原子吸收分析方法及其環(huán)保應(yīng)用

紀(jì)媛媛

（安徽省淮北市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，安徽 淮北235000）

1 原子吸收分析簡介

火焰原子吸收光譜法的誕生可以追溯到1955年的原子吸收光譜分析論文的發(fā)表。10年之后，威尼斯在原子吸收分析中加入了氧化亞氮-乙炔火焰，為原子吸收尋找出了新的研究之路。從此，原子吸收分析進(jìn)入了快速發(fā)展與基礎(chǔ)應(yīng)用階段。

此外，1968年，馬斯曼爐得到推廣與發(fā)展；1970年，世界首臺石墨爐原子吸收器由美國PE 公司推出；1990年，石墨爐原子吸收光譜分析正向成熟邁進(jìn)；1994年，原子吸收光譜器可對4～6個原子同時測定，該儀器由美國PE公司研發(fā)；1997年，針對30個元素分析的原子吸收光譜儀器由Leeman Labs公司研發(fā)。

在國內(nèi)，我國關(guān)于原子吸收光譜分析的研究比較晚。原子吸收光譜法首先在國內(nèi)得到介紹是由張展霞、黃本立在1963年開始的。試驗型原子吸收光譜儀器則由吳建照在1965年組裝。微機(jī)化原子吸收光譜儀器在上世紀(jì)80年代才開始，90年代則將計算引入，如AS-986原子吸收分光光度計。

2 原子吸收光譜分析應(yīng)用

原子吸收分析具備分析元素多、靈敏度高、精度好、選擇性強(qiáng)等特點(diǎn)，在各領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如金屬化學(xué)形態(tài)分析、有機(jī)物分析、元素分析、理論研究等。

（1）理論研究。物理化學(xué)實(shí)驗常應(yīng)用原子吸收，測定物質(zhì)基本性能，比如蒸汽壓、溶解度、光譜線輪廓、解離能、擴(kuò)散系數(shù)。

（2）元素分析。在環(huán)保、商檢、質(zhì)檢、大專院校、農(nóng)業(yè)、疾控、科研單位、工業(yè)、冶金、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，都應(yīng)用了原子吸收分析。

（3）有機(jī)物分析。主要采取間接法，如有機(jī)物維生素C（Ni）、氨基酸（Cu）、醇類（Cr）、8-羥基喹啉（Cu）、含鹵素的有機(jī)物（Ag），在和金屬元素間的化學(xué)計量反應(yīng)后，便能測得。比如，在金屬離子和有機(jī)化合物絡(luò)合后，就對絡(luò)合物內(nèi)金屬做測定，便得到有機(jī)物。

（4）金屬化學(xué)形態(tài)分析。在液相色譜分離之后，有機(jī)化合物如烷基汞、烷基錫、烷基鉛等都可在聯(lián)用色譜-原子吸收后測定。

3 原子吸收光譜分析中參數(shù)概念

3.1 供電方式和燈電流大小

空心陰極燈是原子吸收分析的光源，共振線為銳線光源。燈電流大小與發(fā)射譜線強(qiáng)度有聯(lián)系，脈沖供電與非脈沖供電是常用的供電形式。

3.2 狹縫寬度與光譜通帶

測定準(zhǔn)確度、靈敏度、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性都與狹縫寬度大小有關(guān)。分光器線色倒數(shù)與狹縫寬度決定單色器光譜通帶，公式為：

式中：狹縫寬度為S；分光器線色散率倒數(shù)為D；光譜通帶寬度為Δλ。

3.3 火焰類型與乙炔流量

2300℃是空氣-乙炔火焰最高溫，主要火焰類型有：富燃性火焰，1.7L／min《乙炔流量，溫度低，黃色發(fā)亮；氧化焰，1.3～1.7L／min乙炔流量，燃燒穩(wěn)定，藍(lán)色火焰，是除堿金屬外的經(jīng)常使用的高溫度火焰；貧焰，1.2L／min＞乙炔流量，溫度中等，淡藍(lán)色火焰。

3.4 吸光度與觀察高度

燃燒頭高度即觀察高度，為空心陰極燈燃燒時發(fā)射的譜線。最佳高度可在調(diào)節(jié)高度后，在得到的最大吸光度時確定。

4 原子吸收分析法中的問題

4.1 處理

無論儀器分析法或是傳統(tǒng)化學(xué)分析法，測定試樣都是通過預(yù)處理后，對溶液進(jìn)行的測定。干灰化法、直接稀釋法、微波消解法、加壓消解法等式常見的試樣制作方法。各種處理方法特性可見表1。值得注意的是，密封微波消解可對ICP-MS、ICP、AAS具有檢出限低、高檢測靈敏度、準(zhǔn)確度高與速度快的優(yōu)點(diǎn)，分析時間大大縮短，是分析實(shí)驗室預(yù)處理樣品的最常用辦法。

