对原子荧光法测定土壤中砷影响因素的研究和改进

发表时间:2021/8/11   来源:《科学与技术》2021年第29卷第9期   作者:辛文
[导读] 对原子荧光法测定土壤中砷影响因素的研究和改进
        辛文
        甘肃省核地质二一九测试中心 辛文 甘肃天水 741025)
        摘 要: 本文针对国家标准方法(GB/ T 22105. 2—2008) 内砷影响因素进行实验分析,明确各因素对检测结果的影响情况与消解作用的最佳条件,实现测定方法的优化与完善。经由实验分析明确,土壤内砷元素含量测定的最佳条件是:土壤样品 0. 2~0.4 g,消解液加入量 10~15ml,浓盐酸加入量2ml,硫脲-抗坏血酸混合液加入量 10~15ml ,硼氢化钾浓度2%。
        Study and improvement of the Influence Factors of Determination of Arsenic in Soil by Atomic Fluorescence Spectrometry
         Xin Wen
(Gansu province nuclear geology test center 219, xinwen ,Tianshui ,Gansu province ,741025)
Abstract: This paper analyzes the influence factors of arsenic in the national standard method (GB/ T 22105.2—2008), clarifies the influence of various factors on the detection results and the best conditions, and realizes the optimization and improvement of the determination method. According to experimental analysis, the best conditions for the determination of arsenic content in soil are: 0. 2~0.4 g, solution addition content of 10~15ml, of concentrated hydrochloric acid and 2ml, thipirea-ascorbic acid mixture and 10~15ml, of potassium borohydrodride concentration of 2%.
        为了深刻理解国标中每一步操作对砷测定的作用,在样品前处理和测定中找到最适宜的条件,本文根据实际分析工作中遇到的问题,对原子荧光法测定土壤中总砷(GB/T 22105.2—2008)(1)的测定方法完成因素分析,明确测定期间对结果准确性起到重要影响的因素构成。
1.原理与操作步骤
1.1方法依据及原理
        现阶段,土壤内砷检测的重要依据就是2008年推出的《土壤质量 总汞、总砷、总铅的测定 原子荧光法 第 2 部分土壤中总砷的测定》 ( GB / T 22105. 2—2008 )。该测定方法的操作原理:通过水浴消解土壤内的砷物质,添加硫脲溶液让五价砷全部还原得到三价砷;然后,添加硼氢化钾获得砷化氢,经氩气导入石英原子化器内完成原子化分解作用,获得原子态砷;最后,在特制砷空心阴极灯的发射光激发作用下生成原子荧光,所得荧光强度与待测样品内砷元素的含量存在正比例关系,对比标准系列,进而获得样品内砷含量水平。
1. 2    操作步骤
1. 2. 1    绘制标准曲线
        1ug / ml 砷标准工作溶液  用大肚移液管准确移取砷标准储备液( GSBG62027—90,1000mg / L )10ml定容于100ml容量瓶,得到100ug / ml储备液,再将该储备液准确移取1ml定容于100ml容量瓶得到1ug / ml砷标准工作溶液。
        经刻度移液管取 0. 00,0.25,0.50, 1. 00,2. 00,4. 00ml 分别于 50  ml  容量瓶中,按规范操作,定容至刻度,该标准曲线系列浓度为:0.00,5.00.10.00,20.00,40.00,80.00ng / ml。
1. 2. 2    样品制备
        称量经过风干、研磨以及过 0.149mm 孔筛的土壤样品 0.2~1.0g到50ml比色管,选择少量水将样品润湿,添加10ml( 1 + 1 )王水,加塞混匀后在沸水浴内完成两小时的消解处理。添加蒸馏水稀释到对应的刻度范围,混匀,选择合适的消解液放到 50ml 比色管内,添加 3ml 盐酸、各 5ml 的抗坏血酸以及 硫脲,经水稀释到刻度线位置,摇匀静置,取出上清液留待后续检测使用。同时做全程序空白(1)。
1.2. 3    样品分析及计算
样品采用海光AFS-3000 原子荧光分光光度计,仪器参数见表1
         
在参数设置内,可以输入质量体积比,稀释倍数,仪器读数即为土壤中砷实际含量。
2.影响因素来源分析
        从测量原理分析,影响测定结果的随机因素较多,主要有样品称样量、消解液加入量、消解后加入还原剂( 抗干扰剂) 量、盐酸加入量、还原剂硼氢化钾浓度、仪器条件等因素。根据实际操作过程,本文对以下几种因素进行分析。
2.1土壤样品称样量
        根据 GB / T 22105. 2—2008 所提供的方法,选择土壤标准样品GBW07401、GBW07402、GBW07403、GBW07404进行分析,不同称样量条件下土壤标准样品测定结果如表2所示

        由表3可知,当消解液加入量小于10ml时,无法完全消解样品,导致砷无法全部离子化,不能被硫脲 + 抗坏血酸还原,导致结果偏低且相对偏差大,当消解液加入量大于15ml,结果偏高且相对偏差增大。究其原因,王水内砷杂质伴随加入量的增加也有所增长,而且消解液用量很大的情况下极易会存在消解损失的问题。故而,需要将消解液加入量控制到 10~15ml 范围。
2. 2    盐酸的加入量
        根据 GB / T 22105. 2-2008 所提供的方法,将方法中加入10ml(1+1)王水,硫脲溶液和抗坏血酸溶液的量为10ml,称样量在0. 2 g~0.4g 时,参照盐酸加入量的差异来完成批次实验,所得结果见表 4。

        由此明确,5% 硫脲以及 5% 抗坏血酸加入量没有超出 10ml 时,所测结果都要低于标准样品的理论值。考虑到要确保消解后样品中砷完全被还原成三价砷并且要完全消除其他离子干扰的前提下,硫脲溶液和抗坏血酸溶液的加入量均应在 10~15ml。GB / T 22105. 2—2008 的方法内抗坏血酸溶液以及硫脲溶液的加入量都是5ml,无法保障消解样品内的砷能够完全还原是三价砷,因此,此处对其做以改进与完善。
2. 4 还原剂硼氢化钾的浓度
        根据GB / T 22105. 2-2008所提供的方法,称样量在0. 2 g~0.4g范围内的条件下,将方法中加入10ml(1+1)王水,加入盐酸3ml,硫脲溶液和抗坏血酸溶液的量为10ml,根据还原剂硼氢化钾不同进行批次实验,得到的结果见表6。
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