4.4 原子荧光光谱法在环境分析中的应用
原子荧光光谱法具有检测限低、灵敏度高、谱线简单、干扰小、线性范围宽(可达3~5个数量级)及选择性极佳、不需要基体分离可直接测定等优点。如对Cd的检出限可达10-12g·mL-1,Zn的检出限可达10-11g·mL-1,20多种元素的检出限优于AAS,特别是采用激光作为激发光源及冷原子化法测定,性能更加突出,同时也易实现多元素同时测定,提高工作效率。不足之处是存在荧光猝灭效应及散射干扰等问题。原子荧光光谱法在食品卫生、生物样品及环境监测等方面有较重要的应用。
4.4.1 原子荧光光谱法在环境分析中的应用
4.4.1.1 大气及大气颗粒物
原子荧光光谱法用于大气及颗粒物中某些元素的测定,为了解大气的污染情况提供信息。用双道原子荧光光度计测定空气中铅、硒的含量,检出限分别达到1μg·L-1和4.72×10-5mg·m-3。用冷原子荧光光谱法测定大气中痕量气态总汞、汞矿区冶炼车间空气中的二价汞、垃圾卫生填埋场排气筒中的气态总汞及排气筒中单甲基汞和二甲基汞的含量。经消解后,采用原子荧光光谱法可对大气颗粒物中铅、汞、砷和锑等重金属元素的分布进行分析。
4.4.1.2 水样
利用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)对水中砷、铋、镉、汞、铅、锑、硒、碲、锡和锌等元素进行分析,可了解其污染情况,为污染的治理与防治提供依据。
利用HG-AFS可以直接测定环境水样中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)、江河水及皮革废水中的痕量砷和硒,通过调节氢化物发生反应的酸度实现As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形态分离,用HG-AFS直接测定水样中As(Ⅲ)和As(Ⅴ),无须任何预分离技术,砷的检出限为0.026μg·L-1。应用AFS-220-2E型双道原子荧光光度计测定生活饮用水中的汞,汞的最低检出限为0.0411μg·L-1。原子荧光光谱法不仅可以分析金属元素,在弱酸性介质中,以I--[Cd(Phen)3]2+-硝基苯为萃取体系,经0.24mol·L-1的HCl反萃取后用HG-AFS测定镉,从而间接测定痕量碘。
4.4.1.3 土壤、污泥
原子荧光光谱法在土壤方面的应用主要是测定土壤中的铅、硒、砷、锡、锑、汞等元素的总量及元素不同形态含量,为了解土壤污染情况、推测污染源及治理提供依据。如结合连续化学提取,使用HG-AFS可检测各种结合态的硒和总硒;经离子交换树脂富集,用不同浓度的HCl洗脱,用HG-AFS测定土壤水溶态Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ);选择合适的掩蔽剂,用HG-AFS测定土壤中水溶态的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)等。
4.4.1.4 矿物和合金
通过对矿石中某些元素的分析可以了解矿石中各成分的含量,为采矿提供依据和指导,对合金中微量元素的测定可以了解合金的纯度。如用HG-AFS测定锌精矿中的As、Sb、Bi、Sn,锑精矿中的微量砷,钢铁中的痕量铋,以及高纯阴极铜中的硒、碲。
AFS除了上面大气、水、土壤及合金中的应用外,还应用于植物、中草药、保健品、海产品等样品中的元素测定。
4.4.2 原子荧光光谱法在环境中的应用实例
以原子荧光光度法测定工业炉气中的砷。
(1)概述 以原子荧光光度法测定砷,较Ag-DDC光度法具有简单、快速、灵敏等特点。方法检测限为2.13ng·mL-1,样品加标回收率为95.2%~97.6%,相对标准偏差为3.12%(n=10)。
(2)仪器与主要试剂 XDY-2A型原子荧光光度计;箱形电炉;硫脲-抗坏血酸混合溶液,称取12.5g硫脲,加入80mL纯水,加热溶解,待冷却后加入12.5g抗坏血酸,稀释至100mL;硼氰化钾溶液,称取硼氰化钾70g溶于1g·L-1的氢氧化钠溶液中;砷标准储备溶液,含砷1.0mg·mL-1;砷标准使用溶液,含砷0.2mg·mL-1。
(3)仪器主要操作条件 灯电流40mA;PMT负高压240V;原子化高度8.5mm;原子化器温度1050℃;载气流量400mL·min-1;屏蔽气流量1000mL·min-1;测定方式为标准曲线法;读数方式为峰面积;加液量8mL;进样体积2mL。
(4)实验步骤
①配制砷标准储备溶液、砷标准使用溶液。
②样品预处理。将采样的六连球管内的脱脂棉移入400mL烧杯中,用2%氢氧化钠的热溶液40mL洗涤采样管和六连球内壁几次,洗涤液与硼酸溶液一起并入原烧杯中,加热煮沸数分钟。用布氏漏斗抽滤,并用2%氢氧化钠洗涤烧杯和脱脂棉3~4次。将滤液移入500mL容量瓶中,加3~4滴酚酞指示剂,选用1+1盐酸调至红色变浅,再用1+99盐酸滴至酚酞红色刚刚褪去,用纯水稀释至刻度,摇匀,备用。
③吸取砷标准使用溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL于25mL比色管中,加HCl(1+1)5.0mL,用纯水定容至刻度,相当于砷浓度0.0ng·mL-1、40.0ng·mL-1、80.0ng·mL-1、120.0ng·mL-1、160.0ng·mL-1、200.0ng·mL-1。
吸取空白及样品溶液10.0mL于25mL比色管中,分别加入HCl(1+1)5.0mL、硫脲-抗坏血酸混合溶液2.0mL,混匀待测。
④根据实验条件及仪器操作方法调节仪器,待仪器稳定后分别测定标准系列溶液及样品溶液的荧光强度。由校正曲线即可求得样品溶液中所含待测元素的浓度。