淺談石墨爐原子吸收法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

柏云

摘? 要：石墨爐原子吸收光譜法具有低檢出限、靈敏度高、使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測痕量分析。本文探討了石墨爐原子吸收法的檢測與分析原理，對分析方法、質(zhì)量控制和應(yīng)用進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：石墨爐原子吸收法;環(huán)境監(jiān)測;應(yīng)用

石墨爐原子吸收法是一種分析被測元素原子的蒸氣（原子化）吸收共振波長光的方法。實現(xiàn)原子化的方法有火焰法和非火焰法兩種，石墨爐原子吸收法屬于非火焰法。火焰分析溶液濃度一般為mg/L級 （ppm），石墨爐分析溶液濃度一般為ug/L級（ppb）。石墨爐原子吸收法還有靈敏度高（檢測限低）、用量少樣品利用率高、可直接分析樣品、減少化學(xué)干擾、原子化效率高等優(yōu)點。石墨爐原子吸收法用于測定痕量金屬元素，在性能上優(yōu)于其他許多方法，因而其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

1 石墨爐原子吸收法的原理

1.1 檢測分析原理

石墨爐原子吸收法在環(huán)境監(jiān)測中主要用于樣品中銅、鉛、鎘的測定。樣品經(jīng)過前處理后注入石墨爐中，預(yù)先設(shè)定的干燥、灰化、原子化、清爐的升溫程序使共存基體成分蒸發(fā)除去，同時在原子化階段的高溫下銅、鉛、鎘化合物離解為基態(tài)原子蒸汽，經(jīng)過并對空心陰極燈或者連續(xù)光源發(fā)射的特征譜線產(chǎn)生選擇性吸收。在選擇的最佳測定條件下，通過扣除背景，測定水樣中銅、鉛、鎘的吸光度。銅、鉛、鎘的檢出限分別為0.001mg/L、0.002mg/L、0.0001mg/L，測定下限分別為0.004mg/L、0.008 mg/L、0.0004mg/L。

1.2一般操作過程

石墨爐原子吸收分光光度法的操作以儀器型號ICE3500為例，包括開啟石墨爐電源，開啟循環(huán)冷卻水機，打開氬氣，輸出壓力為：0.1～0.2兆帕;編輯分析方法，每個方法都包括7項，分別是：概述、序列、光譜儀、石墨爐、校正、進(jìn)樣、QC;概述選項的編輯技術(shù)和自動進(jìn)樣器都選擇石墨爐其余項默認(rèn);序列選項的編輯動作下面左擊校正下方任意空白處可以插入動作，可以編輯試樣空白，根據(jù)做樣數(shù)量編輯樣品數(shù)量，編輯完成后可以點擊ASLG查看樣品排列情況;光譜儀選項的編輯重復(fù)測樣次數(shù)：1～3次，背景校正：選擇氘燈;石墨爐選項的編輯石墨管是什么類型就選相對應(yīng)的選項，可以是普通、涂層、ELC等;石墨爐原子吸收光度法分析過程有干燥、灰化、原子化和清爐四個階段。

（1）干燥階段：蒸發(fā)除處去試樣的溶劑，如水分或各種酸溶液;溫度100℃，一般默認(rèn)軟件設(shè)置的溫度。

（2）灰化階段：主要是基體和干擾物的灰化清除，保留待測元素;溫度要自己做實驗得知。

（3）原子化階段：將待測元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子，供吸收測定;溫度也要自己做實驗得知。

（4）清爐階段：此階段是消除石墨管記憶效應(yīng)，除去殘留的;一般默認(rèn)軟件給的溫度。

通過大量實驗得知石墨爐型號ICE3500，做Pb時干燥溫度是100℃，灰化溫度是500℃，原子化溫度是1300℃，清爐溫度是2500℃;做Cd時干燥溫度是100℃，灰化溫度是300℃，原子化溫度是1000℃，清爐溫度是2500℃;做Cu時干燥溫度是100℃，灰化溫度是800℃，原子化溫度是2100℃，清爐溫度是2500℃。

