原子荧光法在工业废气汞元素检测中的应用

摘要：汞是一种危害人体健康的元素，在生产和生活中的应用日益广泛，近年来由于各种原因引起的急、慢性汞中毒时有发生。基于此，本文建立了微波消解-原子荧光光谱法测定工业废气中汞的方法，通过实验研究，可知当采样体积为600L，定容体积以100mL计，该方法的最低检出浓度为0.015μg/m3，样品的加标回收率为93.0%～103.5%。结果表明该方法干扰少，测定方法灵敏度和精密度较高，可适用于工业废气中汞的测定。

关键词：微波消解;原子荧光光谱法;汞;测定;试验

汞(Hg)是一种广泛存在于自然界的人体非必需元素，汞及其化合物属于剧毒物质，可在体内蓄积。进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞，经食物链进入人体，引起全身中毒。汞是我国实施控制排放总量指标之一的重金属。目前对汞含量的测定方法主要有原子荧光光谱法、冷原子吸收法、二硫腙比色法、气相色谱法等方法。而原子荧光光谱法是19世纪60年代出现的一种新型仪器分析方法，具有灵敏度高、检出限低、干扰小等特点，现已成为汞、砷等重金属检测应用较广泛的仪器分析方法之一。在测定汞含量时样品的前处理方法有干法灰化、电热板消解及微波消解等方法，而微波消解法具有完全、快速、低空白等优点，适用于各类样品的前处理。下文就对微波消解原子荧光光谱法测定工业废气中汞的实验进行研究分析，可供参考。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

AFS-930型原子荧光分光光度计;汞特种空心阴极灯;Milestone微波消解仪;烟尘采样器;玻璃纤维滤筒;高纯氩气。

硝酸、双氧水、硼氢化钾、氢氧化钠、硫脲和抗坏血酸均为优级纯;100mg/L汞标准贮备溶液，使用时用5%硝酸溶液稀释至所需要浓度;5%硫脲和5%抗坏血酸溶液;1.0%硼氢化钾和0.1%氢氧化钠混合再生液;5%硝酸载流液;试验用水均为二次去离子水。

1.2 样品采集和前处理

工业废气中汞样品采集参照《空气和废气监测分析方法(第四版)》颗粒物采样方法。将玻璃纤维滤筒安装在烟尘采样器内，以皮托管平行等速采样法采集工业废气中样品，采样后用镊子小心取下滤筒，封闭滤筒的开口处再把滤筒放入专用塑料袋中进行保存。汞及其化合物属有毒物质，在采样过程中必须严格遵守操作安全防护规定，以防发生汞中毒。将采过样的玻璃纤维滤筒用塑料专用剪刀剪碎玻璃纤维滤筒放入微波消解管中，加入5mL硝酸和2mL双氧水在微波消解仪中按微波消解程序进行消解。消解结束后稍冷，将消解液转移到100mL容量瓶中，用去离子水定容至标线，摇匀测定。取同批号两个空白玻璃纤维滤筒，按以上条件同时制备空白溶液。

1.3 仪器测量条件

灯电流：60mA;负高压：280V;原子化器高度：8mm;载气流量：400mL/min;屏蔽气流量：800mL/min。

1.4 标准曲线及样品测定

将汞标准储备液稀释成浓度为100μg/L标准使用液，于100mL容量瓶中加入适量标准使用液，各容量瓶中分别入10mL5%硫脲-抗坏血酸溶液，浓硝酸5mL，配制浓度为0.00、0.40、0.80、1.60、3.20、4.00μg/L汞标准系列。按样品测定步骤进行操作，记录相应荧光强度，汞在0.00～4.00μg/L浓度范围内线性关系良好，回归方程为Y=473.108X-31.559，相关系数r=0.9994，按以上条件同时制备空白溶液。

取同批号两个空白玻璃纤维滤筒，按样品处理步骤的操作条件消解样品和空白样品，消解处理后按仪器测量条件依次进行分析，测定的样品的荧光强度减去空白样品的荧光强度后由标准曲线得出空气样品汞的浓度。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理的比较

