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砷是自然界中廣泛存在的類金屬元素,其化合物具有顯著的毒性。長期飲用含砷超標的水可導致皮膚損傷、心血管疾病乃至多種癌癥。因此,準確測定水體中的砷含量,是保障飲用水安全和評估水環境質量的重要環節。目前,國內外已建立了多種成熟的檢測方法,以下介紹其中三種應用較為廣泛的技術路徑。 1、原子熒光光譜法 原子熒光光譜法是當前水質砷檢測中應用最為普遍的方法之一,我國環境保護標準《水質 汞、砷、硒、鉍和銻的測定 原子熒光法》(HJ 694-2014)對此作出了明確規定。該方法的原理基于氫化物發生進樣技術:樣品經預處理后,其中各種形態的砷均被轉化為三價砷,加入硼氫化鉀或硼氫化鈉后,三價砷與還原劑反應生成氣態氫化砷(砷化氫),借助載氣將氫化砷導入原子化器進行原子化。在砷高強度空心陰極燈的激發下,基態砷原子受光輻射躍遷至激發態,當激發態電子返回基態時發射出特征波長的熒光。熒光強度與溶液中砷的濃度在一定范圍內呈正比關系,據此可進行定量測定。 該方法靈敏度高,砷的檢出限可達0.3 μg/L,測定下限為1.2 μg/L。其操作相對簡便,可同時測定砷、汞、硒、銻、鉍等多種元素,適用于地表水、地下水、生活污水及工業廢水中砷的溶解態和總量的測定。由于檢出限遠低于我國生活飲用水衛生標準中砷的限值(10 μg/L),原子熒光光譜法完全滿足日常監測的需求。 2、二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法 二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法是一項經典的傳統檢測方法,國家標準《水質 總砷的測定 二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法》(GB/T 7485-1987)對該方法作出了規范。該方法的基本原理是:在碘化鉀和氯化亞錫的存在下,用金屬鋅將樣品中的砷還原為砷化氫氣體,砷化氫與二乙基二硫代氨基甲酸銀的吡啶或三乙醇胺溶液反應,生成紅色膠態銀。反應完成后,在波長530 nm處測定溶液的吸光度,根據吸光度值從標準曲線上查得砷含量。 該方法不需要昂貴的儀器設備,一般實驗室均具備分光光度計即可開展測定。當取樣體積為50 mL時,可測上限濃度為0.50 mg/L。對于濃度較高的樣品,可通過適當稀釋后測定。雖然該方法的靈敏度不及原子熒光法和質譜法,但因其設備投入低、操作成本小,在基層環境監測站和常規水質分析中仍有廣泛應用。需要指出的是,該方法檢測步驟相對繁瑣,且對操作人員的技術要求較高。 3、電感耦合等離子體質譜法 電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)是近年來發展迅速的多元素同時分析技術,我國環境保護標準《水質 65種元素的測定 電感耦合等離子體質譜法》(HJ 700-2014)對該方法作出了明確規定。該方法將樣品以霧化形式引入電感耦合等離子體源中,在高溫等離子體作用下,樣品被充分解離并離子化,產生的離子經質譜儀按質荷比進行分離和檢測。砷作為其中一種目標元素,通過其特征質荷比予以識別和定量。 ICP-MS法的突出優勢在于靈敏度極高,砷的檢出限可達0.005 μg/L,遠優于原子熒光法和分光光度法。該方法可同時測定水樣中數十種金屬和類金屬元素,適用于地表水、地下水、生活污水及低濃度工業廢水等各類水體。對于成分復雜的樣品,ICP-MS法較原子熒光法具有更強的抗干擾能力和更寬的線性范圍。然而,該方法的儀器設備昂貴、運行維護成本較高,一般僅在省級以上環境監測中心和大型科研機構配備使用。
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