石墨爐原子吸收法測定地表水中的鉛

岳 明

（安慶市環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽 安慶 246003）

0 序言

鉛（Pb）在水環(huán)境中廣泛存在，可以通過水生生物食物鏈進(jìn)入人體，是可在人體和動物組織中蓄積的有毒金屬，對人體生理功能產(chǎn)生影響。鉛的主要毒性效應(yīng)是導(dǎo)致貧血癥、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷。鉛對水生生物的安全濃度為 0．16mg/L。 用含鉛 0．1～4．4mg/L的水灌溉水稻和小麥時，作物中含鉛量明顯增加。

世界范圍內(nèi)，淡水中含鉛 0．06～120μg/L，中值為 3μg/L；海水含鉛0．03～13μg/L，中值為 0．03μg/L。鉛的主要污染源是蓄電池、冶煉、五金、機(jī)械、涂料和電鍍工業(yè)等排放的廢水。鉛是我國實施排放總量控制的指標(biāo)之一。

1 方法原理

將樣品注入石墨管，用電加熱方式使石墨爐升溫，樣品蒸發(fā)離解形成原子蒸氣，對來自光源的特征電磁輻射產(chǎn)生吸收。將測得的樣品吸光度和標(biāo)準(zhǔn)吸光度進(jìn)行比較，確定樣品中被測金屬的含量[1]。

2 干擾及消除

石墨爐原子吸收分光光度法的基體效應(yīng)比較顯著和復(fù)雜。在原子化過程中，樣品基體蒸發(fā)，在短波長范圍出現(xiàn)分子吸收或光散射，產(chǎn)生背景吸收。可以用連續(xù)光源背景校正法，或塞曼偏振光校正法、自吸收法進(jìn)行校正，也可采用鄰近的非特征吸收線校正法，或通過樣品稀釋降低樣品中的基體濃度。另一類基體效應(yīng)是樣品中基體參加原子化過程中的氣相反應(yīng)，使被測元素的原子對特征輻射的吸收增強(qiáng)或減弱，產(chǎn)生正干擾或負(fù)干擾。如氯化鈉、硫酸鈉對鉛的測定均產(chǎn)生負(fù)干擾。在一定的條件下，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法可部分補(bǔ)償這類干擾。此外，也可使用基體改進(jìn)劑。測鉛時，20μl水樣加入15%鉬酸氨溶液10μl，此基體改進(jìn)劑對于抑制基體干擾具有一定作用，1%磷酸溶液也可作為鉛測定的基體改進(jìn)劑。而硝酸鈀是用于鉛最好的基體改進(jìn)劑，同時使用La、W、Mo、Zn等金屬碳化物涂層石墨管測定，既可提高靈敏度，也能克服基體干擾[1]。

3 分析范圍

本法適用于清潔地表水和地下水。分析樣品前要檢查是否存在基體干擾并采取相應(yīng)的校正措施。測定濃度范圍與儀器的特性有關(guān)，在鉛分析線波長 283．3nm 處，適用濃度范圍為 0．5～16μg/L，線性范圍[2]為0．5～20μg/L。

4 儀器

Thermo Electron Corporation SOLAAR MKII系列-M6型火焰-石墨爐一體化全自動多元素原子吸收光譜儀，配置GF95Z石墨爐（裝有ELC長壽命石墨管）和FS95石墨爐自動進(jìn)樣器及GFTV石墨爐可視系統(tǒng)。具有四線氘燈、塞曼效應(yīng)與二者聯(lián)合的多功能石墨爐背景校正技術(shù)。

5 試劑

①硝酸，優(yōu)級純。

②硝酸（1+1），0．2%。

③去離子水：金屬含量應(yīng)盡可能低，最好用石英蒸餾器制備的蒸餾水。

④鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：由標(biāo)準(zhǔn)貯備液稀釋配制，用0．2%硝酸進(jìn)行稀釋。制成的主標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為10μg/L。

6 分析參數(shù)

（1）光譜儀參數(shù)

表1

（2）石墨爐參數(shù)

表2

（3）自動進(jìn)樣器參數(shù)

表3

（4）校正參數(shù)

表4

7 分析步驟

7．1 試樣的預(yù)處理

取100ml水樣放入200ml燒杯中，加入硝酸5ml，在電熱板上加熱消解（不要沸騰）。蒸至10ml左右，加入5ml硝酸和10ml過氧化氫，繼續(xù)消解，直至1ml左右。如果消解不完全，再加入硝酸5ml和過氧化氫10ml，再次蒸至1ml左右。取下冷卻，加水溶解殘渣，用水定容至100ml。

