刘婧祎 赵雨峰(佳木斯市环境保护监测站 黑龙江 佳木斯 154003)

原子荧光法与电感耦合等离子体质谱法测量总砷的对比分析

刘婧祎 赵雨峰(佳木斯市环境保护监测站 黑龙江 佳木斯 154003)

采用原子荧光法和电感耦合等离子体质谱法分别测量总砷，对比两种方法的原理、仪器设备及相关参数，数据、检出限及灵敏度，分析两种方法的不同以及优劣，以选择最适用的测定方法。

原子荧光法；电感耦合等离子体质谱法；总砷；对比分析

1 前言

砷是广泛分布于自然界的非金属元素，主要以硫化矿形式存在，也以氧化物和少量的单质形态存在。

目前测砷的方法有原子荧光法、氢化物发生原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱-质谱法以及二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法等方法。本文使用的是氢化物发生-原子荧光法(AFS法)和电感耦合等离子体发射光谱-质谱法(ICP-MS法)测量自然水体中的总砷。

2 实验部分

2.1 工作原理

2.1.1 AFS法工作原理

砷元素在硼氢化钾-酸体系下发生反应形成砷化氢，在气液分离器中完成砷化氢和废液的分离，经载气推动，砷化氢传送至原子化器形成原子蒸气在激发光源的激发下使基态原子跃迁到激发态，发出原子荧光，原子荧光被光电倍增管接收，将光信号转化成电信号，经过仪器及软件处理，得出最终结果。

KBH4+3H2O+HCl→H3BO3+KCl+8H+As3+→AsH3+H2(气体)

2.1.2 ICP-MS法工作原理

样品由载气带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离、原子化和电离，转化成的带电荷的正离子经离子采集系统进入质谱仪，质谱仪根据离子的质荷比即元素的质量数进行分离并定性、定量的分析。在一定浓度范围内，元素质量数对应的信号响应值与其浓度成正比。

2.2 仪器设备

AFS-9330原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司)；

300X电感耦合等离子体发射光谱-质谱仪(美国铂金埃尔默仪器有限公司)。

2.3 仪器参数

2.3.1 原子荧光仪器参数

灯电流：60-70mA光电倍增管负高压：280-300V。

测量方式：标准曲线法 积分方式：峰面积。

载气流量：400ml/min屏蔽气流量：900-1000 ml/min。

原子化器预热温度：200℃。

2.3.2 电感耦合等离子体发射光谱-质谱仪器参数

采用模式：KED模式 雾化器流量：ml/min。

辅助气流量：1.2 ml/min等离子体气流量：18L/min。

ICP射频功率：1600W 模拟阶段电压：-1750。

脉冲阶段电压：950偏转装置电压：-9.25。

2.4 样品采集与保存

用少量样品清洗聚乙烯采样瓶2-3次，收集样品于聚乙烯采样瓶中，按每升水样中加入2ml盐酸的比例加入盐酸。样品保存期为14d。

2.5 样品的前处理

量取50.0ml混匀后的样品于150ml锥形瓶中，加入5ml硝酸-高氯酸混合酸，于电热板上加热至冒白烟，冷却。再加入5ml盐酸溶液(1+1)，加热至黄褐色烟冒尽，冷却后移入50ml容量瓶中，加水稀释定容，混匀，待测。同时，以纯水代替样品，按照上述步骤制备空白试样。

2.6 样品测量

2.6.1 标准曲线系列

AFS曲线：在100μg/L的砷标准溶液中，分别移取0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00ml于50ml容量瓶中，分别加入2.5ml盐酸溶液、5ml硫脲-抗坏血酸溶液，室温放置30 min(室温低于15℃时，置于30℃水浴中保温30min)用水稀释定容，混匀，绘制标准曲线。

ICP-MS曲线：在100μg/L的砷标准溶液中，分 别 移 取 0、 0.50、 1.00、 2.00、 5.00、 8.00、10.00ml于100ml容量瓶中，使用稀硝酸定容。

2.6.2 总砷样品测量

量取消解后的试样25.0ml于50ml比色管中，加入2.5ml盐酸溶液，5ml硫脲-抗坏血酸溶液，室温放置 30min，用水稀释定容，混匀，按照与绘制校准曲线相同的条件进行测定。

3 结果与讨论

3.1 曲线测量结果

3.1.1 AFS法测量结果

表1 AFS法测量结果

图1 AFS法测定结果图

3.1.2 ICP-MS法测量结果

表2 ICP-MS测量结果

图2 I C P-M S法测定结果图

3.2 样品测量结果

经过连续7次测定的结果如下表：

表3 样品7次测定结果

图3 样品7次测定结果图

4 结论

通过实验数据可以看出AFS法和ICP-MS法的监测结果差异较小，AFS法的检出限为0.3μg/L，ICP-MS法的检出限为0.12μg/L，对于As等元素的检测都具有较高的灵敏度，检出限也均能达到亚ppb级。使用ICP-MS进行检测，即可以缩短检测周期，又能提高检测效率；在监测砷的同时还可以进行多元素分析，基本覆盖金属元素和一部分非金属，但是无论仪器成本还是使用的耗材相对于AFS均较昂贵，且在国内的普及程度不及AFS。

〔1〕水质 汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法.HJ694-2014.

〔2〕水质 65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法.HJ700-2014.

〔3〕杜鹏飞.原子荧光光度计和电感耦合等离子体质谱仪在面粉总砷测量中的对比研究现代预防医学2013，Vol.40，NO.14.

〔4〕周怀东.中国地表水水质评价.中国水利水电科学研究院节水防污型社会建设论坛.

〔5〕张玉萍，马慧明.采用氢化物原子荧光法测定水中砷初探〔J〕.新疆水利2006(4)：24-26.

Comparative Analysis of Atomic Fluorescence and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry in Total Arsenic Determination

LiuJingwei(Environmental Protection Monitoring Station of JiaMusi City JiaMusi Heilongjiang 154003)

We used the atomic fluorescence and inductively coupled plasma mass spectrometry to determine total arsenic respectively，compared the principle，instrument and equipment，related parameters，data，detection limit and sensitivity of the two methods，analysed the advantages and disadvantages of two methods to choose the most suitable method.

Atomic fluorescence Inductively coupled plasma mass spectrometry Total arsenic Comparative analysis

X85

A

1674-263X(2016)02-0082-03

2016-06-10

刘婧祎(1984-)，硕士，工程师，从事环境监测工作。