火焰原子吸收光譜法測工作場所中的銅－微波消解

相江英 姜虹 鄭嶸

火焰原子吸收光譜法測工作場所中的銅－微波消解

相江英 姜虹 鄭嶸

目的建立微波消解—火焰原子吸收光譜法測定工作場所中銅的分析方法。方法使用微孔濾膜采集工作場所空氣樣品，經(jīng)微波消解，樣品定容至10.00 m l進行分析，采用火焰原子吸收光譜法測定工作場所有毒物質(zhì)銅的含量。結(jié)果該法銅的含量在0.00～10.00 mg/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)大于0.998，檢出限為0.0042 mg/L。相對標準偏差為0.91%，加標回收率為98%～99%。結(jié)論該法簡便、快速、安全、靈敏度和精密度高，適用于工作場所中銅的測定。

微波消解;火焰原子吸收光譜法;工作場所;銅

材料與方法

1.儀器及器皿:中國Leeman MWS－2微波消解系統(tǒng);美國Therm S4原子吸收分光光度計，配備乙炔－空氣火焰燃燒器，銅空心陰極燈(熱電公司);SIEMENS Ultraclear UV超純水機系統(tǒng);微孔濾膜(孔徑0.8μm);所有玻璃儀器均以硝酸溶液(20%)浸泡24 h以上，用水反復(fù)沖洗，最后用去離子水沖洗干凈涼干。

2.試劑:實驗用水符合GB/T 6682－2008分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法一級水要求;硝酸(德國Merck公司);過氧化氫(優(yōu)級純);銅標準溶液:GBW 08615(購自國家標準物質(zhì)研究中心)1000 mg/L，臨用時，將標準液用1% 硝酸稀釋，配成含銅100 m g/L的標準使用液。

3.方法

(1)樣品處理:將采過樣的微孔濾膜置于微波消解罐中，分別加入3.0m L硝酸，2.0 m L過氧化氫，放置過夜，次日，進行微波消解，微波消解條件見表1，取出冷卻，電熱板上趕酸，然后將消化液轉(zhuǎn)入10.00 m l容量瓶中，并定容待測。同時做試劑空白。

(2)儀器工作條件:波長324.7 nm，燈電流5.0 mA，狹縫0.50 nm。測量模式:積分，氘燈扣背景。

表1 微波消化條件

(3)測定:在選定的儀器工作條件下，按標準曲線法進行測定。

(4)根據(jù)下式計算樣品銅的濃度X1(mg)=(C1－Co)*10.0/1000 X(mg/m33)=X1/{V* 【293/(273+t)】* (P/101.3)}/1000 式中:C1– 測定試液中待測物的含量，mg/L;Co–空白液中待測物含量，mg/L;t－采樣點的溫度，℃;P－采樣點的大氣壓，kPa;V－采樣體積，L;X－空氣中樣品的含量，m g/m 3;

備注:時間加權(quán)平均濃度按GBZ 159規(guī)定計算。

結(jié) 果

1.標準曲線的線性關(guān)系及檢出限

繪制標準曲線:0.0、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00 mg/L銅標準系列，在選定的儀器工作條件下，測定吸光度值在0.00～10.00 mg/L含量范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，標準工作曲線Abs=0.004508*C+0.1473，相關(guān)系數(shù)r=0.9995。據(jù)測定檢出限的方法LOD=+3s和LOQ=+10 s，分別測定2種消解方法銅的檢出限，用空白對照值測定20次，計算標準偏差，見表2。

表2 微波消解與濕式消解測定銅的檢出限比較(mg/L)

2.方法的干擾實驗 本實驗選擇Zn2+，F(xiàn)e3+，Ca2+，Mn2+作為干擾物質(zhì)，100mg/L和10mg/L的干擾物質(zhì)下0.50mg/L的銅的測定結(jié)果，扣除空白后，見表3。

表3 方法的干擾試驗

3.濾膜的消解效率 取18份濾膜，分三組，每組各6份，第一組加入100mg/L的銅標準溶液25uL，第二組加入50UL，第三組加入100uL;同樣品相同處理，測定，同時做濾膜空白;按下式計算濾膜消解效率

式中:T–消解效率，%;m1– 測得的待測物量，ug;m2－濾膜中加入的待測物量，ug;

表4 微波消解與濕式消解測定銅的濾膜消解效率比較(%)

4.方法的精密度 用1%HNO3溶液把銅標準溶液稀釋成0.50 g/L標準使用液，加入到空白濾膜中，微波消解，同時做濾膜空白;重復(fù)測6次，計算相對標準偏差(RSD%)，扣除空白值后測定值，見表5。

