【探讨】原子荧光光度法测定水中砷影响因素

砷，是一种非金属元素，在化学元素周期表中位于第4周期、第VA族，原子序数33，元素符号As，砷主要以化合物的形式存在，主要有As+3和As+5两种，且As+3比As+5毒性更强。人体在接触到砷化合物后，可通过皮肤直接吸收，也可以通过呼吸道进入人体，如果砷化合物在人体内长期累积，会对人体造成一系列危害。水中砷污染主要来源于含砷矿物的开采 、冶炼 ，使用砷或砷化合物作原料的化工生产、化学制药、农药生产的过程产生的废水和废渣。原子荧光光度法具有原子吸收和原子发射光谱两种技术的优势 ，是一种优良的痕量分析技术 。目前原子荧光光度法已成为测定砷的标准方法。 

一、实验原理

本文中砷的分析方法采用《水质 砷的测定 原子荧光光度法》SL327.1-2005。因为在酸性介质中As+3易与硼氢化钾反应生成AsH3气体，而As+5则不能，因此我们在砷样品中加入硫脲－抗坏血酸溶液把 As+5还原成As+3，保持样品中砷的价态的一致，另外硫脲本身还对Cu、Co、Ni等离子有掩蔽作用，抗坏血酸还能起到了稳定作用，再以硼氢化钾作为还原剂，在氢化物发生系统中生成砷化氢 （AsH3）气体。

砷化氢借助载气（氩气）和反应中产生的氢气进入原子化器，在石英炉芯内氢气被点燃形成氩—氢火焰，砷化氢在氩—氢火焰中原子化，分解为原子态砷。

氩－氢火焰中的砷原子在吸收砷空心阴极灯发射的激发光源后从基态原子跃迁到激发态，处于激发态的原子寿命十分短暂，当它去激发回到较低能态或者基态时，多余的能量就会以光辐射的方式释放出去，此时发出光就被称为原子荧光，荧光强度的强弱与样品中待测元素的含量成正线性关系，通过测量荧光强度就可确定样品被测元素的含量。

二、影响因素试验

1.盐酸纯度的影响

在常用的三种酸（盐酸、硝酸和硫酸）中，硝酸和硫酸均为氧化性酸，氧化性酸不利于砷元素被还原，使用它们将降低测定的灵敏度，所以反应介质一般用盐酸溶液较好。由于原子荧光光度计属于痕量检测仪器，而检测所用的盐酸会不同程度地含有可检测到的元素，因此纯度不同的盐酸会产生不同的背景干扰，本文在使用原子荧光纯的盐酸与分析纯的盐酸进行比对实验中得出，使用分析纯盐酸绘制的工作曲线与标样测试结果均不合格，而原子荧光纯盐酸则表现优异， 因此在原子荧光分析中酸的纯度对实验结果有较大影响，在实际分析中应当选择纯度高的盐酸进行测定。

2.还原剂浓度的影响

硼氢化钾作为体系中氢化反应发生的还原剂，对测定的灵敏度、准确度和稳定性有较大影响，而且硼氢化钾只能在碱性条件下保持稳定，在中性或者酸性条件下易分解或者与酸发生反应，因此在配制硼氢化钾溶液时应当先加入氢氧化钠使溶液呈碱性，以保持硼氢化钾的稳定性，氢氧化钠的浓度不易过高（氢氧化钠浓度为0.5%），否则会降低反应体系的酸度，使生产的AsH3 气体减少，降低仪器检测的灵敏度。

实验表明当硼氢化钾溶液的质量浓度为2.0%时样品已达到最高的荧光值，浓度再提高样品的荧光值增加不是很明显，说明2.0%的硼氢化钾已经能够完全还原样品中的As+3，浓度再高也只会产生过量的氢气，引起背景值的升高。而硼氢化钾浓度过低时则会导致氢化反应速率慢或者不能完全还原样品中的As+3，导致生成的AsH3气体减少，会出现样品的荧光值偏低，降低仪器的灵敏度和准确度，最终也会导致测试结果偏低。

3.温度的影响

温度是影响氢化反应的主要因素，温度过低，氢化反应的速度、效率降低，测量稳定性变差，温度过高，氢化反应加剧，样品不稳定，还原剂易分解，同样导致测量稳定性变差。因此我们在4个不同的温度条件下（10℃、15℃、20℃、25℃）进行比对实验，实验结果表明：在10℃时砷标液的荧光强度明显偏低，标样测试结果不合格，说明氢化反应的速率较低，影响AsH3生成；25℃时砷标液的荧光强度开始偏高，标样测试结果偏高且接近证书给定不确定度上限，说明氢化反应速率开始变大，样品变得不够稳定；在15℃与20℃时砷标液的荧光强度较为适中，且线性良好，但15℃时的标样测试结果偏低，而20℃时标样测试结果接近真值，因此我们在对水中砷进行测定时，气温应控制在15-25℃之间，在20℃时测定的数据准确度较高。