取2组采过样的空白玻璃纤维滤筒，一组通过电热板法消解，一组通过微波消解，进行样品分析。经试验，采用电热板法消解，共需加入硝酸10mL、盐酸5mL、双氧水3mL，消解耗时超过4h，消解液过滤后定容待测。微波消解仪是密闭的高温高压系统，能使氧化剂能力得以提高，加速样品分解，通过目视观察，微波消解后玻璃纤维滤筒完全分解，得到澄清透明的液体，分析前无需过滤。微波消解的酸用量较少，解决了传统的电热板消解法用酸量过大、消解时间长、操作繁琐的问题，且消解液在定容后酸度为5%，消解后不必赶酸，测量前也不必加酸。由此可见，硝酸-双氧水微波消解体系能使滤筒及空气中的颗粒物完全溶解，不具有残留物质，在消解过程中减少了汞的损失与污染途径，提高了测定结果的准确度。

2.2 方法原理

用玻璃纤维滤筒采集工业废气中蒸气态和气溶胶态物汞及其化合物，经微波法消解，消解液中加入硫脲-抗坏血酸溶液使汞元素还原为二价，在硝酸介质中加入硼氢化钾溶液，使消解液中二价汞与硼氢化钾进行反应，生成气态汞蒸汽送入原子荧光计。有文献报道，在原子荧光法测定过程中，一些金属元素会对原子荧光强度产生干扰。该方法抗干扰能力强，消解液中铜、铁、钠、镁等金属离子不干扰汞的测定，且上述金属在环境空气中含量低，因此在实际测定中不考虑金属元素干扰，可直接进行测定。

2.3 方法的检出限

准确吸取7份0.40μg/L汞标准溶液1.0mL于微波消解罐中，按上述步骤消解后测定，计算测定值的标准偏差S为0.00286μg/L。按照《环境监测分析方法标准制订技术导则》(HJ168-2010)对检出限的规定，检出限MDL=S˙t(n-1，0.99)，当n=7时，t值取3.143，计算得汞的检出限为0.009μg/L。以采集工业废气量为60L，定容体积100mL计，该方法对环境空气中锡的最低检出浓度为0.015μg/m3。

2.4 方法精密度试验

以汞低(0.40μg/L)、中(1.60μg/L)、高(4.00μg/L)浓度3个点连续测7次进行平行样测定，其相对标准偏差分别为1.64%、0.73%、3.54%，精密度符合原子荧光法测定的要求。

表1 精密度试验

2.5 加标回收试验

取四组空白玻璃纤维滤筒，一组二份。一份微波消解处理后定容至100mL容量瓶刻度后直接分析，另一份微波消解处理后，消解液中分别加入浓度为100μg/L汞标准2.0、3.0、4.0、5.0mL至100mL容量瓶，定容至刻度，摇匀后进样，其测得的结果和加标回收率见表2，其加标回收率为93.0%～103.5%，结果令人满意。

表2 加标回收率试验

3 结论

综上所述，本研究采用玻璃纤维滤筒采集工业废气样品后，用硝酸+双氧水微波消解滤筒，原子荧光光谱法测定工业废气中汞。与传统的电热板消解法相比，采用微波消解样品速度快，用酸量少、消解液不易受沾污，减少了汞的损失与污染途径，提高了测定结果的准确度。本方法的最低检出限为0.015μg/m3，相关系数为0.9994，样品的加标回收率为93.0%～103.5%。因此证明该测定方法具有检出限低、灵敏度高、简便、快速、准确等优点，满足了工业废气中准确测定较低含量汞的要求，且减少了工作强度，非常适合于工业废气中汞的测定。

参考文献：

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[2]张桂伟.浅谈微波消解原子荧光法测定土壤中砷汞[J].资源节约与环保.2015

[3]汪洋.原子荧光法测定环境空气中汞[J].环境科学导刊.2015