Обзор стандарта и область применения
GB/T 22105.1-2008 — авторитетный стандарт метода определения общего мышьяка при контроле качества почвы, в котором для количественного анализа используется атомно-флуоресцентный метод. Данный стандарт применим для определения содержания мышьяка в различных пробах почвы, отличается низким пределом обнаружения и высокой чувствительностью и является распространённым методом экологического мониторинга и аграрно-геологических исследований.
Стандарт состоит из трёх частей; данная часть посвящена непосредственно определению общего мышьяка. По сравнению с традиционным спектрофотометрическим методом атомно-флуоресцентный метод обеспечивает более низкий предел обнаружения и меньший уровень помех, что делает его пригодным для быстрого анализа больших партий проб почвы.
Принцип метода
После разложения царской водкой содержащийся в пробе почвы мышьяк переходит в пятивалентную форму. В кислой среде при добавлении тиомочевины-аскорбиновой кислоты пятивалентный мышьяк восстанавливается до трёхвалентного, который затем реагирует с борогидридом калия с образованием газообразного арсина.
Арсин переносится газом-носителем в атомизатор и в аргоноводородном пламени образует атомы мышьяка в основном состоянии. После возбуждения лампой с полым катодом для мышьяка атомы мышьяка испускают атомную флуоресценцию, интенсивность которой пропорциональна содержанию мышьяка, на основании чего проводится количественное определение.
Реагенты и оборудование
Основные реагенты
- Царская водка: смесь соляной и азотной кислот в соотношении 3:1
- Смешанный раствор тиомочевины и аскорбиновой кислоты: восстановитель, готовится непосредственно перед использованием
- Раствор борогидрида калия: восстановитель, требуется свежеприготовленный раствор
- Стандартный раствор мышьяка: используется для построения градуировочной характеристики
Приборы и оборудование
- Атомно-флуоресцентный спектрометр: с лампой с полым катодом для мышьяка
- Электрическая плитка или микроволновая система разложения: для разложения проб
- Аналитические весы: точность 0,0001 г
Ход анализа
- Разложение пробы: взвешивают 0,2–0,5 г воздушно-сухой пробы почвы, добавляют царскую водку, нагревают для разложения почти до сухости, после охлаждения доводят до метки.
- Восстановительная обработка: отбирают необходимое количество раствора после разложения, добавляют смешанный раствор тиомочевины и аскорбиновой кислоты, выдерживают при комнатной температуре 30 минут.
- Построение градуировочной характеристики: готовят серию стандартных растворов мышьяка и измеряют интенсивность флуоресценции в тех же условиях.
- Измерение пробы: подготовленный раствор пробы вводят в атомно-флуоресцентный спектрометр и регистрируют интенсивность флуоресценции.
- Расчёт результатов: содержание мышьяка рассчитывают по градуировочной характеристике и выражают в мг/кг.
Ключевые параметры и условия
| Параметр | Рекомендуемые условия |
|---|---|
| Отрицательное высокое напряжение | 300–350 В |
| Ток лампы | 60–80 мА |
| Расход газа-носителя | 300–400 мл/мин |
| Температура атомизатора | 200–300 ℃ |
| Концентрация борогидрида калия | 1,0–2,0 % |
Помехи и их устранение
Обычные ионы металлов в почве могут мешать определению мышьяка. Добавление тиомочевины-аскорбиновой кислоты позволяет эффективно устранить помехи от меди, никеля и других элементов. Для проб с высоким содержанием требуется соответствующее разбавление перед измерением.
Внимание: в процессе разложения следует избегать слишком высокой температуры, которая может привести к потерям мышьяка за счёт улетучивания; рекомендуется поддерживать температуру ниже 150 ℃. Кроме того, раствор борогидрида калия необходимо готовить непосредственно перед использованием во избежание его потери активности.
Расчёт результатов и контроль качества
Содержание мышьяка рассчитывают по формуле: ω(As) = (ρ × V) / (m × 1000), где ρ — концентрация, найденная по градуировочной характеристике (мкг/л), V — объём доведения до метки (мл), m — масса пробы (г).
Для каждой партии проб следует выполнять холостой опыт и введение добавок; степень извлечения должна находиться в пределах 90–110 %. Коэффициент корреляции градуировочной характеристики должен быть ≥ 0,999.
Меры предосторожности
- Всю стеклянную посуду необходимо выдерживать в азотной кислоте в течение ночи во избежание загрязнения
- Разложение следует проводить в вытяжном шкафу для предотвращения вредного воздействия кислотных паров
- Стандартный раствор мышьяка необходимо хранить в холодильнике во избежание изменения концентрации
- Перед измерением прибор необходимо прогреть до стабильного состояния
Данный стандарт устанавливает регламентированную процедуру определения общего мышьяка в почве; инженерно-технические специалисты и специалисты по закупкам могут на его основе выбирать подходящие приборы и реагенты, обеспечивая точность и надёжность результатов анализа.