原子吸收分光光度法測定水中微量鎘

（上海金山自來水有限公司,上海 201599）

1 研究意義及內容

鎘存在于絕大多數淡水中，含量低于1μg/L。人體內本沒有金屬鎘，存在于人體內的鎘元素多是因為人們所生活的環境惡劣，空氣污染嚴重，經呼吸道進入體內[1]。

優化火焰原子化法和石墨爐原子化法的工作條件，可檢測水中的微量元素銅和鎘含量，避免水中金屬元素超標引發疾病，從而提高人們生活飲用水的質量。

石墨爐原子化法檢測水中鎘含量，需要先優化石墨爐原子化法的工作參數，包括燈電流、干燥溫度、原子化溫度和清除溫度等，再通過靈敏度、精密度和加標回收率考察在優化后的工作條件下的實驗結果。

2 石墨爐原子化法測定水中鎘含量

2.1 實驗儀器、試劑

AAnalyst-800原子吸收分析儀：珀金埃爾默儀器有限公司(Perkin Elmer)。

AS-800 自動取樣器：珀金埃爾默儀器有限公司(Perkin Elmer)。

鎘空心陰極燈：珀金埃爾默儀器有限公司(Perkin Elmer)。

硝酸（Analytical Reagent）：上海長城華美儀器化劑有限公司。

鎘元素標準溶液(100mg/L)：中國計量科學研究院。

實驗室用水：新制備的去離子水。

移液管、燒杯、容量瓶等玻璃儀器均用硝酸(1+1)浸泡24h后，再用去離子水清洗兩次，最后用流動的去離子水沖洗。

2.2 實驗

石墨爐法檢測鎘原子吸收分析儀的推薦參數，如表1所示。

表1 鎘-推薦及實際工作參數

（1）以10μg/L鎘標準溶液為待測試液；調節燈電流26mA～6mA，設定其他測定條件，如表1所示；連續測定5次，計算5次所測得的吸光度(A)；考察燈電流對靈敏度的影響。

（2）以10μg/L鎘標準溶液為待測試液；調節灰化溫度300℃～500℃，設定燈電流4mA，干燥溫度110℃，其他測定條件如表1所示；連續測定5次，計算5次所測得的吸光度(A)；考察灰化溫度對靈敏度的影響。

（3）以10μg/L鎘標準溶液為待測試液；調節原子化溫度1 200℃～1 600℃，設定燈電流4mA，干燥溫度110℃，灰化溫度400℃，其他測定條件如表1所示；連續測定5次，計算5次所測得的吸光度(A)；考察原子化溫度對靈敏度的影響。

（4）選定工作條件如表1所示。

（5）用100mg/L的鎘標準溶液在1%的硝酸介質中逐級稀釋配置濃度為0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0μg/L的鎘標準使用液；按照檢測方法，檢測不同濃度待測試液的吸光度。

（6）配制1μg/L鎘標準使用液。取1μg/L鎘待測試樣按實驗方法，設定優化后的最佳工作參數，做10組平行實驗，對鎘元素測定吸光度。

（7）配制10μg/L鎘標準使用液、20μg/L鎘標準使用液。取兩份0.5μg/L、1μg/L的鎘標準溶液49mL，分別再加入10μg/L鎘標準使用液、20μg/L鎘標準使用液1mL，混合均勻，按實驗方法，設定優化后的最佳工作參數，對鎘元素測定吸光度。

2.3 結果與討論

2.3.1 波長的選擇

通常元素燈發射出的特征光譜有若干個波長，一般選擇最靈敏的，可以提高檢測的靈敏度和獲得較低的檢出限。檢測時，為了提高穩定性，檢測含量較高的試樣可以選擇次靈敏的。鎘在水中含量較少，故選用的最靈敏光譜波長為228.8nm[2]。

2.3.2 燈電流對信號的影響

在實際實驗研究工作中，選擇合適的燈電流時，最合適的燈電流應通過實驗確定，使光源的發射強度穩定，信噪比高，靈敏度和檢出限配合適當。空心陰極燈在使用前通常需要預熱10min～30min[2]。

實驗結果如表2所示。

表2 不同燈電流對檢測結果的影響

表3 不同灰化溫度對檢測結果的影響

表4 不同原子化溫度對檢測結果的影響

表5 鎘-優化后的實際工作條件參數

表6 待測試液的檢測結果

由表2可知：靈敏度隨著燈電流的增加而減小，燈電流在46mA～6mA時，靈敏度較穩定且峰光滑無肩峰，因此應選擇燈電流4mA，此時靈敏度、能量值較大。

2.3.3 干燥溫度的選擇

一般干燥溫度稍高于溶劑的沸點，本實驗的試樣溶劑為1%硝酸，選擇干燥溫度為110℃。

2.3.4 灰化溫度對信號的影響

在待檢測元素沒有損失的前提下，優先選擇比較高的灰化溫度，能更多地除去共存組分，降低基體和背景對待檢測元素的干擾，提高準確度[3]。

實驗結果如表3所示。

由表3可知：靈敏度隨著灰化溫度的增加而減小，燈電流在400℃～450℃時，靈敏度較穩定，且出峰位置較恰當，因此應選擇灰化溫度為400℃，此時靈敏度較高。

2.3.5 原子化溫度對信號的影響

待檢測元素及其化合物的性質決定了原子化溫度，一般選擇吸光度趨于穩定后，剛好出現最大吸光度時的溫度[1]。

實驗結果如表4所示。

由表4可知：隨著灰化溫度的增加，吸光度呈先下降后上升的趨勢；原子化溫度在1400℃～1600℃時吸光度較穩定；且溫度在1 600℃時出現最大吸光度，因此應選擇1 600℃作為原子化溫度。

2.3.6 清除溫度的選擇

清除溫度通常要比原子化溫度高200℃～300℃，根據原子化溫度1 600℃，選擇鎘的清除溫度1 900℃。

2.3.7 石墨爐法檢測水中鎘含量的最佳工作參數

采用控制變量的方法，以10μg/L鎘標準試樣，依次調節燈電流、干燥溫度、灰化溫度、原子化溫度，優化得到了該原子吸收儀石墨爐法檢測鎘含量時的最佳工作條件參數，如表5所示。

2.4 標準曲線

檢測結果見表6。

根據表6的結果繪制鎘的標準曲線，標準曲線方程為：y=0.04605x+0.002 89，相關系數R2=0.998 52。標準相關系數較高，符合朗伯-比爾定律，線性較優。

吸光度A隨濃度的變化率dA/dC,即標準曲線的斜率,也是靈敏度。靈敏度S=0.046 05。

2.5 精密度

測定結果如表7所示。

計算得

2.6 加標回收率

測定結果如表8所示。

表7 精密度的測定結果

表8 加標回收率的測定結果

由實驗結果可得，回收率在95%～103%。

3 結論

本文采用控制變量的方法優化石墨爐法檢測鎘元素含量的工作條件——波長、燈電流、干燥溫度、灰化溫度、原子化溫度、清除溫度，用優化后的工作參數所得的檢測結果較好。

（1）標準曲線的相關系數R2約為0.999，線性關系較好。

（2）精密度的相對標準偏差RSD為0.70%。

（3）加標回收率在95%～103%。

優化后的石墨爐原子吸收分光光度法具有精密度高、回收率滿足微量元素分析準確度的要求、操作簡單快捷的優點，是檢測水中鎘含量的優良方法，可以作為檢測水中鎘含量的常用方法。