原子吸收光譜法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

原子吸收光譜法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

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水質(zhì)的好壞直接影響了人們的健康狀況，水的質(zhì)量監(jiān)測已成為我國環(huán)境重點(diǎn)保護(hù)的一項(xiàng)內(nèi)容。好的水質(zhì)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(zhì)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(dāng)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(shí)，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(shí)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(dāng)特征輻射通過原子蒸氣時(shí)，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(duì)光的吸收程度取決于光程內(nèi)基態(tài)原子的濃度。在一般情況下，可以近似的認(rèn)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(duì)該元素的原子共振輻射有強(qiáng)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(zhì)所產(chǎn)生的蒸氣中原子對(duì)電磁輻射的吸收強(qiáng)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(xué)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(gè)裝置中具有至關(guān)重要的作用。對(duì)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(dá)到較高的數(shù)量級(jí)或提高檢測質(zhì)量,其關(guān)鍵還在于樣品的預(yù)處理和進(jìn)樣技術(shù)。

二、原子吸收光譜法的應(yīng)用領(lǐng)域

在元素分析方面的應(yīng)用，原子吸收光譜法憑借其本身的特點(diǎn),現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生化制藥、地質(zhì)、冶金、食品檢驗(yàn)和環(huán)保等領(lǐng)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(lǐng)域已作為標(biāo)準(zhǔn)分析方法,如化學(xué)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(zhì)分析、煤灰分析及聚合物中無機(jī)元素分析;農(nóng)業(yè)中的植物分析、肥料分析、飼料分析；生化和藥物學(xué)中的體液成分分析、內(nèi)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(xué)中的水質(zhì)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(jī)物分析方面的應(yīng)用，使用原子吸收光譜儀利用間接法可以測定多種有機(jī)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(jī)物(Ag) 等多種有機(jī)物,都可通過與相應(yīng)的金屬元素之間的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)而間接測定。

在理論研究方面的應(yīng)用，原子吸收可作為物理或物理化學(xué)的一種實(shí)驗(yàn)手段,對(duì)物質(zhì)的一些基本性能進(jìn)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(yīng)用：原子吸收光譜法憑借其本身的特點(diǎn),現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生化制藥、地質(zhì)、冶金、食品檢驗(yàn)和環(huán)保等領(lǐng)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(lǐng)域已作為標(biāo)準(zhǔn)分析方法,如化學(xué)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(zhì)分析、煤灰分析及聚合物中無機(jī)元素分析;農(nóng)業(yè)中的植物分析、肥料分析、飼料分析;生化和藥物學(xué)中的體液成分分析、內(nèi)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(xué)中的水質(zhì)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(xué)中常采用不同分析手段的結(jié)合或聯(lián)用技術(shù),來提高分析靈敏度和檢出限,若電化學(xué)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(gè)數(shù)量級(jí)以上,又如電沉積技術(shù)與原子吸收光譜法聯(lián)用被廣泛應(yīng)用于重金屬的檢測 。火焰原子吸收聯(lián)用也已成為有機(jī)金屬化合物形態(tài)分析的重要方法,它可同時(shí)對(duì)原子和離子檢測,實(shí)現(xiàn)了痕量有機(jī)金屬化合物及其共存有機(jī)化合物的高靈敏同步測定 。殷學(xué)峰等人采用因子分析法和氫化物發(fā)生原子吸收法對(duì)砷的4 種化學(xué)形態(tài)進(jìn)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(jī)測定,受制于色譜分離時(shí)的稀釋作用,檢測下限較高,在實(shí)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(jìn)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(xué)的發(fā)熱放電相結(jié)合用于化學(xué)計(jì)量學(xué)的研究和基礎(chǔ)研究,同時(shí),對(duì)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(yù)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(jié)果相對(duì)偏差極小,可作為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)連續(xù)注射法測定鎘,其檢出限達(dá)到217ng/ L ,相對(duì)偏差也由直接萃取的312 %降至118 %;有人用濕法微波消解—流動(dòng)注射原子吸收光譜法測海鮮中的汞含量;有人用萃取—預(yù)富集—電熱原子吸收光譜法測定酒中的鉈元素。以上這些實(shí)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(shí)用與高效。

四、原子吸收光譜法的發(fā)展趨勢

近年來國內(nèi)外都有人致力于研究激光在原子吸收分析方面的應(yīng)用：用可調(diào)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(yīng)的應(yīng)用，使得能在很高的背景下也能順利地實(shí)現(xiàn)測定。高效分離技術(shù)氣相色譜、液相色譜的引入，實(shí)現(xiàn)分離儀器和測定儀器聯(lián)用，將會(huì)使原子吸收分光光

度法的面貌發(fā)生重大變化，微量進(jìn)樣技術(shù)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(diǎn)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(duì)生物、醫(yī)藥、環(huán)境、化學(xué)等這類只有少量樣品供分析的領(lǐng)域?qū)⑹翘貏e有意義的。所有這些新的發(fā)展動(dòng)向，都很值得引起我們的重視。近年來，微型電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用到原子吸收分光光度計(jì)后，使儀器的整機(jī)性能和自動(dòng)化程度達(dá)到一個(gè)新的階段。