原子吸收分光光度法空心陰極燈一燈多用探討

劉錕，王立亞

（1. 江蘇省金湖縣環(huán)境監(jiān)測站，江蘇金湖 211600； 2. 天津市水文水資源勘測管理中心，天津 300061）

原子吸收分光光度計使用過程中，一般某個元素空心陰極燈只能分析與之匹配的元素［1］。目前原子吸收分光光度計最多可以安裝8只空心陰極燈，但是如果同時測量元素過多，就需更換空心陰極燈，并且需要重新預熱。這就使整個分析過程不連續(xù)，且相對繁瑣。

部分單元素燈的吸收線與其它元素的共振線或非共振線存在譜線重疊現(xiàn)象，合金用作空心陰極燈的制作材料也為一燈多用提供了可能。理論上部分單元素空心陰極燈不僅可以測定被測元素，還可以測定其它元素［2–3］。目前未見相關文獻提出鉀空心陰極燈測定鈉，筆者進行了一燈多用試驗，實現(xiàn)了鉀空心陰極燈測鈉，鋅空心陰極燈測銅。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收分光光度計：TAS–990型，北京普析通用儀器有限責任公司；

鉀、鈉、鋅、銅空心陰極燈：北京曙光明電子光源儀器有限公司；

鈉標準儲備液：1 000 mg／L（不確定度為1%），編號為GSB 07–1257–2000，環(huán)境保護部標準樣品研究所；

銅標準儲備液：1 000 mg／L（不確定度為0.7%），編號為GSB 04–1738–2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；

硝酸：優(yōu)級純；

硝酸銫：分析純；

實驗用水為超純水。

1.2 儀器工作參數

原子吸收分光光度計工作參數見表1。

銅燈和鋅燈之間的工作參數光譜帶寬默認值均一致，而鉀燈和鈉燈之間默認值有較大差異。鉀燈光譜帶寬為2.0 nm，鈉燈光譜帶寬為0.4 nm。實驗時將鉀燈光譜帶寬設置為0.4 nm。

表1 儀器工作參數

1.3 標準曲線繪制

鈉系列標準溶液：質量濃度分別為0.00，0.25，0.50，1.00，1.50，2.00 mg／L。由于最高點吸光度較大，原子吸收分光光計燃燒頭必須偏轉3格測定。

銅系列標準溶液：質量濃度分別為0.00，0.50，1.00，1.50，2.50，5.00 mg／L。

2 結果與討論

2.1 標準工作曲線

用鉀、鈉空心陰極燈測定鈉系列標準溶液，用鋅、銅空心陰極燈測定銅系列標準溶液。將吸光度Y對被測元素的質量濃度X進行線性回歸，線性方程與相關系數列于表2。

表2 線性方程和相關系數

由表2可知，鉀燈測鈉標準曲線的斜率比鈉燈測鈉標準曲線的斜率要大，因此鉀燈測定鈉的靈敏度比鈉燈測定鈉的靈敏度高，且兩者的相關系數均符合要求。鋅燈測銅標準曲線斜率與銅燈測銅的標準曲線斜率非常接近，所以測量靈敏度相差不大，并且兩者的相關系數均符合要求。

除了鉀燈測鈉、鋅燈測銅外，筆者還嘗試用鈉燈在766.5 nm處測鉀，鈣燈在285.2 nm測鎂，鎂燈在422.7 nm測鈣，銅燈在213.9 nm測鋅，鐵燈在279.5 nm測錳，錳燈在248.3 nm測鐵，鎘燈在283.3 nm鉛，鉛燈在217.0 nm測鎘，實驗結果均不理想。在上述試驗中，空心陰極燈在設定的特征譜線條件下均可以尋峰通過，但是進行點火試驗時吸光度卻沒有明顯變化，無法完成分析工作。鈣燈和鎂燈、鉛燈和鎘燈、鐵燈和錳燈、銅燈和鋅燈的工作參數光譜帶寬默認值均一致，而鉀燈和鈉燈之間默認值有較大差異。鉀燈光譜帶寬為2.0 nm，鈉燈光譜帶寬則為0.4 nm［4–7］。

