淺析原子吸收光譜法在環境分析領域中的應用

丁 艷，杜慶才，孫蘭萍，朱蘭保

（蚌埠學院 應用化學與環境工程系，安徽 蚌埠 233030）

原子吸收光譜法也稱原子吸收分光光度法，簡稱原子吸收法，是測定痕量和超痕量金屬元素的有效方法，它的測量對象是呈原子化狀態的金屬元素和少量非金屬元素.1955年澳大利亞物理學家瓦爾西(Walsh)發表的論文“原子吸收光譜法在分析化學中的應用”，為原子吸收光譜分析法的快速發展奠定了基礎.目前，它可測定70多種元素，而且測定準確、快速、靈敏、選擇性好，抗干擾能力強，儀器設備簡單，操作方便，在化工、生物、環境等領域具有廣泛的應用.

1 原子吸收光譜的基本原理

原子吸收光譜法是基于試樣蒸氣相中待測元素的基態原子對光源發出的該原子的特征譜線的吸收作用來進行元素的定量分析.定量分析的依據符合比耳定律(A=k'c)，即，在一定實驗條件下，吸光度與濃度成正比的關系.

2 原子吸收光譜分析的定量方法

常用定量分析方法有：標準曲線法、標準加入法.

2.1 標準曲線法

用標準物質配制一組合適的標準溶液，有低濃度到高濃度一次測定標準溶液的吸光度Ai(i=1,2,3,4,5…)為縱坐標，待測元素的濃度cj(j=1,2,3,4,5…)為橫坐標，繪制A-c標準曲線.同樣的測定條件下，測定待測試樣試液的吸光度值Ax，由標準曲線求得待測試樣溶液中被測元素的濃度cx.從測光誤差的角度考慮，吸光度在0.1-0.5之間測光誤差較小，因此，應該這樣來選擇標準曲線的濃度范圍，使之產生的吸光度位于0.1-0.5之間.為了保證測定結果的準確性，標準溶液的組成應盡可能接近樣品溶液的組成.

2.2 標準加入法

當樣品中被測元素成分很少，基體成分復雜，難于配制與樣品組成相似的標準溶液時，可采用標準加入法，它可以自動進行基體匹配，補償樣品的物理和化學干擾，提高測定的準確度.

先測定一定體積試液（cx）的吸光度Ax，然后在該試液中加入一定量的與未知試液濃度相近標準溶液，其濃度為Cs，測得的吸光度為A，則Ax=k'cx；A=k'(cx+cs).取若干份體積相同的試液(cX)，依次按比例加入不同量的待測物的標準溶液(c0)，定容后濃度依次為：cX，cX+c0，cX+2c0，cX+3c0，cX+4c0…，分別測得吸光度為：AX，A1，A2，A3，A4….以 A 對濃度 c 做圖得一直線，圖中cX點即待測溶液濃度.

3 原子吸收光譜法在環境分析中的應用

環境分析研究的對象是環境中的化學物質，其成分復雜、種類繁多、含量低且穩定性差.原子吸收光譜法是一種較成熟的分析方法，主要用于測定各類樣品中的微痕量金屬元素.

3.1 水質分析

對于污水、礦泉水等水體無機物及有機物比較多，情況復雜，一般采用萃取法、離子交換法等分離技術與校準加入法配合使用，主要測定水體中的鉛、銅、鉻、鎘和汞等金屬.馬曉國等分散液液微萃取-石墨爐原子吸收光譜法測定環境水樣中的痕量鎘，實驗表明，該方法具有靈敏、準確、快速、環保的特點，是一種分析水樣中痕量鎘的較好方法.原子吸收法還可以進行元素的形態和價態分析，如用冷原子吸收法可分別測定河水中的有機汞和無機汞；采用砷化氫發生器系統，用原子吸收法可分別測定環境水樣中的價態砷，等.

3.2 土壤及沉積物

利用火焰原子吸收光譜法可以直接測定土壤中的鉬.用微波消解-原子吸收光度法測定土壤和近海沉積物標準物質中的鉻、鉛、鎘等重金屬.況輝等微波消解-原子吸收分光光度法測定土壤中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和 Ni，實驗結果表明，該方法在分析土壤標準樣品中上述六種元素時，除個別樣品中的個別元素外，測定結果與保證值基本符合，且重復性好，適合于土壤中金屬元素的例行分析和研究.葉訚等關于大學校園土壤中重金屬污染研究，采用了微波消解、火焰原子吸收分光光度法對土樣中Cu,Zn,Pb,Cr四種重金屬的含量進行了測定.景麗潔等采用微波消解法預處理待測土壤,火焰原子吸收分光光度法測定污染土壤消解液中的鋅、銅、鉛、鎘、鉻5種重金屬，實驗表明，該方法簡便、靈敏、準確，適用于污染土壤中重金屬含量的測定.

3.3 大氣及顆粒物

利用原子吸收法測定大氣或飄塵中的微量元素時，需要采用大氣采樣器，然后根據具體測定的元素選擇消解體系和基本改進劑.目前，原子吸收法已用于分析環境空氣、工業廢氣及大氣顆粒物中的汞、銅、鎘等重金屬元素，且結果準確度和精確度較高.婁濤等原子吸收光譜法測定大氣顆粒物中的重金屬，實驗結果表明：采用HNO3-HClO4消解體系，操作方便，樣品消解較完全；結果的準確度和精密度較高.葉謙輝等用透射電鏡和火焰原子吸收法分析大氣總懸浮顆粒物，用火焰原子吸收法測定其水溶性常規元素K、Na、Ca和Mg，測定結果的相對標準偏差為0.6%-2.1%(n=6).肖美麗等石墨爐原子吸收分光光度法測定大氣顆粒物中的鎘，測定結果的相對標準偏差為2.1%-7.5%，檢出限為0.366μg/L，該方法適用于大氣和固定污染源排氣中鎘的測定.

4 存在的不足及發展趨勢

目前，原子吸收光譜法已成為一種比較成熟的儀器分析方法，但現階段還存在不足之處，主要表現為：(1)不能多元素同時分析.測定元素不同，必須更換光源燈；(2)還不能測定共振線處于真空紫外區域的元素，如磷、硫等；(3)標準工作曲線的線性范圍窄，在高背景低含量樣品測定中，精密度下降.就存在的問題，近年來國內外很多專家也在致力于研究新技術以提高測定的靈敏度，如激光在原子吸收分析方面的應用，用可調諧激光代替空心陰極燈光源，通過激光使樣品原子化.這種方法的應用將為微區和薄膜分析提供新手段、為難熔元素的原子化提供了新方法.塞曼效應的應用，使得能在很高的背景下也能順利地實現測定.新方法的建立和應用，將讓原子吸收光譜法取得更迅速的發展和更廣泛的應用.

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