邱桂香

（江西國益環(huán)境檢測有限公司，江西 宜春 336000）

本文以原子吸收光譜分析中干擾消除與校正為主題展開討論，首先對原子吸收光譜法應用原理和技術(shù)特點進行簡要分析，然后對物理干擾、化學干擾、電離干擾的產(chǎn)生和消除措施進行闡述，為提升環(huán)境監(jiān)測中金屬元素測定結(jié)果提供相應參考。

1 原子吸收光譜法應用原理和技術(shù)特點

1.1 應用原理

不同元素，其原子核的周圍存在特定數(shù)量電子，各種原子常見與最為穩(wěn)定軌道結(jié)構(gòu)為基態(tài)，原子獲取一定能量，外層電子便將處于不穩(wěn)定形態(tài)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。此時雖然原子不穩(wěn)定，但最終將重新返回至基態(tài)，并發(fā)射一定波長電磁波。原子吸收指的是氣態(tài)自由原子對同種原子發(fā)射特征波長光吸收現(xiàn)象，原子吸收光譜法指的是基于樣品蒸汽中被測元素基態(tài)原子，對光源發(fā)出的該種元素的共振發(fā)射線的吸收程度大小進行定量分析方法，其波長區(qū)域在近紫外和可見光區(qū)。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2 應用

原子吸收光譜儀又被稱作吸收分光光度計，主要為單光束、雙光束，包括檢測器、分光系統(tǒng)、原子化器、光源、數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)。其主要作用是對樣品中痕量、微量元素加以測定，主要應用于冶金、藥檢、醫(yī)療衛(wèi)生、食品商檢、地質(zhì)普查、農(nóng)林科學、環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)分析等領域[1]。該監(jiān)測方式的優(yōu)點包括高準確度、高精密度、光譜干擾較少、選擇性好、高靈敏度、低檢出限，能夠測定元素種類較多，應用范圍較廣、操作簡便。但是該方法的應用也存在一定的局限性，主要表現(xiàn)為，對于Zr、Ta、W高溫元素的測定效果不及發(fā)射光譜方式，無法同時對多種元素進行測定，在對復雜樣品進行測定時容易受到主要成分的影響，當火焰處于紫外區(qū)將產(chǎn)生自吸情況。

2 原子吸收光譜分析中的干擾消除與校正

2.1 物理干擾和消除措施

物理干擾指的是試樣蒸發(fā)、轉(zhuǎn)移、原子化時，因為試樣物理變化將導致原子的吸收強度發(fā)生變化。物理干擾屬于非選擇性的干擾，對不同元素影響基本相同。例如溶劑蒸氣壓、溶液黏濃度、霧化器的壓力、侵入溶液深度、毛細管長度與直徑都將對進樣速度產(chǎn)生影響，進而對分析元素原子化的效率產(chǎn)生影響。對于物理干擾的消除方式包括幾下幾種：第一，配制和分析組成相似的試樣標準溶液時需要制定校正曲線；第二，配制與分析組成相似的試樣溶液存在困難，可采取標準加入方式，提升測定準確度；第三，若試樣內(nèi)分析元素的濃度比較高，滿足靈敏度要求時，可通過稀釋溶液方式消除、減小物理干擾；第四，借助雙道光度計，將待測元素、內(nèi)標元素原子的吸收強度比值作為校正曲線定量，能夠緩解物理干擾[1]；第五，使用電熱光譜法時，當添加待測元素和改進劑后生成難以揮發(fā)的化合物，可消除灰化與干燥時物理干擾。

2.2 化學干擾和消除措施

化學干擾指的是試樣溶液內(nèi)或者氣相分析元素和共存物質(zhì)間相互化學作用產(chǎn)生干擾效應，對分析元素解離、原子化程度、速度產(chǎn)生影響，減小原子的吸收信號。而化學干擾屬于選擇性干擾，其對不同元素干擾相同。其干擾程度受待測元素、干擾組分性質(zhì)、火焰狀態(tài)、火焰部位、火焰溫度、火焰類型以及共存組分、氣溶膠的顆粒大小、霧珠大小的影響。包括陰離子、陽離子、陰陽離子和氣相等干擾。

首先，陰離子干擾。陰離子的干擾指的是陰離子對金屬原子吸收造成干擾。陰離子干擾較為復雜，不同陰離子和被測元素生成沸點、熔點不同的化合物，對原子化產(chǎn)生影響。例如PO43-、S042-將對堿土金屬、鎘、鉛吸收產(chǎn)生抑制，例如鈣、鎘、鉛吸光度將隨著磷酸根濃度增加逐漸減弱，表明磷酸根對鈣、鎘、鉛存在負干擾[2]。其次，陽離子干擾。指的是伴生陽離子將對待測樣品中陽離子信號產(chǎn)生抑制或者增強作用。例如，當存在大量的鈉，將對鉀電離產(chǎn)生抑制作用，導致鉀吸收強度逐漸增加。最后，氣相干擾。是指被測元素和氧產(chǎn)生難以分解的氧化蒸汽，例如像SiO、Ce0、Al2O3等難熔的氧化物原子化效率較低，采取氧化亞氮或乙炔高溫火焰，測定的靈敏度較低[2]。