5.方法的加標回收率 在空白對照濾膜中分別加入銅0.10、0.50、2.00 mg/l的標準溶液，測定樣品的加標回收率，同時做空白，見表6。

實驗結(jié)果表明，該法在0.00～10.00 mg/L含量范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，標準工作曲線回歸方程為:Abs=0.004508*C+0.1473，相關(guān)系數(shù) r=0.9995，檢出限為0.0042mg/L，相對標準偏差(RSD)為0.91%，樣品加標回收率為98%～99%。

討 論

1.微波消解和濕式消解的優(yōu)缺點分析 在測定工作場所有毒物質(zhì)中的重金屬時，樣品的采集和檢測都是一次性的，不同于食品、化妝品等樣品可以重復(fù)取樣，測定，因而樣品的前處理非常關(guān)鍵。國家標準的濕式消解法，從上述數(shù)據(jù)分析，其檢出限、精密度、加標回收率等都符合國際檢測方法的要求，并且，無微波消解的高壓爆炸危險。但該法缺點是所用試劑用量大、高氯酸腐蝕性強、有爆炸危險，耗時長，空白值高，要專人看管，開放式消解，盡管有通風(fēng)柜，周圍仍然酸霧繚繞，不僅分析人員深受其害，也污染環(huán)境。而微波消解是在密閉容器里進行，能與酸液在短時間內(nèi)達到預(yù)定溫度，選擇3.0 m l硝酸和2.0 m l過氧化氫，進行微波消解，能較好地破壞有機物，溶劑沒有揮發(fā)損失，用量少，同時微波消解一般只需要10～20 min，它比常規(guī)加熱法一般快10～100倍，而且加熱均勻、消解樣品的能力強、溶劑不會被溢出;采用密閉的消解罐，避免了樣品在消解過程中形成的揮發(fā)物組分的損失，保證了測定結(jié)果的準確性。也避免了樣品之間的相互污染和外部環(huán)境的污染。因而提高了方法的靈敏度和精密度，降低了勞動強度，改善了工作環(huán)境。

2.微波消解所用的硝酸和過氧化氫具有強的氧化性硝酸在常壓下的沸點為120℃ ，在0.5MPa下，溫度可達到176℃，它的氧化電位顯著增大，氧化性增強。能對無機物和有機物進行氧化;過氧化氫(30%)，沸點為107℃ ，氧化能力隨介質(zhì)酸度的增加而增加。其分解產(chǎn)生的高能態(tài)活性氧對有機物質(zhì)的破壞特別有利，使用時通常先加硝酸預(yù)處理后再加過氧化氫［1］。

3.微波消解樣品時使用酸的注意問題 試樣加酸后不要立即放入微波爐，要觀察加酸后試樣的反應(yīng)。需要放置一段時間(最理想放置過夜)，等激烈反應(yīng)過后再放入微波爐消解，否則容易引起爆炸，同時盡量避免使用高氯酸，由樣品和試劑組成的溶液總體積不要超過儀器所規(guī)定的總體積。樣品前處理方法酸的量對實驗的影響較大，過少酸樣品消化不完全，而過多酸會產(chǎn)生酸效應(yīng)，同時試劑空白值較高，直接影響結(jié)果準確性，因而必需進行驅(qū)酸處理。

4.微波加熱的功率和時間的選擇 分解試樣所需的能量取決于樣品的用量、組成、試劑的種類及用量、容器的耐壓耐溫能力以及爐內(nèi)的個數(shù)。在實際使用時先用低檔功率、低檔壓力、低檔溫度，用短的加熱時間，觀察壓力上升的快慢。經(jīng)幾次實驗，方可一次設(shè)高壓、高溫和長的時間［2］。

綜上所述，采用微波消解－火焰原子吸收光譜法測定工作場所銅，該法具有簡便、快速、靈敏度和精密度高的特點，適用工作場所銅的測定。

表5 微波消解與濕式消解測定銅的精密度比較

表6 微波消解與濕式消解測定銅的加標回收率比較

1 徐伯洪.工作場所有害物質(zhì)監(jiān)測方法［M］.北京:中國人民公安大學(xué)出版社，2003，152 – 154..

2 王娟，曹惠君.微波消解－ICP－AES法測空氣樣品中鉛、鎘、錳、鋅［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志 ，2006，16(8):945-946..

200136 上海市浦東新區(qū)疾病預(yù)防控制中心

銅是一種存在于地殼和海洋中的金屬，是一種人體必須的微量元素。為了控制人體對銅的攝入量，國家制定了工作場所有毒物質(zhì)銅限量標準以及相應(yīng)標準檢驗方法，目前，檢測工作場所中有毒物質(zhì)銅的方法是濕式消解－火焰原子吸收光譜法，但濕式消解所用試劑多，污染嚴重，時間長，對實驗人員健康危害大。我們使用微孔濾膜采集工作場所空氣樣品，后采用微波消解－火焰原子吸收光譜法測定工作場所中有毒物質(zhì)銅分析方法，現(xiàn)介紹如下。