原子吸收光谱法在环境分析领域中的应用
发布时间:2024-07-08点击：次
原子吸收光谱分析法的基本原理,结合实例介绍其在环境分析领域中的应用，并 简单分析了现阶段原子吸收分光光度法所存在的不足及发展趋势,
原子吸收光谱法也称原子吸收分光光度法,简 称原子吸收法,是测定痕量和超痕量金属元素的有 效方法,它的测量对象是呈原子化状态的金属元素 和少量非金属元素.1955年澳大利亚物理学家瓦尔 西(walsh)发表的论文“原子吸收光谱法在分析化学 中的应用”为原子吸收光谱分析法的快速发展奠 定了基础.目前，它可测定70多种元素，而且测定 准确、快速、灵敏、选择性好,抗干扰能力强,仪器设 备简单，操作方便,在化工、生物、环境等领域具有 广泛的应用.
1原子吸收光谱的基本原理
原子吸收光谱法是基于试样蒸气相中待测元 素的基态原子对光源发出的该原子的特征谱线的 吸收作用来进行元素的定量分析.定量分析的依据 符合比耳定律A=k'c),即,在一定实验条件下，吸光 度与浓度成正比的关系.
2原子吸收光谱分析的定量方法
常用定量分析方法有:标准曲线法、标准加入法.
2.1标准曲线法
用标准物质配制一组合适的标准溶液,有低浓 度到高浓度一次测定标准溶液的吸光度Ai i=1, 2,3,4,5…)为纵坐标,待测元素的浓度Cj j=1,2,3,4,5 …)为横坐标,绘制A-C标准曲线.同样的测定条件 下,测定待测试样试液的吸光度值Ax,由标准曲线 求得待测试样溶液中被测元素的浓度cx.从测光误 差的角度考虑，吸光度在0.1-0.5之间测光误差较 小，因此,应该这样来选择标准曲线的浓度范围，使 之产生的吸光度位于0.1-0.5之间.为了保证测定 结果的准确性,标准溶液的组成应尽可能接近样品溶液的组成.
2.2标准加入法
当样品中被测元素成分很少，基体成分复杂， 难于配制与样品组成相似的标准溶液时,可采用标 准加入法，它可以自动进行基体匹配,补偿样品的 物理和化学干扰,提高测定的准确度.
先测定一定体积试液(C)的吸光度A?然后在 该试液中加入一定量的与未知试液浓度相近标准 溶液,其浓度为Cs测得的吸光度为A,则Ax=k'cx ； A=k' (cx+Cs).取若干份体积相同的试液cx),依次按比 例加入不同量的待测物的标准溶液(Co。),定容后浓 度依次为：X, CX+C0, CX+2C0, CX+3C0, Cx+4C0…,分别测 得吸光度为：AX,A1,A2,A3,A4….以A对浓度C做图 得一直线，图中Cx点即待测溶液浓度.
3原子吸收光谱法在环境分析中的应用
环境分析研究的对象是环境中的化学物质，其 成分复杂、种类繁多、含量低且稳定性差. 原子吸收光谱法是一种较成熟的分析方法，主要用于测定各 类样品中的微痕量金属元素.
3.1水质分析
对于污水、矿泉水等水体无机物及有机物比较 多,情况复杂,一般采用萃取法、离子交换法等分离技术与校准加入法配合使用，主要测定水体中的 铅、铜、铬、镉和汞等金属.马晓国等分散液液微萃 取-石墨炉原子吸收光谱法测定环境水样中的痕 量镉,实验表明，该方法具有灵敏、准确、快速、环保 的特点，是一种分析水样中痕量镉的较好方法. 原子吸收法还可以进行元素的形态和价态分析,如 用冷原子吸收法可分别测定河水中的有机汞和无 机汞;采用砷化氢发生器系统，用原子吸收法可分别测定环境水样中的价态砷,等.
3.2 土壤及沉积物
利用火焰 原子吸收光谱法可以直接测定土壤 中的钼.用微波消解-原子吸收光度法测定土壤和 近海沉积物标准物质中的铬、铅、镉等重金属.况辉 等微波消解-原子吸收分光光度法测定土壤中的 Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和N I,实验结果表明，该方法在 分析土壤标准样品中上述六种元素时,除个别样品 中的个别元素外，测定结果与保证值基本符合,且 重复性好,适合于土壤中金属元素的例行分析和研 究.叶闺等关于大学校园土壤中重金属污染研究， 采用了微波消解、火焰原子吸收分光光度法对土样 中Cu,Zn,Pb,Cr四种重金属的含量进行了测定.景 丽洁等采用微波消解法预处理待测土壤,火焰原子 吸收分光光度法测定污染土壤消解液中的锌、铜、 铅、镉、铬5种重金属，实验表明，该方法简便、灵 敏、准确,适用于污染土壤中重金属含量的测定.
3.3大气及颗粒物
利用原子吸收法测定大气或飘尘中的微量元 素时，需要采用大气采样器,然后根据具体测定的 元素选择消解体系和基本改进剂.目前，原子吸收 法已用于分析环境空气、工业废气及大气颗粒物中 的汞、铜、镉等重金属元素,且结果准确度和精确度 较高.娄涛等原子吸收光谱法测定大气颗粒物中的 重金属，实验结果表明：采用HNO3-H C 104消解体 系,操作方便,样品消解较完全;结果的准确度和精 密度较高.叶谦辉等用透射电镜和火焰原子吸收法 分析大气总悬浮颗粒物,用火焰原子吸收法测定其 水溶性常规元素K、Na、Ca和M g,测定结果的相对 标准偏差为0.6% -2.1% n=6).肖美丽等石墨炉原子 吸收分光光度法测定大气颗粒物中的镉,测定结果 的相对标准偏差为2.1% -7.5% ,检出限为 0.366 μg/L,该方法适用于大气和固定污染源排气 中镉的测定.
4存在的不足及发展趋势
目前,原子吸收光谱法已成为一种比较成熟的 仪器分析方法，但现阶段还存在不足之处，主要表 现为：(1)不能多元素同时分析.测定元素不同，必须更换光源灯；2)还不能测定共振线处于真空紫外区 域的元素,如磷、硫等；3)标准工作曲线的线性范围 窄,在高背景低含量样品测定中，精密度下降.就存 在的问题,近年来国内外很多专家也在致力于研究 新技术以提高测定的灵敏度,如激光在原子吸收分 析方面的应用，用可调谐激光代替空心阴极灯光 源，通过激光使样品原子化.这种方法的应用将为 微区和薄膜分析提供新手段、为难熔元素的原子化 提供了新方法.塞曼效应的应用，使得能在很高的 背景下也能顺利地实现测定.新方法的建立和应 用，将让 原子吸收光谱法取得更迅速的发展和更广泛的应用.