對于化學干擾消除措施包括以下幾種：第一，添加助溶劑。添加助熔劑可以對部分高熔點的物質(zhì)發(fā)揮助熔作用，促使熔融蒸發(fā)，抑制干擾，提升靈敏度。對海水中銅、鎘進行測定時，將硝酸銨作助溶劑將氯化鈉化合物消除，減小對銅、鎘的干擾。在氯化鈉溶液中添加NH4NO3，生成NaNO3、NH4Cl。下表為四種化合物沸點、熔點數(shù)值，氯化鈉沸點為1 413 ℃，通過添加NH4NO3生成NaNO3、NH4Cl后，溫度小于400 ℃便能夠分解除去。第二，添加釋放劑。將其和干擾離子反應生成難揮發(fā)、穩(wěn)定化合物，從干擾元素化合物中將被測元素釋放出來。例如，在測定鈣時，存在磷酸根干擾，添加鑭和磷酸根反應釋放鈣，抑制干擾。第三，化學改進劑。石墨爐光譜法常用改進劑抑制化學干擾。在對Cd測定時，當溫度小于1 000 ℃無法檢測原子的吸收信號，添加EDTA，溫度為600 ℃便存在Cd原子的吸收峰值，并且海水背景吸收溫度大于900 ℃方才增加，減小背景干擾。第四，化學分離。通過化學方式把分析元素與干擾組分進行分離，能夠消除干擾，并將分析元素富集，提升靈敏度。較為常用分離技術(shù)包括沉淀法、萃取法等。最為常用為萃取法，但因為操作較為繁瑣，需要應用的大量化學試劑，將提升空白值以及損失和污染被測元素。第五，提升火焰溫度。大量低溫火焰存在干擾，通過高溫火焰可以消除部分干擾?；鹧鏈囟扔绊憳悠啡廴凇⒄舭l(fā)以及解離過程。通過氧化亞氮或乙炔火焰能夠?qū)⒋蟛糠只瘜W干擾消除，但是因為火焰的溫度較高，電離也將增加，增加電離干擾。

化合物的熔點和沸點

2.3 電離干擾和消除措施

電離干擾指的是因為原子在火焰中電離引發(fā)效應。當分析元素轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂稍与婋x，導致基態(tài)原子的數(shù)量降低，降低吸光度值，在高濃度區(qū)校正曲線向縱坐標彎曲[3]。在乙炔/空氣火焰內(nèi)，電離電位小于5eV堿金屬出現(xiàn)強烈電離，當電離電位為5.21 eV至6.11 eV元素不易電離，當電離電位大于7.5 eV元素難以電離或者不電離。氧化亞氮/乙炔火焰內(nèi)，K、Na、Li、Rb、Cs等堿金屬電離度為98.4%、78.9%、63.8%、99.1%、99.7%，測定時需對電離影響加以充分考慮，勻速電離電位降低，火焰溫度升高，干擾情況愈加嚴重，抑制電離干擾方法包括以下幾種：第一，對火焰溫度加以控制?；鹧鏈囟仍黾?，電離干擾隨之增加，電離原子數(shù)將隨火焰溫度降低不斷減少，通過控制火焰溫度能夠抑制干擾，按照元素電離電位，合理控制火焰溫度。第二，添加消電離劑。標準溶液與試樣內(nèi)添加電離電位較低消電離劑，能夠提供自由電子，通常消電離劑電離電位越低，抑制干擾效果更佳。相比于被測元素，消電離劑電離度較低，因此其更容易被電離，優(yōu)先電離，對被測元素電離加以抑制或者消除[3]。

3 原子吸收光譜法在環(huán)境監(jiān)測中的應用進展

現(xiàn)階段，原子吸收光譜法在水環(huán)境監(jiān)測、土壤、固體物、底泥以及大氣環(huán)境監(jiān)測中得到廣泛的應用。在水環(huán)境監(jiān)測中能夠?qū)λ|(zhì)中含有的鎘、鋅、鉛、銅元素含量直接測定。在土壤、固體物、底泥分析中應用原子吸收光譜法可以對土壤消解液鉻、鎘、鉛、銅、鋅等重金屬的含量進行測定。借助石墨爐原子吸收光譜法可以對大氣中硒元素的含量進行測定。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，在環(huán)境監(jiān)測中借助原子吸收光譜法測定污染物質(zhì)含量，結(jié)合實際情況采取相應措施加以處理，實現(xiàn)生態(tài)保護、環(huán)境治理。

4 總結(jié)

綜上所述，當前環(huán)境污染形勢日益嚴峻，因此需要積極應用新技術(shù)、新設備展開環(huán)境監(jiān)測工作，對環(huán)境污染情況加以準確的了解。原子吸收光譜法對造成環(huán)境污染金屬元素含量檢測應用較為廣泛，能夠有效迅速地檢測出土壤、水體中所含金屬元素。但是在對該檢測技術(shù)加以應用時存在物理、化學、電離等干擾因素，對環(huán)境監(jiān)測結(jié)果存在一定的影響，因此需要采取行之有效的方式消除干擾，確保檢測結(jié)果的精確性。