摘要 作为美国环保局工业废水中微量汞的分析方法，1631E在水质监管中的应用普及率近年来不断增长，基于这种分析方法，人们发展了多种汞测试仪，并用于满足质量控制的要求。尽管最初设计是从样品中直接冲洗汞，但目前几乎所有基于1631E的痕量水银分析仪都采用了连续流动分析技术。本文介绍了一款采用美国环保局1631E方法的自动化直接冲洗汞的痕量汞分析仪。
依据美国环保局1631E方法[1]，对于汞的分析重点是监测废水中汞含量在美国环保局水质认证(WQC)的最低水平。1631E方法中Hg的检测范围是0.5 ng/L到100 ng/L。但监测废水中低至0.5 ng/L的Hg却并不容易。实际上，分析测试中的每一个步骤，包括样品收集和传输，都必须非常小心以确保该方法能有效地分析汞的含量。因此，美国环保局1631E和1669方法[2]都涵盖了针对每个步骤的具体指示和建议，以减少样品的污染，进一步提高结果数据的质量。针对本文的目标，作者着重强调了美国环保局1631E方法中运用的分析技术。总的来说，样品用一氯化溴(BrCl)氧化，可将样品中的汞元素全部转化为可溶于水的无机离子状态(Hg2+)，当样品完全氧化后，将其与盐酸羟胺反应(HONH3Cl)。盐酸羟胺是一种温和的还原剂，可以破坏自由卤素。反应之后将样品进一步用二氯化锡(SnCl2)还原，使汞元素转化为汞单质(Hg0)，利用其挥发性可以将其轻松地从溶液中分离出来，汞元素利用黄金捕集实现分离和浓缩。接下来，利用热解吸的方法将汞元素从黄金上释放出来，在最优化的腔体中利用原子荧光光谱法进行检测。
美国环保局1631E方法特别强调了汞元素分析中的两套系统：鼓泡系统(图1)和流动注射系统(图2)。鼓泡系统直接将反应后的样品中汞元素通过蒸汽提取出来。相对的，流动注射系统中样品在连续流动的系统中反应，通过气液分离装置将汞元素提取出来。在1631E方法中具体提到，鼓泡系统是人工操作的，只适用于简单样品分析，而流动注射系统的自动化可以实现高通量分析;流动注射技术是使许多分析实现自动化的重要技术，然而，尽管这种技术具有一定优势，但当分析方法中需要气液分离时，直接利用鼓泡系统分离还是最有效的。自动化鼓泡系统RA-3000F Gold+汞分析器(NIppon Instruments Corp., College Station, TX)，是基于1631E方法而开发出来的更简便、更高效的汞分析装置。该系统具备直接清洗技术的高效、简便功能，同时兼具了流动注射系统的高自动化和高分析通量的性能。
1 操作流程
RA-3000F Gold+的操作均严格遵照美国环保局1631E方法中的标准。测试者通过自动试剂添加模块将反应试剂直接加入样品中。该模块可以精确地控制加入样品瓶的体积，当反应试剂加入之后，该系统从上端将样品瓶封闭。之后，直接将溶液中的汞吹扫出来，通过黄金捕集。当汞完全转移到黄金上，再通过热解吸的方式将汞释放到最优化的腔体中，使用原子荧光光谱检测(图3)。当每一个样品分析完成后，盖子和探针会自动清洗，以备下次样品的分析。该过程通过软件控制，按序列分析所有的样品。
2 结果
结合自动鼓泡系统的RA-3000F Gold+运用了十分简单的方法。由于直接吹扫的方法比流动注射气液分离器的效率更高，所以分析者只需要5 mL的分析样品。得益于样品体积的减少和电脑控制试剂的加入，反应试剂的用量比流动注射分析方法降低80%，实现了无损耗分析。RA-3000F Gold+符合美国环保局1631E方法严格的质量控制标准。图4显示了典型的校正曲线的峰响应信号。分析者软件的质量控制报告包含了1631E方法样品质量控制的所有标准。表1显示了一个利用RA-3000F Gold+采集的质量监测数据。所有质量控制样品均符合规定的验收标准。
3 结论
RA-3000F Gold+ 模块使基于1631E的废水中汞分析方法更简化，并有效地降低了反应试剂的使用量，减少浪费，其分析过程完全符合1631E方法。自动鼓泡系统的其他关键技术还包括：为保证流速稳定的质量流动控制，用于消除流路中可能出现的汞污染的在线黄金滤膜，能够自动实现质量控制的1631E软件，以及自动加入盐酸羟胺的装置。
总之，与采用流动注射法分析汞元素相比，自动鼓泡系统应用于1631E方法更具优势。RA-3000FGold+汞分析模块提供了更简便的操作，更低的样品体积，更少的试剂和浪费，提高了工作效率，发展了一种基于1631E方法的简便、环境友好的汞分析测试技术。
参考文献：
[1] Method 1631E, Mercury in Water by Oxidation, Purge and Trap, and Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectrometry; U.S.Environmental Protection Agency, Office of Water, Office ofScience and Technology, Engineering and Analysis Division(4303), Washington, DC; Aug 2002.
[2] Method 1669, Method for Sampling Ambient Water forDetermination of Metals at U.S. EPA Ambient Criteria Levels;U.S. Environmental Protection Agency, Office of Water, Officeof Science and Technology, Engineering and Analysis Division(4303), Washington, DC; Apr 1995 with Jan 1996 revisions.
作者简介
Mr. Gray is Product Manager, Nippon Instruments North America, 1511 Texas Ave. S. #270, College Station, TX 77840, U.S.A.;tel.: 877-247-7241; fax: 979-774-3807; e-mail: jasong@hg-nic.us. The author thanks the following groUPS for their input,commentary, and evaluations: Test America (North Canton, OH, U.S.A.), U.S. EPA Region IV (Athens, GA, U.S.A.), and Florida DEP (Tallahassee, FL, U.S.A.).