從原理上分析，空心陰極燈內的元素以蒸氣態(tài)從陰極中逸出時受激發(fā)產生極窄的特征譜線。在不同材料的陰極上鑲入不同的金屬材料，就可制成不同的空心陰極燈。鉀元素燈可以測鈉，是因為鉀元素燈里含有鈉元素；鋅元素燈可以測銅，是因為鋅元素燈里含有銅元素。而用鈉燈測鉀、鈣燈測鎂、鎂燈測鈣、銅燈測鋅、鐵燈測錳、錳燈測鐵、鉛燈測鎘、鎘燈測鉛均能尋峰通過，說明這些燈中含有被測元素；但是這些燈在進行點火試驗時吸光度沒有明顯變化，說明這些燈中被測元素的含量極低。鉀燈能夠順利測定鈉是因為鉀燈中的鈉元素含量與鉀元素含量相當，鈉元素以蒸汽形態(tài)從陰極燈中逸出受激發(fā)產生的特征譜線強度滿足能夠滿足分析需要。鉀燈用于測鈉尚未見文獻報道［8–9］。

2.2 質控樣比對結果

用鉀、鈉空心陰極燈測定環(huán)境監(jiān)測標準編號為202814的鈉質控樣；用鋅、銅空心陰極燈測定環(huán)境監(jiān)測標準編號為201121的銅質控樣，測定結果見表3。

表3 質控樣比對結果

由表3可知，同一個質控樣鉀燈測鈉和鈉燈測鈉測量結果之間無明顯差異；而鉀燈測鈉、鈉燈測鈉測量結果與質控樣標稱值差異較大，但在合格范圍之內。鋅燈測銅和銅燈測銅測量結果之間差異很小；鋅燈測銅、銅燈測銅測量結果與質控樣標稱值差異較小，在合格范圍之內。從質控樣分析結果來看，銅燈測銅優(yōu)于鋅燈測銅。

原子吸收法檢測鉀、鈉存在較大的干擾或誤差，分析過程中試劑、環(huán)境的污染是造成鉀、鈉空心陰極燈測定鈉質控樣結果偏高的直接原因。

2.3 精密度試驗

用鉀空心陰極燈連續(xù)測定編號為202814的鈉質控樣6次，用鋅空心陰極燈連續(xù)測定編號為201121的銅質控樣6次，測定結果列于表4。

表4 精密度結果（n=6）

由表4可知，鉀空心陰極燈測定鈉的相對標準偏差為0.47%，鋅空心陰極燈測定銅的相對標準偏差為0.53%，表明測量精密度良好。

用鉀空心陰極燈連續(xù)測定編號為202814的鈉質控樣6次，測量結果均在質控樣標稱值范圍之內。用鋅空心陰極燈連續(xù)測定編號為201121的銅質控樣6次，測量結果均在質控樣標稱值范圍之內。

2.4 加標回收試驗

取1 mL 100 mg／L的鈉標準溶液和99 mL 0.747 mg／L的鈉質控樣，定容至100 mL。鈉加標量為100 μg，鈉質控樣量為73.95 μg，鈉加標樣品測定值為173.8 μg。取100 mg／L的銅標準溶液1 mL和1.23 mg／L的銅質控樣99 mL，定容至100 mL。銅加標量為100 μg，銅質控樣量為121.7 μg，銅加標樣品測定值為225 μg。加標回收試驗結果列于表5。由表5可知，鉀空心陰極燈測定鈉元素加標回收率為99.8%，鋅空心陰極燈測銅元素加標回收率為103%。鉀空心陰極燈測定鈉加標樣品濃度略低于理論加標濃度，回收率為99.8%，符合加標回收率90%～110%范圍要求。鋅空心陰極燈測定銅加標樣品濃度略高于理論加標濃度，回收率為103%，符合加標回收率90%～110%范圍要求。

表5 加標回收試驗結果

3 結語

鉀空心陰極燈可以測鉀元素和鈉元素、鋅空心陰極燈可以測鋅元素和銅元素。鈉空心陰極燈則不可以測鉀元素，鈣空心陰極燈不可以測鎂元素，鎂空心陰極燈不可以測鈣元素，銅空心陰極燈不可以測鋅元素，鐵空心陰極燈不可以測錳元素，錳空心陰極燈不可以測鐵元素，鎘空心陰極燈不可以測鉛元素，鉛空心陰極燈不可以測鎘元素。這些燈中被測元素的含量極低，所以不能夠一燈多測。

一燈多用可以不需要拆裝空心陰極燈，省略空心陰極燈的預熱步驟，節(jié)省了時間，提高了工作效率。鉀燈測鈉、鋅燈測銅質控樣結果均合格，一燈多用在環(huán)境監(jiān)測工作中是可行的。

［1］ 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002: 353，371，413–414.

［2］ 陳江，劉慧，凌立峰.原子吸收一燈多用技術在環(huán)境樣品分析中的應用［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，2008，18(1): 24–25.

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