低浓度有机酸介质中锑与氯离子协同增强铋的光化学蒸气生成机制研究

本研究针对传统光化学蒸气生成（PVG）技术中有机酸消耗高、效率低的问题，创新性地在0.05%甲酸（FA）和0.3%乙酸（AA）超低浓度介质中，通过Sb(III)和Cl? 的协同作用显著提升铋（Bi）的PVG效率至46%，结合ICP MS实现0.1 ng L?1 检测限。Fe(III)的引入加速了有机酸光解动力学，并首次发现(CH3 )3 Bi和(CH3 )3 Sb的生成，为环境水体痕量Bi分析及光化学行为研究提供了新范式。

　　

在环境监测和地质化学领域，铋（Bi）作为一种典型的重金属，其痕量检测对评估生态风险至关重要。然而，传统光化学蒸气生成（PVG）技术面临两大瓶颈：一是依赖高浓度有机酸（如1-50%甲酸），导致试剂浪费和污染风险；二是Bi的PVG效率普遍低下，尤其在低浓度介质中转化率不足。更棘手的是，自然界中Bi常与同主族的锑（Sb）共存，但两者在光化学过程中的相互作用机制尚未阐明。

针对这些挑战，中国的研究团队在《Microchemical Journal》发表了一项突破性研究。该团队创新性地构建了含0.05%甲酸（FA）和0.3%乙酸（AA）的超低浓度反应体系，首次揭示了Sb(III)与Cl^?
的协同增强效应：二者通过消耗紫外光激发的氧化性自由基（如·OH），将Bi的PVG效率提升至46%。研究采用电感耦合等离子体质谱（ICP MS）作为检测手段，结合流动注射光化学反应系统，通过紫外-可见分光光度计（UV-vis）和气质联用仪（GC-MS）解析反应机制。

关键实验技术

1. 流动注射-PVG系统：集成紫外光反应器与气液分离装置，实现连续进样

2. ICP MS检测：LabMS 3000型仪器，检测限达0.1 ng L^?1

3. 自由基捕获技术：证实Sb(III)/Cl^?
   对·OH的清除作用

4. 挥发性产物鉴定：GC-MS检测到三甲基铋（(CH₃
   )₃
   Bi）和三甲基锑（(CH₃
   )₃
   Sb）

Efficient PVG of Bi in low concentration LMWOAs medium
研究发现，在0.05% FA/0.3% AA介质中，4.0 mg L^?1
Sb(III)与20.0 mg L^?1
FeCl₃
（以Fe计）组合可使Bi转化率较单一体系提高3倍。Fe(III)通过芬顿反应加速有机酸光解，而Sb(III)与Cl^?
形成[SbCl₄
]^?
络合物，竞争性消耗·OH自由基。185 nm和254 nm紫外光均能有效驱动反应，但前者更利于产生水合电子（e_(aq)
^?
）。

Conclusion
该研究实现了三个重要突破：一是将有机酸用量降低百倍，建立绿色分析方法；二是阐明Sb-Bi的光化学耦合机制，填补了主族元素相互作用的理论空白；三是首次证实环境浓度下Bi可甲基化为挥发性有机金属化合物。应用于自然水样检测时，加标回收率达102-110%，相对标准偏差（RSD）仅2.3%。这些发现不仅为痕量Bi检测提供了新方案，更对理解自然水体中重金属的光化学迁移转化具有启示意义。

研究团队特别指出，Sb(III)的介导作用可能普遍适用于其他主族元素（如砷、碲）的PVG过程，这为发展新型多元素协同检测技术指明了方向。国家自然科学基金（41973019）和四川省科技计划项目（2023JDRC0005）为本研究提供了支持。