原子熒光光度計法測定海水中汞過程及常見問題探討

謝強華　李衍森　蔡澤浩

摘 要：汞是海洋監(jiān)測中重金屬監(jiān)測的一個重要項目，氫化物原子熒光法測定汞的含量具有靈敏、成本小、快速、精確等優(yōu)點。文章通過講述用AFS-3100雙道原子熒光分光光度計測定海水中汞含量，從采樣到上機測定的過程，同時針對采樣以及測試中出現(xiàn)的一些問題提出了自己的見解。

關(guān)鍵詞：原子熒光；海水分析；汞；常見問題

1 概述

目前海洋發(fā)展成為21世紀的主題，各個國家在海權(quán)、海洋資源以及海洋經(jīng)濟等方面競爭日益激烈。海洋監(jiān)測也隨之成為一個重要的海洋發(fā)展項目，在海洋監(jiān)測中汞含量是一個重要的重金屬項目。海水中汞主要是由地球表面的含汞巖石風化后，隨大氣和河流進入海洋。海底火山爆發(fā)也是其來源之一。通常人類的生產(chǎn)活動，如工廠含汞廢水、含汞農(nóng)藥的噴撒、廢渣的排放等都是造成海域汞污染的重要原因。海水中汞的濃度增高會直接影響海洋食物鏈，使得海洋生物體中汞的蓄積，導致危機人類的生活和其他動物的生長。目前常用的海水測量方法有冷原子吸收分光光度法和原子熒光法，由于冷原子吸收法對樣品的采樣、前處理以及標準曲線和測定等幾個環(huán)節(jié)都需要嚴格要求，而原子熒光法則干擾因素較少。這里選用AFS-3100雙道原子熒光來進行講述。

2 原子熒光測定汞原理

在酸性介質(zhì)中用硼氫化鉀/鈉作還原劑，使二價汞還原為元素汞由高純氬氣作為載氣帶入原子化器，在特制汞空心陽極燈照射下，基態(tài)的汞原子被激發(fā)至高能態(tài)，然后由高能態(tài)回到基態(tài)時，發(fā)出特征波長的熒光，可以通過測定原子熒光的強度求得汞元素的含量。

3 海水中汞的測定

3.1 樣品的采集于處理

為防止在運輸過程中汞的吸附揮發(fā)損失，采用潔凈的硬質(zhì)棕色玻璃瓶裝樣。加入5%硝酸加0.05%重鉻酸鉀（50g/L）固定，盡快完成測試。消化則加入2%的硫酸和5%的過硫酸鉀（50g/L），加熱煮沸1min，冷卻后加入2%鹽酸羥胺（100g/L）消化24小時加入。

3.2 樣品測試

還原劑為10g/L硼氫化鉀。由于還原劑硼氫化鉀太活潑，配置還原劑溶液時加入少量氫氧化鈉，提供堿性環(huán)境起到穩(wěn)定作用。一般少量氫氧化鈉。同時還原劑溶液還需要現(xiàn)用現(xiàn)配，因為硼氫化鉀會與水反應使?jié)舛冉档停绊懫溥€原能力。載流選擇為5%的鹽酸。由于原子熒光是水樣中的汞離子被還原為單質(zhì)汞，然后氣化為汞蒸氣后，基態(tài)汞原子紫外光激發(fā)下，激發(fā)態(tài)汞原子輻射出相同波長的熒光。使其在一定的條件和較低的濃度范圍內(nèi)，熒光強度與汞的濃度成正比。在一定條件下，測試結(jié)果會受到各種因素的影響，為保證結(jié)果準確可靠，需要選擇最適合的條件，每次測定需要同時配置和測定標準系列。

3.3 試劑的選用

由于原子熒光光度法對所用的試劑純度有著非常嚴格的要求，而且汞的靈敏度非常高，如果空白值過高，會影響工作曲線的線性以及檢出限和準確度等。首先由于普通蒸餾水可能含有微量汞元素，因此使用普通蒸餾水時需制備無汞水。通常出現(xiàn)空白值高的現(xiàn)象，是由于水的純度不夠或者水被污染，還有普通酸中通常含有被測元素雜雜質(zhì)。解決辦法是測汞時用純水器制備新鮮純水，并且阻值在以上18MΩ，而用作臨時排除純水的影響時，可使用市售純凈水配制空白。酸則使用較高純度的酸。原子熒光法測定海水中的汞，還需要用到氫氧化鈉或者硼氫化鈉和鹽酸羥胺等試劑，一般選用優(yōu)級純試劑來降低因試劑含汞對空白值的影響的，必要時采用試劑提純的方法。在原子熒光法中，還原劑的濃度對空白值的影響也非常大，所以在配置還原劑時首選塑料燒杯配制，同時需要現(xiàn)配現(xiàn)用。

3.4 儀器條件

原子熒光的主要工作參數(shù)有：光電管負高壓、空心陰極燈電流、載氣流量、輔助電流、進樣量、屏蔽器流量、讀數(shù)時間、采樣時間、泵速等。光電倍增管負高壓230V燈電流30mA載氣流量為400mL/min原子化器高度8mm屏蔽氣流量為900mL/min。儀器的預熱也非常重要，由于汞燈隨環(huán)境溫度的變化檢測值變化較大，測試之前充分預熱儀器與汞燈30min-1h。還原劑濃度對靈敏度也有很大的影響，如靈敏度較高時可適當?shù)慕档团饸浠浐浚喾磩t增加。原子熒光測定靈敏度會隨著原子化器的高度變化而變化，高度太低時，石英爐的散射光會造成很高的背景讀數(shù)對空白影響較大，過高時也會使靈敏度和測量精度下降，一般選擇高度為8。由于汞的吸附性，在測試完高含量的汞尤其明顯，在對原子熒光的管路清洗就非常重要了，建議用10%的優(yōu)級純硝酸和還原劑進行長時間清洗，然后用純水清洗。對于實驗室環(huán)境造成的空白升高，可以用氬氣清掃實驗室。

4 結(jié)束語

文章通過講述AFS-3100雙道原子熒光測量海水中汞以及在樣品的采集測試過程中遇到的各種問題的討論，為其他海洋環(huán)境監(jiān)測者在監(jiān)測過程中提供一些幫助。綜上所述，可以得出以下結(jié)論：海水樣品采集的容器和固定工作很重要，在測試用試劑方面對汞的影響很大，儀器的清潔度以及預熱也是良好結(jié)果的重要的保障之一。

參考文獻

[1]陶秋麗，熊英，吳崢，等.原子熒光光譜法測定砷、銻和汞的常見問題探討[J].2013（1）：303-307.

[2]紀久成，王德友.原子熒光法測汞空白影響因素及解決辦法[J].2013（8）：50-60.