PD ISO TS 17379——水质 硒的测定 氢化物发生原子荧光光谱法与原子吸收光谱法(第1、2部分)

Water Quality — Determination of Selenium — Part 1: HG-AFS; Part 2: HG-AAS(BSI 发布的技术规范,2013 年发布)

📐 PD ISO/TS 17379 是英国标准协会(BSI)发布的《水质——硒的测定》系列技术规范,其第 1 部分采用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS),第 2 部分采用氢化物发生-原子吸收光谱法(HG-AAS)。硒是环境与健康领域备受关注的微量元素:适量硒为人体必需营养元素,过量则具有毒性。因此,对饮用水、地表水、地下水及工业废水中硒含量的准确测定,是水质监测、环境评价与饮用水安全的重要环节。本系列由 BSI 技术委员会 EH/3/2(物理化学与生化方法)负责制定,2013 年 7 月发布。

💡 两法均基于「氢化物发生」这一前处理原理:将样品中的硒转化为气态硒化氢(H₂Se),再以原子荧光或原子吸收方式进行检测。氢化物发生既实现了待测物与基体的分离,又大幅提高了进样效率,是测定痕量硒的高灵敏度手段。

一、标准适用范围与基本框架 📌

PD ISO/TS 17379 适用于水中硒含量的测定,尤其针对痕量级硒的检测。第 1 部分(HG-AFS)规定了采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定硒的原理、干扰、试剂与标准溶液、仪器装置、样品处理、分析步骤、结果计算与精密度;第 2 部分(HG-AAS)规定了采用氢化物发生-原子吸收光谱法测定硒的相应内容。第 2 部分取代了已废止的 BS 6068-2.45:1993。

分部标准编号检测原理典型适用
第 1 部分PD ISO/TS 17379-1:2013氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)痕量硒、低基体水样、高灵敏度需求
第 2 部分PD ISO/TS 17379-2:2013氢化物发生-原子吸收光谱法(HG-AAS)常规水质监测、中等浓度范围
⚠️ 硒的化学形态多样(亚硒酸盐、硒酸盐、有机硒等)。两法在测定前通常需对样品进行消解与预还原处理,将不同形态的硒统一转化为可被氢化物发生的形态,否则可能低估总硒含量。

二、测定原理 🔧

两法的共同核心是氢化物发生。在酸性介质中,样品中的硒(IV)与硼氢化钠(NaBH₄)或硼氢化钾反应,生成气态硒化氢(H₂Se):

Se(IV) + NaBH₄ + H⁺ → H₂Se↑ + 副产物

生成的 H₂Se 由载气(如氩气)引入原子化器。在 HG-AFS 中,H₂Se 在氢氩火焰或电热石英管中被原子化,硒原子受激发后发射特征荧光,荧光强度与硒浓度成正比;在 HG-AAS 中,H₂Se 被热分解为原子态硒,通过测量特征谱线(如 196.0 nm)的吸光度进行定量。两种方法均以标准曲线法定量。

✅ 氢化物发生技术的关键优势在于:硒化氢从液相基体中分离出来,显著减少了基体干扰,同时将绝大部分硒以气体形式定量输送到原子化器,从而获得极高的灵敏度与较低的检出限。

三、干扰及其消除 🔥

氢化物发生-原子光谱法测定硒时,干扰主要来自共存金属离子与挥发性氢化物形成元素。常见干扰因素包括:

  • 过渡金属离子:铜、镍、钴、铁等会与硼氢化物反应或催化 H₂Se 分解,降低发生效率。
  • 其它氢化物形成元素:砷、锑、铋、碲等也能生成气态氢化物,可能产生光谱干扰或基体效应。
  • 氧化性物质与高盐基体:高浓度氧化剂会消耗还原剂,高盐会改变反应动力学与雾化效率。
  • 酸度控制:氢化物发生对酸度敏感,需严格控制反应酸度以获得稳定的发生效率。

为消除上述干扰,标准规定了试剂纯化、掩蔽剂使用、酸度调节、载气流量优化与基体匹配等措施,并要求在方法验证时考察加标回收率与精密度。

四、试剂、仪器与测定流程 🔩

测定所需的主要试剂包括:硒标准储备液与工作标准溶液、硼氢化钠(或硼氢化钾)还原剂溶液、酸(如盐酸)、抗干扰掩蔽剂、以及用于配制标准溶液的基体匹配溶液。仪器方面,HG-AFS 需配备氢化物发生-原子荧光光谱仪,HG-AAS 需配备氢化物发生-原子吸收光谱仪(或带石英原子化器的 AAS)。

典型测定流程为:样品采集与保存 → 消解/预还原 → 调节酸度 → 氢化物发生 → 原子化与检测 → 以标准曲线定量 → 计算并报告结果。整个流程应包含试剂空白、平行样与质控样,以确保结果可靠性。

🚨 硒化氢(H₂Se)具有强烈毒性,操作应在通风橱中进行,并确保尾气经处理后排空。硼氢化钠与酸反应剧烈,配制还原剂溶液时应缓慢加入并充分冷却,防止飞溅与气体积累。

五、工程实践应用要点 🛠️

  • 🔍 方法选择:痕量硒、低基体水样优先选用 HG-AFS;常规监测、中等浓度样品可选用 HG-AAS;两者均需严格进行基体干扰评估。
  • 🔧 样品前处理:正确消解与预还原是总硒测定的前提,应针对不同水样基体建立相应前处理程序。
  • 📊 质量控制:每批分析应包含试剂空白、平行双样、标准曲线与有证标准物质(CRM),控制加标回收率在规定范围。
  • 📋 数据报告:结果以硒的质量浓度表示,报告检出限、测定范围与精密度,必要时注明样品预处理方式。

六、常见问题解答 ❓

❓ 问:HG-AFS 与 HG-AAS 有何区别?
答:两者均以氢化物发生为基础,区别在于检测器:HG-AFS 测量硒原子的特征荧光,灵敏度高、背景低;HG-AAS 测量特征谱线的吸光度,设备普及度高、适用范围广。
❓ 问:为何需要预还原处理?
答:水中硒多以 Se(IV) 与 Se(VI) 形态存在,而氢化物发生对 Se(IV) 有效。预还原将 Se(VI) 转化为 Se(IV),才能准确测定总硒。
❓ 问:哪些基体会干扰测定?
答:铜、镍、钴、铁等过渡金属离子及砷、锑、铋等氢化物形成元素均可能干扰,需通过掩蔽、酸度控制与基体匹配加以消除。
🔍 问:第 2 部分取代了哪个旧标准?
答:PD ISO/TS 17379-2:2013 取代了已废止的 BS 6068-2.45:1993,后者为旧版水质硒测定方法。
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