福州市環(huán)境監(jiān)測中心站 林敬河

砷污染和砷毒害是一個世界性的問題。日本政府已將砷中毒與鉛中毒、水俁病、骨痛病等嚴重污染病相并列，將其列為第四公害病。一般砷的毒性依次為： 砷化氫＞三價無機砷＞五價無機砷＞有機砷＞元素砷。土壤環(huán)境中的砷來源可分為天然源和人為源，近年來由于人類活動使得土壤中砷的污染日趨嚴重[1]。

在實驗中通過微波消解法/原子熒光法[2]測定土壤中的砷含量，發(fā)現(xiàn)微波消解過程中，樣品中加入不同王水的體積、微波消解的最高溫度保持時間，都會對微波消解土壤中砷的結果有影響。本文就王水用量、微波消解的最高溫度保持時間對樣品測定結果的影響進行研究，為實驗室方法的研究提供科學參考。

1 方法原理

樣品經(jīng)微波消解后，原子熒光法測定待測溶液中的砷含量。測定過程中砷在硼氫化鉀溶液還原作用下，生成砷化氫，在氬氫火焰下形成基態(tài)原子，在元素燈（砷）發(fā)射光的激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，原子熒光強度與試液中元素含量成正比。

2 實驗部分

2.1 試劑

（1）鹽酸（HCl）：優(yōu)級純；硝酸（HNO3）：優(yōu)級純；氫氧化鈉（NaOH）：分析純；硼氫化鉀（KBH4）：分析純；硫脲（CH4N2S）：分析純；抗壞血酸（C6H8O6）：分析純。

（2）硼氫化鉀溶液：稱取0.5g氫氧化鈉放入盛有50 mL蒸餾水的燒杯中，攪拌溶解后再加入稱好的1.0g硼氫化鉀，溶解后，將混合溶液轉移到100 mL容量瓶并定容，現(xiàn)配現(xiàn)用。

（3）硫脲和抗壞血酸混合溶液：稱取硫脲、抗壞血酸各10.0g，蒸餾水溶解，轉移到100 mL容量瓶中并定容，現(xiàn)配現(xiàn)用。

（4）砷標準貯備液：購買市售有證標準樣品（濃度為100mg/L）。

（5）砷標準使用液（100μg/L）：將砷標準貯備液稀釋1000倍。

（6）GBW07408(Gss-8)土壤標準樣品：砷含量 12.7±1.1 mg/kg。

2.2 儀器和設備

微波消解儀，CME、MARS6；分析天平，精密度0.0001；AFS-9130型原子熒光光度。

2.3 實驗影響因素考察

2.3.1 考察王水用量對砷測定結果的影響

稱取每份0.2500g風干過篩的土壤標樣8份，分別置于消解內罐中，用少量蒸餾水潤濕。將8份土壤標樣分成四組，每組2份樣，同時做2個全程序空白。第一組加入8 mL王水，第二組加入12 mL王水，第三組加入16 mL王水，第四組加入 20ml王水，每組空白的處理與樣品處理一致，混勻后，放入微波消解儀中，按表1參數(shù)設定升溫程序進行消解。

表1 微波消解升溫程序

2.3.2 考察最高溫度保持時間對砷測定結果的影響

稱取每份0.2500g風干過篩的土壤標樣10份，分別置于消解內罐中，用少量蒸餾水潤濕。將10份土壤標樣分成五組，每組2份樣，同時做2個全程序空白。每份樣包括空白樣各加入8mL王水?；靹蚝螅湃胛⒉ㄏ鈨x中，按表2參數(shù)設定升溫程序進行消解（微波消解儀最高保持時間為45min）。

表2 微波消解升溫程序

將2.3.1、2.3.2微波消解后的樣品，用慢速定量濾紙過濾、轉移入50mL容量瓶中，蒸餾水洗滌消解罐及沉淀，將所有洗滌液并入容量瓶，最后用蒸餾水定容至標線，混勻。

分取10.0mL試樣置于50mL容量瓶中，加入5.0mL鹽酸，10.0mL硫脲和抗壞血酸混合溶液，混勻，室溫放置 30min,用蒸餾水定容至標線，混勻后待測。

2.4 標準曲線繪制及樣品測定

（1）移取5.0 mL砷標準使用液（100μg/L）置于 50mL容量瓶中，加入5.0 mL鹽酸，10.0 mL硫脲和抗壞血酸混合溶液，混勻。室溫放置30 min后,用蒸餾水定容至標線，混勻，得到10 μg/L的砷標準使用液。

（2）原子熒光光度計開機，設定好燈電流，負高壓，載氣流量等工作參數(shù)（燈電流40～80 mA，負高壓230～300 V，原子化器溫度200 ℃，載氣流量300～400 mL/min，屏蔽氣流量800mL/min，靈敏線波長193.7 nm），載流液為5% HCl，還原劑為KBH4溶液。

（3）移取10 μg/L的砷標準使用液至原子熒光光度計進樣器上，設定標準曲線測定程序，儀器運行自動稀釋成0μg/L，1μg/L，2μg/L，4μg/L，6μg/L，8μg/L，10μg/L，并測定，得到標準曲線。

（4）按標準曲線相同測定參數(shù)和操作步驟測定制備好的試液和空白樣。

3 實驗結果及分析

按式（1）計算土壤樣品中砷的含量，樣品測定結果如表3、表4所示。

式中，ω——土壤中元素的含量，mg/kg；ρ——由校準曲線查得測定試液中砷的濃度，μg/L；ρ0——空白溶液中元素的測定濃度，μg/L；V0——微波消解后試液的定容體積；V1——分取試液的體積，mL；V2——分取后測定試液的定容體積，mL；m——稱取樣品的質量，g；Wdm——樣品的干物質含量，%。

3.1 不同王水用量消解土壤中砷的測定結果

表3顯示，砷含量相同的土壤樣品，測定結果的回收率隨王水用量加大而升高。表明微波消解過程，王水用量在一定范圍內的增加可有效提高消解效率，當王水用量大于16 mL時，消解效率隨王水用量的增加無明顯提高消解效率。所以，本實驗取王水用量16mL為最優(yōu)值。

表3 不同王水用量消解土壤中砷的測定結果

3.2 不同最高溫度保持時間消解土壤中砷的測定結果

表4顯示，砷含量相同的土壤樣品，測定結果的回收率隨微波消解最高溫度保持時間的增加而升高，表明微波消解過程，最高溫度保持時間在一定范圍內的增加可有效提高消解效率。當微波消解最高溫度保持時間超過40 min后，消解時間的繼續(xù)增加對消解效率的提升有限，同時為了提升實驗室工作效率，本實驗選取40 min為微波消解最高溫度的最佳保持時間。

表4 不同最高溫度保持時間消解土壤中砷的測定結果

4 結論

微波消解土壤樣品中的砷，考查了王水用量及消解最高溫度保持時間對實驗測定結果的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內，王水用量的加大及消解最高溫度保持時間的增加，可促進土壤中砷含量測定結果回收率的升高。當王水用量達到16 mL、消解最高溫度保持時間達到40 min時，微波消解效率最佳。本實驗研究結果為實驗條件改進及工作效率的提高提供了科學的參考依據(jù)。

[1] 李圣發(fā).土壤砷污染及其植物修復的研究進展與展望[J].地球與環(huán)境，2011,39(3): 429-434.

[2] HJ 680－2013.土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測定.微波消解/原子熒光法[S]. 北京：中國環(huán)境科學出版社，2013.