原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法在检测砷元素上的应用

冯敏洪

摘要：砷元素的检测方法比较多，但目前在环保行业里主要采用的是原子荧光法、电感耦合等离子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法这三种方法，其他方法由于准确度不高或不够方便快捷基本处于淘汰状态。本文主要通过实验的方法对这三种方法的应用进行比较。

关键词：砷元素；原子荧光法；光谱法；质谱法；

砷及其化合物属于剧毒物质，对人体有较大危害，天然水中砷及其化合物在水中都有一定的含量，是城市生活饮用水中一项重要卫生指标。本文主要对应用较广的三种测砷方法：原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法通过做砷的标准曲线和质控样加以比较，使环境监测工作者对砷元素的测定方法有更多的了解和选择。

5原子荧光法的分析过程

1.1方法适用范围、原理及检出限

本标准适用于地表水、地下水、生活污水和工业废水中砷可溶解态和总量的测定。

本方法的依据为《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》HJ694-2014，并使用北京吉天仪器有限公司的原子荧光光度计AFS930进行验证。

方法原理是：经预处理后的试液进入原子荧光仪，在酸性条件的硼氢化钾还原作用下，生成砷化氢，氢化物在氩氢火焰中形成基态原子。其基态原子受元素砷灯发射光的激发产生原子荧光，原子荧光强度与试液中待测元素含量在一定范围内呈正比。本方法砷的检出限为0.3μg/L，测定下限1.2μg/L。

1.2方法校准曲线及标样测得结果

砷标准溶液100.0mg/L，购自环保部标准样品研究所批号为103013；砷标样溶液34.8±2.9μg/L，购自环保部标准样品研究所批号为200445；

（1）砷的校准系列的配制方法：分别移取0、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00ml浓度为100μg/L的砷标准使用液于50ml容量瓶中，分别加入10ml盐酸（1+1）、10ml硫脲和抗坏血酸混合溶液，室温放置30min，用蒸馏水定容至标线，混匀，

（2）绘制校准曲线与质控检测结果

以硼氢化钾溶液为还原剂、盐酸溶液为载流，浓度由低到高依次测定砷元素校准系列溶液。用扣除零浓度空白的校准系列原子荧光强度为纵坐标，溶液中相对应的元素浓度（μg/L）为横坐标，绘制校准曲线。

砷校准曲线浓度值C（μg/L）分别是：0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、10.00；对应扣除空白后的荧光强度I分别为：0.00、253.11、502.44、1020.72、1580.77、2708.32；曲线方程为：I=271.0627C-28.1814，相关系数为：0.9997，对购自环保部标准样品研究所批号为200445，浓度为34.8±2.9μg/L的砷标样进行两次测定，其结果为35.8μg/L和35.0μg/L，相对偏差为1.1%，符合质控要求。

6电感耦合等离子体发射光谱法的分析过程

2.1方法适用范围、原理及检出限

本标准适用于地表水、地下水、生活污水和工业废水中砷可溶解态和总量的测定。方法的依据为《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》HJ776-2015，并使用德国耶拿分析仪器股份公司的电感耦合等离子体发射光谱PQ9000进行验证。

方法原理是：经过滤或消解的水样注入电感耦合等离子体发射光谱仪后，目标元素在等离子体火炬中被气化、电离、激发并辐射出特征谱线，在一定范围内，其特征谱线的强度与元素的浓度成正比。按本方法要求进行砷的方法验证得到的检出限为10μg/L，测定下限40μg/L。

2.2方法校准曲线及标样测得结果

砷标准溶液100.0mg/L，购自环保部标准样品研究所批号为103013；砷标样溶液34.8±2.9μg/L，购自环保部标准样品研究所批号为200445；

（1）砷的校准系列的配制方法：分别移取0、0.50、1.00、2.50、5.00ml浓度为1000μg/L的砷标准使用液于50ml容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至标线，混匀。

（2）绘制校准曲线与质控检测结果

按浓度由低到高依次测定砷元素校准系列溶液。以发射强度值为纵坐标，目标元素系列质量浓度为横坐标，建立目标元素的校准曲线。

砷校准曲线浓度C（μg/L）分别为：0、10、20、50、100，对应的发射强度值I分别为：118、284、494、1114、2083；曲线方程为：I=19838.669C-104.29742，相关系数为：0.9998，对购自环保部标准样品研究所批号为200445，浓度为34.8±2.9μg/L的砷标样进行两次测定，其结果为35.2μg/L和34.6μg/L，相对偏差为0.9%，符合质控要求。

7电感耦合等离子体质谱法的分析过程

3.1方法适用范围、原理及检出限

本标准适用于地表水、地下水、生活污水和低浓度工业废水中砷可溶解态和总量的测定。方法的依据为《水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法》HJ700-2014，并使用赛默飞世尔科技（中国）有限公司的电感耦合等离子质谱ICAP6000进行验证。

方法原理是：水样经预处理后，采用电感耦合等离子体质谱进行检测，根据元素的质谱图或特征离子进行定性，内标法定量。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，元素质量数处所对应的信号响应值与其浓度成正比。本方法砷的的检出限为0.12μg/L，测定下限0.48μg/L。

3.2方法校准曲线及标样测得结果

砷标准溶液100.0mg/L，购自环保部标准样品研究所批号为103013；砷标样溶液34.8±2.9μg/L，购自环保部标准样品研究所批号为200445；

（1）砷的校准系列的配制方法：

分别移取0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml浓度为1000μg/L的砷标准使用液于100ml容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至标线，混匀。

（2）绘制校准曲线与质控检测结果

按浓度由低到高依次测定砷元素校准系列溶液。以样品信号与内标信号的比值为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标，建立目标元素的校准曲线。

砷校准曲线浓度C（μg/L）分别为：0.0、10.0、20.0、30.0、40.0、50.0；

对应的样品信号与内标信号的比值I分别为56、21212、42065、61894、83431、104801；曲线方程为：I=19838.669C-104.29742，相关系数为：0.9999，对购自环保部标准样品研究所批号为200445，浓度为34.8±2.9μg/L的砷标样进行两次测定，其结果为34.3μg/L和34.1μg/L，相对偏差为0.3%，符合质控要求。

8总结

由以上可知，采用原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法检测砷元素均满足日常方法标准要求，检测的砷数据均较准确，原子荧光法、电感耦合等离子体质谱法测砷的检出限较低，更适合于地表水和地下水中砷的标准要求，而电感耦合等离子体发射光谱法由于检出限较高，对于一般含砷废水和含高浓度砷废水的更适合。

参考文献

[1]水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法（HJ694-2014）.中国环境科学出版社，2014，03.

[2]水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法（HJ776-2015）．中国环境科学出版社，2015，12.

[3]水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法（HJ700-2014）．中国环境科学出版社，2014，05.