兩種測定土壤中砷含量的方法比較
砷是一種非金屬元素,廣泛存在于自然界,砷在地殼中的含量大約是2~5mg/kg,砷與其化合物被運用在農(nóng)藥、除草劑、殺蟲劑與許多種的合金中,砷及其化合物具有毒性,砷攝入過多可引起急性中毒,長期低劑量暴露可引起慢性砷中毒,過量的砷會使細胞發(fā)生病變,誘發(fā)各種疾病。砷在土壤中一般不易隨水淋溶,不能被土壤微生物分解,在土壤環(huán)境中逐漸積累,通過食物鏈緩慢在人體內(nèi)蓄積,嚴重危害人體健康。據(jù)《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示,全國土壤砷污染的點位超標率為2.7%,位列8種超標無機污染物的第3位,不同土地利用類型土壤環(huán)境質(zhì)量狀況顯示,耕地主要污染物中也包含砷污染,及時準確測定土壤中的砷含量很重要。
查閱文獻可知,用原子熒光法測定土壤中砷較為普遍,本文選用原子熒光法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法,分別對高中低三類土壤標準樣品和實際樣品的砷含量進行測定,參照環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制定技術(shù)導(dǎo)則中的相關(guān)規(guī)定進行方法比對研究,并對實際工作中兩種方法的選擇進行了探討。
1實驗部分
1.1主要儀器和試劑
原子熒光光度計,電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,分析天平,微波消解儀。
生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心環(huán)境標準樣品研究所單元素砷標準溶液,標準值為(100±2)mg/L,標準值分別為(37±3)mg/L、(5.4±0.3)mg/L、13.9mg/L;優(yōu)級純硝酸,鹽酸,氫氟酸,高氯酸,氫氧化鈉,硫脲,抗壞血酸,硼氫化鉀等。
1.2實驗參數(shù)
原子熒光光度計(AFS-6801)負高壓為270V,燈電流20mA,載氣為氬氣,讀書時間10s,延遲時間1s;電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(6880)射頻功率為1550W,射頻48V,采樣深度8mm,采樣時間10s,重復(fù)次數(shù)2次。
1.3樣品的消解
原子熒光法采用王水消解,稱取風(fēng)干、過篩的樣品置于聚四氟乙烯消解內(nèi)罐中,用少量蒸餾水潤濕。在通風(fēng)櫥中,加入8mL現(xiàn)配王水,混勻使樣品與消解液充分接觸。按照HJ680—2013標準推薦的升溫程序進行微波消解,消解完畢后,過濾,定容,根據(jù)樣品砷含量分取后加鹽酸、硫脲抗壞血酸定容測定。
電感耦合等離子體質(zhì)譜法采用四酸消解,稱取風(fēng)干、過篩的樣品于聚四氟乙烯消解內(nèi)罐中,用少量實驗用水潤濕,加入9mL硝酸和3m鹽酸,充分混勻?qū)⑾夤扪b入微波消解儀中。參照HJ1315—2023標準的升溫程序進行微波消解,消解完畢后,將消解罐內(nèi)的內(nèi)容物全部轉(zhuǎn)移至坩堝,加入2mL氫氟酸飛硅,之后加入1mL高氯酸,160~180℃繼續(xù)加熱至白煙幾乎冒盡,稍冷,滴加少量1%硝酸溶液沖洗坩堝內(nèi)壁,冷卻至室溫后,用1%硝酸溶液多次洗滌坩堝定容。
1.4樣品的測定
測試樣品時,分別按照HJ680—2013和HJ1315—2023標準方法建立曲線,測試空白樣品、質(zhì)控樣品,實際樣品和平行樣。
2結(jié)果與討論
2.1標準曲線和檢出限對比
按照標準配置曲線系列,在最佳工作條件下分別測試標準曲線,原子熒光法以濃度和熒光強度為橫縱坐標繪制標準曲線,電感耦合等離子體質(zhì)譜法以濃度和CPS比值為橫縱坐標繪制標準曲線,依據(jù)文獻[9]中方法檢出限的一般確定方法,通過對最低濃度點連續(xù)7次測定,求得相對標準偏差,計算檢出限結(jié)果詳見表1,曲線線性關(guān)系良好,檢出限均低于方法標準檢出限。
2.2準確度和精密度對比
(1)準確度測定。用兩種方法對中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所標準物質(zhì)(GSS71、GSS-78、GSS-81)分別重復(fù)測定3次,測定結(jié)果詳見表2。結(jié)果顯示,兩種方法測定土壤砷標準物質(zhì)的相對誤差均小于5%,且符合所測定標準物質(zhì)的不確定度范圍。
(2)精密度測定。用兩種方法對三份實際樣品進行測定,連續(xù)測試7次,求的平均值和相對標準偏差,結(jié)果詳見表3,兩種方法測得相對標準偏差均小于4%,精密度良好。


3方法的選擇
實際工作中,原子熒光法具有靈敏度高、方法簡便易掌握等優(yōu)點,消解過程一批大概1.5h。但原子熒光檢測砷元素屬于痕量檢測,在低濃度時,存在良好的線性關(guān)系,而在較高濃度時,激發(fā)態(tài)原子發(fā)射的共振線自吸收嚴重,曲線發(fā)生彎曲,因此線性范圍相對較窄。
電感耦合等離子體質(zhì)譜法穩(wěn)定性好、測定過程簡單,線性范圍寬,可同時測定除砷以外的十幾種無機元素,但消解過程相對復(fù)雜一些,一批一般耗時4h,測定過程消耗氬氣速度較快,儀器維護保養(yǎng)成本較高。
4結(jié)論
由實驗結(jié)果可知,原子熒光法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法均能準確測定土壤中砷含量,實驗室可根據(jù)自身條件選擇,本人建議若只需測定一種砷元素可考慮用原子熒光法,若需要多元素同時測定可考慮用電感耦合等離子體質(zhì)譜法。
文章來源:[1]何麗英,尚瑞琦,符永鵬,等.兩種測定土壤中砷含量的方法比較[J].清洗世界,2024,40(11):65-66+69.