔽气的流量过低，则需要检测的元素将无法进入大原子化器中，从而影响汞元素的灵敏性，造成灵敏度下降而影响测定的结果。测量的流量条件适中可以防止周围空气的侵入，减少荧光猝灭的发生。以仪器条件基础，按照上述的方法，对载气及屏蔽气流量进行试验，将载气流速条件和屏蔽气流量条件分别设定为300、800mL/min，所得到的汞荧光强度较为稳定，可以满足试验要求。

参考文献：

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[2]梁冬丽. 原子荧光光度法中湿法消解、微波消解前处理法测定土壤中总汞、总砷的比较[J]. 农业研究与应用，2011 (5).

[3]尹雪斌，姚春霞，骆永明，等. 抽风口与烟道间距对AFS-930型原子荧光光度计测定砷、汞的影响[J]. 分析试验室，2006, 25(10): 119-122.

4.3 原子化器高度条件的选择

原子化器高度与亚氢火焰的高度密切相关，将炉高度

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