取0．2%硝酸100ml，按上述相同的程序操作，以此為空白樣。

7．2 樣品測定

采用濃度直讀法進(jìn)行測定：使用標(biāo)準(zhǔn)系列繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行樣品測定時，選擇一般擬和方式。通常使用一般：線性最小二乘法。

在設(shè)置方法參數(shù)，校正參數(shù)中設(shè)定主標(biāo)準(zhǔn)濃度為10μg/L，標(biāo)準(zhǔn)為4 個， 濃度分別為 2．5、5．0、7．5、10μg/L， 進(jìn)樣參數(shù)中進(jìn)樣體積設(shè)定為20μL，標(biāo)準(zhǔn)制備中選擇固定體積。

在選擇固定體積時，自動進(jìn)樣器將按標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度值，依據(jù)工作體積和主標(biāo)準(zhǔn)濃度，計算出每個標(biāo)準(zhǔn)需吸取的主標(biāo)準(zhǔn)的體積，自動補(bǔ)充稀釋液使總的進(jìn)樣體積達(dá)到工作體積。

在信號中，選擇峰高測量方式，背景校正選擇塞曼背景校正。

如圖1為Pb的校準(zhǔn)工作曲線，圖2為地表水中鉛的瞬間峰高信號。

圖1 Pb的校準(zhǔn)工作曲線

圖2 地表水中鉛的瞬間峰高信號

7．3 樣品測定結(jié)果及精密度和準(zhǔn)確度[2]

采用濃度直讀法進(jìn)行測定實際水樣的精密度和準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)，如表5所示。

表5 精密度和準(zhǔn)確度

8 方法研究

8．1 石墨管類型的選擇

鉛為低溫原子化的元素，使用熱解涂層石墨管，有利于減輕或消除所引起的背景吸收和化學(xué)干擾。

8．2 樣品試液的注入

相對高酸度的樣品在注入到石墨管時往往會產(chǎn)生一些問題，導(dǎo)致分析結(jié)果的精度變差。GFTV石墨爐可視系統(tǒng)，可以直觀地監(jiān)視石墨管內(nèi)部干燥、灰化、除殘過程中樣液的動態(tài)演變，確保自動進(jìn)樣器毛細(xì)管注入試液的最佳部位和最佳參數(shù)的選擇，方便調(diào)整進(jìn)樣毛細(xì)管頭正好在平臺上，比普通管要靠近一些，從而保證了分析的高可靠性。如圖3。

圖3 GFTV可視系統(tǒng)觀察石墨管、平臺及進(jìn)樣毛細(xì)管的位置

一般注射，進(jìn)樣后毛細(xì)管頭將帶出一些樣品，而FS95自動進(jìn)樣器的慢注射功能可完全把樣品注入到平臺的樣品槽中，確保結(jié)果的重復(fù)性與準(zhǔn)確性。

8．3 基體改進(jìn)劑

使用基體改進(jìn)劑是穩(wěn)定分析的基本手段之一，它可使用較高的灰化溫度，延時原子化時間，使得在原子化之前石墨管內(nèi)氣體可獲得穩(wěn)定的溫度，以減小氣相干擾。

9 結(jié)論

石墨爐原子吸收分光光度法靈敏度高，檢出限低，但基體干擾比較復(fù)雜，適合分析清潔地表水和地下水。采用濃度直讀法進(jìn)行地表水和地下水中鉛含量的測定方法，而不一定需要采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。在鉛的波長上，塞曼背景校正能成功地校正樣品中任何殘留的背景干擾。由于SOLAAR M6型光譜儀的高測量精度，鉛及背景信號都得到了精確的反映。由于SOLAAR M6型光譜儀使用了中階梯光柵光學(xué)系統(tǒng)，而減少了石墨爐的發(fā)射干擾，得到極高的靈敏度和穩(wěn)定性。如果測定基體簡單的水樣可不使用硝酸鈀做基體改進(jìn)劑。如果使用涂層石墨管亦可不必加入基本改進(jìn)劑。

［1］國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會．水和廢水監(jiān)測分析方法[M]．4 版．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002：331-334．

［2］中國環(huán)境監(jiān)測總站《環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊》編寫組．環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊[M]．2 版．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1994：225-229．