/ 甘肃省嘉峪关市产品质量计量和特种设备检验检测中心

0 引言

近年来，随着社会的发展，人们生活观念的转变，对环境的要求越来越高，对生态环境也越来越重视。本地三大生态湖是人们在戈壁上建起来的人工湖，是市民休闲、观光、旅游的好地方，水质环境的优劣不同程度地影响着人工湖水的真正“生态”和人们的健康。我国现行的GB 3838-2002《地面水环境质量标准》，依据地表水水域环境功能和保护目标把本地三大生态湖水归属于V类用水[1]。汞是毒理学指标之一，标准规定V类用水汞的限值为0.001 mg/L。汞在自然界中以多种化学形态存在于环境中，现代工业活动引发了汞对水质、空气和土壤，特别是水源的严重污染。汞是易挥发元素，能够流动到距离汞源数公里以外的地方。当汞冲入湖泊和河流中时，它转化成甲基汞存在于水体中，其引起的水体中汞污染是人类健康的隐患。甲基汞的脂溶性非常强，水中的微量汞可以在生物体内逐渐富集并通过食物链最终进入人体，被肠胃吸收，侵害人的中枢神经细胞。目前,汞含量的测定常用的检验方法有氢化物发生原子荧光光谱法[2]、冷原子吸收光谱法、双硫腙分光光度法等。氢化物发生原子荧光光谱法是近年发展较快的一种，方法准确、灵敏度高，但是，该方法回收率低，前处理损失量大，样品处理耗时较长，由于汞存在记忆效应，造成该方法线性差[3]。

本文采用快速测汞仪测定生态湖水中的汞含量，不但具有取样量少、灵敏度高、精密度好、无试剂污染等优点，而且可直接进行样品测定，分析速度快。试验取得了满意的结果。

1 材料与方法

1.1 仪器及试剂

仪器：DMA80 型快速测汞仪，由自动进样器、样品炉、催化管、齐化管、汞灯、检测器、工作站、镍舟或石英样品舟等组成； Sartorius BS210S电子天平；Milli-Q超纯水机；移液枪。

1.2 试剂和材料

汞标准物质（1 000 μg/ml）（国家标准物质研究中心）；高纯氧气；硝酸（优级纯）；重铬酸钾（优级纯）；试验用水为超纯水；样品为本地三大生态湖中代表性的水样。

2 方法原理

用移液枪移取液体样品放入石英舟内，样品会通过自动进样系统带入仪器热分解炉中，在氧气流的负载下，液体样品被干燥，后被热分解。热分解产生物被流动的载气（氧气）带到催化炉催化还原，把多种形态的汞转化成单质汞，而其他含有卤素、氮、硫的氧化物等分解产物被催化床捕获，同时被彻底分解释放。所有汞由载气（氧气）带到齐化器。在齐化器中汞与金反应形成的金汞齐合金被选择性留下，同时不含汞的蒸气和分解产物被清出。之后齐化器瞬间被加热，温度达到900 ℃释放出汞蒸气，流动的载气（氧气）带汞蒸气穿过位于单波长原子吸收光谱仪光路的吸收室，在波长253.7 nm 处测量吸收值，测量过程如图1所示。

图1 DMA 80 型测汞仪原理图

3 结果与讨论

3.1 仪器工作条件优化

干燥温度：200 ℃ ；干燥时间：60 s ；催化温度：650 ℃；催化时间：60 s ；分解温度：650 ℃；分解时间：90 s；等待时间：80 s；汞齐化管释放时间：12 s ；记录测量信号时间：30 s ；齐化温度：900 ℃；齐化时间：12 s ；信号采集时间：30 s ；清洗时间：60 s ；氧气压力：0.4 MPa；载气流量：200 mL/min；光源：低压汞灯；检测器：硅紫外光电探测器；波长：253.7 nm；进样体积：100 μL。

3.2 样品进样量的选择

为保证仪器设备的使用寿命和检测结果的准确性，应选择合适的进样量。如果进样量过多，汞含量浓度高，影响样品的分解，而且很容易加剧样品中的汞对催化管、齐化管的毒害作用，缩短催化管、齐化管使用寿命；如果进样量过少，汞含量浓度低，样品的代表性降低，影响检出限，同时也增加了测量误差，所以在样品测定前一定要先少量取样，先试验测出样品中大致的汞含量，再确定进样量的多少。试验选择进样量一般在50～ 300 μL 范围。

3.3 标准曲线与方法限出检

3.3.1 标准曲线

快速测汞仪有长短两个吸收池，可以测低浓度和高浓度范围的标准曲线。汞蒸气先被带入长吸收池中，然后仪器会自动切换到短吸收池进行测量。本次试验中三大生态湖的水样浓度低，所以配制标准曲线时选低浓度标准系列配制。吸取1 000 μg/mL汞标准溶液，用3%硝酸逐级稀释成浓度为0 μg/L、5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L、30 μg/L、50 μg/L、100 μg/L标准系列，用移液枪逐个将标准溶液移至自动测汞仪内置样品盘内测定。以X 轴表示汞含量（绝对值），Y 轴表示响应的峰高值，绘制标准曲线，如图2所示。

图2 汞标准曲线

3.3.2 方法检出限

在上述试验条件下，对空白溶液平行测定12次，计算测定结果的标准偏差，求得本方法的检出限，结果见表1。

表1 方法检出限

测定空白溶液12次，由计算得到其质量标准偏差为0.001 084 ng，以3倍标准偏差计算出检出限为0.003 251 ng，测定下限一般等于或大于检出限5倍[4]，即为0.016 255 ng。

3.4 精密度及加标回收试验

3.4.1 精密度试验

在上述试验条件下，取三大生态湖中的水样平行测定6次，试验结果（表2）表明，本方法具有良好的重复性。

3.4.2 回收率试验

在上述试验条件下，取三大生态湖中的水样，分别加入一定量的汞进行加标回收试验，回收率为87.2%～105.7%。本方法加标回收试验稳定性较好，表明该方法稳定，准确度高，能满足测定要求。

表2 试验结果

4 结语

本文建立了快速测汞仪直接测定三大生态湖水中汞含量的分析方法。通过该方法可以看出，用快速测汞仪测定的三大生态湖水中汞含量远远低于《地面水环境质量标准》，符合V类水质要求。而且该方法无需进行样品前处理，减少系统误差和样品在处理过程中汞的损失，减少了试验过程中的试剂消耗及对环境的污染，保障了实验人员的健康。且取样量少，快速，操作简单，省时省力，污染低，灵敏度高，重复性好，回收率好，结果准确， 方法可靠，适用于对生态湖水中汞含量的快速检验，能满足国家标准要求。

[1]国家环境保护总局科技标准司.GB 3838-2002 [S].北京：中国标准出版社，2002.

[2]孙晓丽.氢化物发生原子荧光法同时测定土壤中痕量汞和铋[J].应用化工，2011，40（5）：909-9113.

[3]钱亮亮. Milestone DMA-80 直接测汞仪测定牛奶中的总汞[J].科技创新导报，2012，32：104-1063.

[4]刘稚，张庆建，丁仕兵，等.固体进样测汞仪测定矿物中汞[J].理化检验-化学分册，2013，49（12）：1512-1513.