4.2 原子吸收分析法

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法。主要有反常型、正常型、理想型三種標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)用時，需要測定條件、樣品溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液基體的匹配一致，方可測定得更準(zhǔn)確?？紤]校正曲線誤差，校正曲線可通過多個實(shí)驗后再繪制，提高精度；考慮測定誤差，兩端精度低于中央精度，所以，要在中央部分尋找被測元素含量。

（2）標(biāo)準(zhǔn)加入法，借鑒于吸光度的加和性。因為被測試樣的組成的未知性，標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制就比較困難，若有足夠的被測試樣，標(biāo)準(zhǔn)加入法便派上用場。對于復(fù)雜試樣，標(biāo)準(zhǔn)加入法也比較適宜，但若有電離干擾與和濃度關(guān)聯(lián)的化學(xué)干擾，則需釋放劑消除干擾。

表1 處理方法

4.3 氫化物發(fā)生-原子吸收法

（1）測定氫化物。首先，火焰原子吸收法。在火焰原子吸收光譜儀器中導(dǎo)入產(chǎn)生的氫化物，因火焰溫度高，便能原子化。在該方法中，因為火焰中原子態(tài)停留時間不長、空氣稀釋，會出現(xiàn)較低的靈敏度，火焰氣體的光譜吸收非常嚴(yán)重。其次，加熱石英管原子化。在加熱的T 型石英管中導(dǎo)入氫化物，并原子化，克服了火焰原子化中的缺陷。電加熱石英管、火焰加熱石英管是加熱石英管原子化的形式?；鹧婕訜崾⒐苤饕菍 型石英管用空氣-乙炔火焰加熱，促使氫化物原子化，該法可對火焰背景吸收做消除，測量靈敏度大幅度提升。電加熱石英管使得石英管中的氫化物停留時間延長，比較容易控制加熱溫度，不會稀釋原子蒸氣，有很高靈敏度。

（2）被測元素共存離子、價態(tài)與介質(zhì)酸度、背景吸收等會干擾氫化物發(fā)生原子吸收法，石英管原子化器能對干擾最大限度降低。酸性環(huán)境是氫化物反應(yīng)的前提，元素種類的差異導(dǎo)致酸性濃度的差異。比如，Bi、Sb、As幾乎無酸性要求，Te、Ge有較高酸性要求，1%的酸度則適合Sn、pb。氫化鉀是鉛測定的前提，銻、砷元素測定要預(yù)還原，保證低價元素的存在。

5 影響原子吸收分析測定結(jié)果因素

5.1 樣品代表性

選取的檢測樣品往往是從大批的原始樣品中篩選的，測定樣品多為幾克或幾十克，想要準(zhǔn)確的代表原始樣品，取樣就應(yīng)該按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并粉碎、過篩再干燥。

5.2 分離富集

分離富集技術(shù)主要有無火焰原子吸收石墨爐法、流動注射離子交換石墨爐原子吸收光譜法、鎢絲探針電解預(yù)富集-石墨爐原子吸收法等。分離富集應(yīng)用非常廣泛，比如，血清中鋁、硒，指甲中鎘，尿中錳、鉛，飲用水中鋁、全血與螺旋藻中鉛，蕨菜中鉻，電解錳中通鉻鈷鎳，無鉛汽油中鉛，飲品中鍺，藥用植物中的微量元素等。

5.3 判斷測定結(jié)果

實(shí)驗室中準(zhǔn)確定確定法中，回收率測定比較常用，即將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加入樣品中，如果樣品濃度在測定下限之下，那么意味著濃度需增加。因標(biāo)準(zhǔn)溶液基體與樣品溶液幾乎不可能一致，干擾較多，為此，可以加標(biāo)回收實(shí)驗，若還是無法確定，背景校正就派上用場。例如，光散射與分析吸收造成誤差，可通過石墨爐法、火焰法自吸校正。

合理前處理、樣品代表性、儀器檢定是測量方法的幾個注意要點(diǎn)。在測定某樣品時，需要同時測量和樣品有相似的化學(xué)組成形態(tài)的參考物質(zhì)，測定參考物質(zhì)出來的結(jié)果滿足某要求，則說明樣品測試時準(zhǔn)確的。

同一樣品經(jīng)不同分析方法反復(fù)測定，或者統(tǒng)計檢驗顯示具有不顯著的差異，則說明準(zhǔn)確度高。注意誤差，誤差表明了真實(shí)值和測定值間的差異，測定結(jié)果要準(zhǔn)確，就要控制誤差。

6 結(jié)語

當(dāng)前，市場上用于原子吸收分析的儀器都朝著自動化方向發(fā)展，在各種電子、光學(xué)設(shè)備技術(shù)與燃燒安全保護(hù)裝置輔助下，原子吸收分析儀器的操作也更快速、簡潔，結(jié)果不再模糊，準(zhǔn)確性有了保證，也較為安全。分析研究原子吸收分析發(fā)展史，并掌握其應(yīng)用，是保證監(jiān)測站化驗室工作順利進(jìn)行的前提，可提高化驗分析員的原子吸收分析技術(shù)。

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