便携式原子荧光光谱法现场测定自然水体中总溶解无机砷的技术开发与应用

为解决传统实验室分析方法在复杂水体基质干扰、时空延迟及便携性不足等问题，研究人员开发了基于流动注射-氢化物发生原子荧光光谱法(FI-HG-AFS)的现场监测系统，实现了自然水体中总溶解无机砷(TDIAs)的连续自动化检测。该系统通过优化As(Ⅴ)预还原反应动力学参数，结合在线过滤、酸化和单点校准流程，检出限低至0.005 μg/L，抗基质干扰回收率达97.8%–107.8%，成功应用于泉州湾晋江口的长期现场监测，为水环境砷污染防控提供了创新技术支撑。

　　

砷作为地壳中广泛分布的剧毒元素，在自然水体的存在形式——尤其是高毒性的无机砷As(Ⅲ)和As(Ⅴ)——可通过食物链富集引发皮肤病变、神经损伤等健康威胁。尽管实验室检测技术如原子吸收光谱(AAS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等已较成熟，但其笨重的设备和复杂的样本转运流程难以满足复杂水体环境的实时监测需求。现有现场检测方法如比色法易受磷酸盐等共存离子干扰，纳米材料传感器稳定性不足，而电化学法则面临电极界面易污染的困境。

针对这一技术瓶颈，自然资源部第四海洋研究所（First Institute of Oceanography, MNR）的研究团队在《Talanta》发表研究，创新性地将流动注射技术、水电解氢发生装置与模块化减震设计相结合，开发出全球首套可实现32小时连续运行的便携式TDIAs现场监测系统。该系统通过优化3%(v/v)盐酸介质中As(Ⅴ)预还原温度(95°C)和时间(120s)，使As(Ⅴ)转化效率达98.6%；采用电解氢替代传统硼氢化钾，既提升原子化稳定性又降低酸性试剂消耗。关键技术还包括：在线过滤模块消除颗粒物干扰、环境适应性设计保障设备在运输振动/高湿度下的稳定性，以及单点校准流程简化现场操作。

参数研究显示，在载气流量400 mL/min、原子化器高度8 mm条件下，系统对1.0 μg/L As(Ⅲ)的检测荧光强度达1,200 a.u.，信噪比(S/N)提升3.2倍。方法学验证中，自来水、湖水和海水样本的加标回收率稳定在97.8%–107.8%，相对标准偏差(RSD)仅0.6%–7.3%，证实其卓越的抗基质干扰能力。实际应用环节，团队在泉州湾晋江口开展的32小时连续监测中，成功捕获到潮汐作用导致的砷浓度波动(0.12–0.58 μg/L)，日均检测频次达50次，远超传统实验室吞吐量。

该研究的突破性在于：首次实现HG-AFS技术的现场化应用，其0.005 μg/L的检出限优于现行国标HJ 91.2–2022要求；模块化设计解决了便携设备在原子荧光光路加固、密封防潮等方面的工程难题；建立的在线预还原流程有效防止了砷形态氧化，为复杂水体砷污染预警提供了可靠工具。研究团队指出，该系统可进一步拓展至其他氢化物元素(如汞、硒)的现场检测，对推动我国《GB/T 5750.6–2023》标准中现场检测方法的补充具有重要实践意义。