原子荧光光谱法测定水质中砷硒汞的条件优化与应用研究

在我国工业的持续发展下，冶金及化工行业的工业高速发展，往往是以环境污染为代价，水体环境也同时遭受污染风险。其中砷、硒、汞元素也进入到了水体中。许多主要金属的开采都需要涉及到砷元素的应用，这些排放出的砷部分会经由工业排放或者雨水冲刷从而进入生态的循环水系统。人对任何元素都有一个接受度，砷元素尽管毒性不高，但是三价砷的化合物如砒霜却含有很高的毒性。而砷元素在人体内的逐年累积，会危害人体的安全，最严重时会使人偏瘫，甚至死亡。

一、原子荧光光谱法测定水质中砷硒汞

1.方法原理。砷/硒测定，水样经酸化消解后，加入硫脲-抗坏血酸混合试剂将高价态砷（ ⋅As⁵Σ⁺ ）、硒（ Se⁶⁺ ）预还原为低价态（ ΔAs³⁺ 、 Se^4÷ ），再与硼氢化钾反应生成气态氢化物（ AsH₃ 、SeH₂），通过氩气载入原子化器进行原子化，在空心阴极灯照射下,基态原子被激发至高能态,在去活化回到基态时,发射出特征波长的荧光，荧光强度与浓度成正比。汞测定，汞在强酸介质中被氧化剂（如王水）转化为 Hg²⁺ ，经盐酸羟胺还原过量氧化剂后，硼氢化钾将 Hg²⁺ 直接还原为 Hg^∘ 原子蒸气，通过原子荧光光谱检测。

2.样品前处理。消解要求，清洁水样（地下水、地表水）：可直接稀释测定；

复杂水样（污水、工业废水）：需经硝酸-高氯酸或王水消解（电热板温度 ≤200^∘C ），消除有机基质干扰。汞的特殊处理：需单独消解（盐酸-硝酸体系，沸水浴加热1 小时）以减少挥发损失。还原剂选择，硫脲-抗坏血酸（ 5% 浓度）作为通用还原剂，同时掩蔽 Cu²⁺ 、 Ag⁺ 等干扰离子。

3.应用范围。生活饮用水：检测As、Se、Hg 元素指标是否符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749），限值分别为 0.01mg/L⋅0.01mg/L⋅0.001mg/L ；地表水/污水：依据 ⟨⟨HJ694⟩ 》监测重金属污染；应急监测：适用于突发性污染事件中痕量元素的快速筛查。

4.典型检测流程。预处理：砷/硒：取 25mL 水样，加入硝酸-高氯酸（1:1）消解至冒白烟，盐酸二次消解后定容至 10mL ；汞：取 smL 水样，盐酸-硝酸混合液沸水浴消解1 小时，定容后检测。

5.干扰控制。过渡金属离子：通过硫脲络合或提高酸度（如盐酸浓度25% ）抑制其催化分解氢化物的能力；有机物残留：采用硝酸-高氯酸体系高温消解彻底分解有机物；硒的氧化干扰：消解后需尽快完成测定，避免Se^4Φ+ 被氧化为 Se⁶⁺ 。

二、原子荧光光谱法（AFS）条件优化方法

1.仪器参数优化。光源选择与灯电流调节，砷、汞、硒等元素推荐使用普通空心阴极灯；铅、锡等灵敏度低的元素需采用带辅助电极的高强度灯以增强光辐射强度。灯电流范围：砷 40mA 、汞 60mA 、硒 80mA ，在满足灵敏度的前提下选择较低电流以减少自吸收干扰和延长灯寿命。光电倍增管负高压，负高压调节范围为200-500V，硒等低灵敏度元素需适当提高负高压（如 ），砷、汞则控制在270V 左右以平衡信号强度与稳定性。原子化器高度与载气流速，原子化器高度优化为 8-10mm ，确保氢氩火焰充分激发荧光信号。载气（Ar）流量设为 400-800mL/min ，屏蔽气流量800-1000mL/min ，保障氢化物高效传输并减少背景干扰。

2.氢化物反应条件优化。还原剂与酸度控制，采用 10g/L 硼氢化钾（KBH

₄）作为还原剂，结合 5% 盐酸溶液，可有效生成 AsH₃ 、H₂Se 等气态氢化物，同时抑制过量 H₂ 稀释效应。酸度过高（ 1>15% ）会导致荧光猝灭，过低则还原效率下降，推荐 5% 盐酸体系。预还原与掩蔽剂，砷样品需加入硫脲-抗坏血酸混合液（各 5% ），将 As⁵⁺ 预还原为 As³⁺ 以提升反应效率。汞测定中加入硫氰酸钾-抗坏血酸体系，可减少共存金属离子干扰。

3.样品预处理优化。消解方法选择，地表水/地下水：直接酸化后测定；污水需硝酸-高氯酸消解（砷、硒）或王水消解（汞）。土壤/沉积物：微波消解（硝酸-盐酸体系）或王水水浴消解，避免高温赶酸以保留挥发性元素。基质干扰消除，复杂基质样品（如海水）需加入铁氰化钾掩蔽剂或通过阳离子交换色谱分离干扰离子。

4.联用技术拓展。形态分析：联用液相色谱（如 PRP X-200 柱）分离不同形态汞（无机汞、甲基汞），结合AFS 检测，可实现形态特异性定量。

三、原子荧光光谱法其他元素测定应用

原子荧光光谱法（AFS）除测定砷、硒、汞外，还可用于多种元素的痕量分析，其应用领域涵盖环境监测、食品安全、材料科学等。以下是其他元素的典型测定应用及技术特点：

1.应用领域。环境监测，土壤/大气颗粒物中锑、铋的污染评估，助力工业排放管控；水体中铊（Tl）、碲的应急监测，应对突发污染事件。食品安全，检测粮食中硒的生物有效性及海产品中镉的蓄积量；化妆品汞、铅的快速筛查，保障消费品安全。材料科学，半导体材料中碲、锗的含量控制，确保光学性能稳定；

合金生产中铋、锑的精准测定，优化材料机械性能。

2.技术优势与挑战。优势：多元素联测能力（如 As/Sb、Bi/Te 同时测定），提升分析效率；高灵敏度（部分元素检出限达 ng/L 级），满足痕量分析需求。挑战：复杂基体（如高盐样品）易导致荧光猝灭，需结合掩蔽剂或分离技术；锗、碲等元素在消解中易挥发，需优化温度控制与还原剂浓度。

3.扩展应用方向。通过联用技术（如液相色谱-AFS）可实现元素形态分析，例如：砷的形态区分（ ∇⋅As³⁺ 、 As⁵⁺ 、甲基砷等），用于评估毒性差异；硒的生物活性形态（硒代胱氨酸、硒代蛋氨酸）检测，指导营养补充。

通过以上优化，原子荧光光谱法在灵敏度、抗干扰能力和多元素联测方面显著提升，适用于环境、食品及生物样品中痕量金属的高效检测。原子荧光光谱法凭借其高灵敏度和适应性，持续拓展在痕量元素检测中的边界 56。

参考文献：

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［2］郭云茂．双道氢化物无色散原子荧光光谱仪的研制［J］．光谱学与光谱分析，2022，3(2):124-126

［3］范迁．氢化物原子吸收光谱法的研究进展及其在冶金分析中的应用［J］．湖南冶金，2022(1):43-50

［4］陆文刚．冷原子汞发生—原子荧光光谱法测定地球化学样品中痕量汞［J］．理化检验(化学分册)，2019，55(3):338-342