原子吸收光譜法在水質分析中的應用

原子吸收光譜法在水質分析中的應用

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水質的好壞直接影響了人們的健康狀況，水的質量監(jiān)測已成為我國環(huán)境重點保護的一項內容。好的水質檢測方法成為了研究人員追求的方向，而原子吸收光譜法也成為水質分析中的首選方法。

一、原子吸收光譜法的基本原理

首先，原子吸收光譜法 (AAS)是利用氣態(tài)原子可以吸收一定波長的光輻射，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的現(xiàn)象而建立的。當有輻射通過自由原子蒸氣，且入射輻射的頻率等于原子中的電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)（一般情況下都是第一激發(fā)態(tài)）所需要的能量頻率時，原子就要從輻射場中吸收能量，產(chǎn)生共振吸收，電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，同時伴隨著原子吸收光譜的產(chǎn)生。一般情況下原子都是處于基態(tài)的，當特征輻射通過原子蒸氣時，基態(tài)原子從輻射中吸收能量，最外層電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。原子對光的吸收程度取決于光程內基態(tài)原子的濃度。在一般情況下，可以近似的認為所有的原子都是處于基態(tài)。原子吸收光譜法是依椐處于氣態(tài)的被測元素基態(tài)原子對該元素的原子共振輻射有強烈的吸收作用而創(chuàng)建的。

在水分析中，原子吸收光譜法是測量物質所產(chǎn)生的蒸氣中原子對電磁輻射的吸收強度的一種儀器分析方法，其操作十分簡便。原子吸收光譜儀是由光源、原子化系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和顯示裝置五大部分組成的,其中原子化系統(tǒng)在整個裝置中具有至關重要的作用。對于不同的元素都已有特定的陰極燈、波長范圍、狹縫寬度、燈電流值等配合測定。若想測定達到較高的數(shù)量級或提高檢測質量,其關鍵還在于樣品的預處理和進樣技術。

二、原子吸收光譜法的應用領域

在元素分析方面的應用，原子吸收光譜法憑借其本身的特點,現(xiàn)已廣泛的應用于工業(yè)、農業(yè)、生化制藥、地質、冶金、食品檢驗和環(huán)保等領域。該法已成為金屬元素分析的最有力手段之一。而且在許多領域已作為標準分析方法,如化學工業(yè)中的水泥分析、玻璃分析、石油分析、電鍍液分析、食鹽電解液中雜質分析、煤灰分析及聚合物中無機元素分析;農業(yè)中的植物分析、肥料分析、飼料分析；生化和藥物學中的體液成分分析、內臟及試樣分析、藥物分析;冶金中的鋼鐵分析、合金分析;地球化學中的水質分析、大氣污染物分析、土壤分析、巖石礦物分析;食品中微量元素分析。

在有機物分析方面的應用，使用原子吸收光譜儀利用間接法可以測定多種有機物,如8 - 羥基喹啉(Cu) 、醇類(Cr) 、酯類(Fe) 、氨基酸(Cu) 、維生素C(Ni) 、含鹵素的有機物(Ag) 等多種有機物,都可通過與相應的金屬元素之間的化學計量反應而間接測定。

在理論研究方面的應用，原子吸收可作為物理或物理化學的一種實驗手段,對物質的一些基本性能進行測定和研究,另外也可研究金屬元素在不同化合物中的不同形態(tài)。

在元素分析方面的應用：原子吸收光譜法憑借其本身的特點,現(xiàn)已廣泛的應用于工業(yè)、農業(yè)、生化制藥、地質、冶金、食品檢驗和環(huán)保等領域。該法已成為金屬元素分析的最有力手段之一。而且在許多領域已作為標準分析方法,如化學工業(yè)中的水泥分析、玻璃分析、石油分析、電鍍液分析、食鹽電解液中雜質分析、煤灰分析及聚合物中無機元素分析;農業(yè)中的植物分析、肥料分析、飼料分析;生化和藥物學中的體液成分分析、內臟及試樣分析、藥物分析;冶金中的鋼鐵分析、合金分析;地球化學中的水質分析、大氣污染物分析、土壤分析、巖石礦物分析;食品中微量元素分析。

三、原子吸收光譜法的聯(lián)用

分析化學中常采用不同分析手段的結合或聯(lián)用技術,來提高分析靈敏度和檢出限,若電化學與火焰原子吸收法聯(lián)用特征濃度大為降低,測定的靈敏度提高了2 個數(shù)量級以上,又如電沉積技術與原子吸收光譜法聯(lián)用被廣泛應用于重金屬的檢測 。火焰原子吸收聯(lián)用也已成為有機金屬化合物形態(tài)分析的重要方法,它可同時對原子和離子檢測,實現(xiàn)了痕量有機金屬化合物及其共存有機化合物的高靈敏同步測定 。殷學峰等人采用因子分析法和氫化物發(fā)生原子吸收法對砷的4 種化學形態(tài)進行研究,由于As ( Ⅲ) ,As ( Ⅴ) ,一甲基砷,二甲基砷在環(huán)境水樣中毒性不同,以前用色譜分離和原子光譜法聯(lián)機測定,受制于色譜分離時的稀釋作用,檢測下限較高,在實用中受到限制,而本法操作簡便,無需處理,靈密度高,有較好的定性和定量能力。近些年,國外的科研人員仍在不斷地嘗試將一些特殊的分離與富集方法和進樣方法與原子吸收光譜法聯(lián)用,從而解決了許多研究上的難題。比如,有人將不同類型的等離子體與光譜學的發(fā)熱放電相結合用于化學計量學的研究和基礎研究,同時,對于物種形成過程的研究也有了明顯的增多;有人利用微柱預富集原子吸收光譜法測定痕量元素和矩陣元素 ;Gasper ,Attlia等人提出用低壓噴射樣品柱注射火焰原子吸收光譜法測定銀鎘汞鉛硒和鋅六種元素,所得結果相對偏差極小,可作為水質標準和污染度量的元素分析方法;有人將電熱原子吸收光譜法(ETAAS) 直接原子化固體樣品用于測定鋼鐵中的痕量元素;有人在溶液反萃取的萃取過程中利用電熱原子吸收光譜法以自動連續(xù)注射法測定鎘,其檢出限達到217ng/ L ,相對偏差也由直接萃取的312 %降至118 %;有人用濕法微波消解—流動注射原子吸收光譜法測海鮮中的汞含量;有人用萃取—預富集—電熱原子吸收光譜法測定酒中的鉈元素。以上這些實例都體現(xiàn)了原子吸收光譜法與其他不同方法聯(lián)用后的實用與高效。

四、原子吸收光譜法的發(fā)展趨勢

近年來國內外都有人致力于研究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；用激光使樣品原子化。它將為微區(qū)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(xiàn)測定。高效分離技術氣相色譜、液相色譜的引入，實現(xiàn)分離儀器和測定儀器聯(lián)用，將會使原子吸收分光光

度法的面貌發(fā)生重大變化，微量進樣技術和固體直接原子吸收分析受到了人們的注意。固體直接原子吸收分析的顯著優(yōu)點是：省去了分解試樣步驟，不加試劑，不經(jīng)任何分離、富集手續(xù)，減少了污染和損失的可能性，這對生物、醫(yī)藥、環(huán)境、化學等這類只有少量樣品供分析的領域將是特別有意義的。所有這些新的發(fā)展動向，都很值得引起我們的重視。近年來，微型電子計算機應用到原子吸收分光光度計后，使儀器的整機性能和自動化程度達到一個新的階段。