文档介绍：原子荧光光谱技术在水环境监测中的应用综述
张延作者简介:张延(1976-),男,安徽芜湖人,高级工程师,硕士,从事水环境监测与评价及其技术研究。
(安徽省水文局合肥 230022)
摘要:探讨了原子荧光光谱技术的基本原理及其监测方法的研究与发展。对元素的单独测定、多种元素同时测定、元素形态分析及原子荧光与其它检测手段联用技术在环境水样分析中的应用情况分别展开述评。
关键词:原子荧光光谱;水环境监测;应用综述
概述
1964年美国的Winefordner和英国Vickers教授的研究小组[1]就提出了原子荧光光谱分析法(AFS),并认为该方法有可能发展成为痕量元素分析的有力武器。1974年,Tsuji和Kuga把氢化物发生进样技术与无色散原子荧光分析技术相结合[2],首次实现了氢化物发生-原子荧光光谱(HG-AFS)分析。经过四十多年的发展,原子荧光光谱分析法成为原子光谱法中最富活力的领域之一,新技术、新器件和信息和数据处理的发展,更好地推动了原子荧光光谱技术的进步,目前可测元素已扩大到11种(包括砷、汞、硒、铅、锑、铋、碲、锡、锗、锌、镉),越来越受到环境保护、卫生防疫、地质勘探等部门分析人员的重视和应用。
原子荧光光谱(AFS)的基本原理
原子蒸气吸收特定波长的光辐射的能量而被激发,受激原子在去激发过程中发射出一定波长地光辐射称为原子荧光。其产生过程可用下列方程式来表示[3]。
M + hν→M*→M + hν
式中M为基态原子,h为普朗克常数,ν为光的频率,M*为激发态原子。
利用上述物理现象发展起来的分析方法即原子荧光光谱法。
氢化物发生(HG)进样技术基本原理
Tsujii和Kuga首次实现了HG-AFS的联用,是分析技术的重大突破。砷、锑、铋、锗、硒等元素在常温下与还原剂反应形成气态氢化物,可与大量基体分离,大大降低了基体干扰。首先,酸化过的样品溶液中的砷、铅、硒、锑等元素与还原剂(一般为硼氢化钾或硼氢化钠)反应在氢化物发生系统中生成氢化物[3]:
KBH4+3H2O+H+=H3BO3+K++8H*+Em+=EHn+H2(气体)
式中Em+代表待测元素,EHn为气态氢化物(m可以等于或不等于n)。
HG-AFS技术在水环境监测中的研究与应用进展
环境水样中待测元素的单独测定
以下着重介绍环境水样中砷、汞、铅、硒4种元素的测定。上述4种元素的HG-AFS测定技术已成为水利行业的测定地表水和地下水的标准方法[4],生活饮用水的国标方法中4种元素也推荐使用HG-AFS法测定[5],完全满足目前我国水环境监测工作的需要。
砷的测定
地表水、地下水受砷的环境污染事件时有发生。全球有5000多万人口正面临着地方性砷中毒的威胁,亚洲地区的孟加拉国、印度等国砷污染尤其严重[6][7]。[8]。
环境水样中砷的测定方法现在已十分成熟,一般水样使用硝酸或硫酸等强酸湿法消解,盐酸、硫酸、硝酸和高氯酸浓度可在2%~30%内变化。在一定的酸度下,再加入硫脲(必要时可加入抗坏血酸,以消除某些金属元素的干扰),硫脲作为还原剂可将As5+还原为As3+,As3+与KBH4作用生成气态氢化物(AsH3),被原子荧光仪测定。生活饮用水国标方法(GB5750-