校正選項的編輯方法選擇線性最小二乘法擬合，濃度單位ug/L，主標(biāo)準(zhǔn)濃度根據(jù)你配制的濃度填寫，曲線濃度設(shè)置根據(jù)設(shè)置的曲線點數(shù)和主標(biāo)準(zhǔn)濃度填寫;進(jìn)樣選項的編輯進(jìn)樣準(zhǔn)備智能稀釋，工作體積大多數(shù)選擇20UL，標(biāo)準(zhǔn)制備固定體積;QC選項的編輯一般默認(rèn)即可。

2 石墨爐原子吸收法的分析與質(zhì)控方法

2.1實驗條件選擇

給空心陰極燈加上適當(dāng)?shù)臒綦娏鳎A(yù)熱燈。空心陰極燈一般要經(jīng)過10～20分鐘預(yù)熱，才能保證電流輸出穩(wěn)定。儀器光路對光后，選擇適宜的惰性氣體、流量及石墨管類型。選擇適宜的干燥、灰化、原子化、清爐溫度與時間。

2.2干擾因素與消除

2.2.1基體干擾。加入易于分解揮發(fā)除盡，對石墨材料沒有腐蝕作用的“超純的”基質(zhì)改性劑，它通過和試樣基體、分析元素和石墨爐體三者相互作用，擴大基體和分析元素間的差異，減少基體干擾，避免分析元素灰化損失，最終提高分析的靈敏度和準(zhǔn)確度。例如金屬鹽類化合物這種熱穩(wěn)定型的基體改進(jìn)劑，它既可以與基體形成熱穩(wěn)定化合物，使之與分析元素分離，減少干擾，也可以與分析元素形成熱穩(wěn)定化合物，減少灰化損失。

2.2.2背景吸收。背景校正可選擇氘燈校正或塞曼校正。氘燈扣背景：窄范圍，寬線性;塞曼扣背景：寬范圍，窄線性。

2.2.3譜線干擾。譜線干擾是指單色器光譜通帶內(nèi)除了元素吸收線外，還進(jìn)入了發(fā)射線的鄰近線或其它吸收線，從而導(dǎo)致分析方法的靈敏度和準(zhǔn)確度下降。可采用降低燈電流、選擇無干擾的其它吸收線、選用高純度單元素的空心陰極燈、分離共存的干擾元素等方法抑制光譜干擾。

2.3質(zhì)量控制方法

做實驗方法的全程序空白，全程序空白的濃度測定值不能大于方法檢出限;分析10個樣品，應(yīng)分析一次校準(zhǔn)曲線中間濃度點，其測定結(jié)果與實際濃度值相對偏差應(yīng)10%以內(nèi);每批樣本，要有10%的試樣進(jìn)行平行雙樣和基體加標(biāo)回收率的測定。平行樣其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)在20%以內(nèi)，加標(biāo)回收率在80%-120%之間。

3 石墨爐原子吸收法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

石墨爐的檢測限低，其檢測精度雖然比火焰法高，但重復(fù)性不如火焰法， 設(shè)備復(fù)雜成本高但安全性能高。石墨爐樣品用量少樣品利用率高，可直接分析固體樣品（不常用）和液體樣品，減少化學(xué)干擾，原子化效率高， 石墨爐原子吸收法用于測定痕量金屬元素，在性能上優(yōu)于其他許多方法，因而其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

4 結(jié)束語

總結(jié)起來，石墨爐法在環(huán)境監(jiān)測中有如下幾個特點：

（1）樣品具有較高的霧化效率，檢測精度比火焰法高。

（2） 石墨爐法的選擇性比火焰法好， 抗干擾的能力強。

（3）石墨爐法樣品用量少，一般為1～100μL，也能直接用固體樣品來測定。

（4）霧化溫度可自由調(diào)節(jié)，因此可根據(jù)元件的霧化溫度選擇溫度。

綜上所述，石墨爐法的主要優(yōu)點是其檢測限極低，并且很容易分析干凈的樣品。由于這種方法的敏感性，干擾是一個實際的問題。但選擇最佳的消解方法、加熱時間和溫度，以及基體改性劑的組合，可以解決不同基體成分的試樣問題。

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