原子吸收光谱法在水质分析中的应用

原子吸收光谱法在水质分析中的应用

美析仪器www.macylab.com

水质的好坏直接影响了人们的健康状况，水的质量监测已成为我国环境重点保护的一项内容。好的水质检测方法成为了研究人员追求的方向，而原子吸收光谱法也成为水质分析中的首选方法。

一、原子吸收光谱法的基本原理

首先，原子吸收光谱法 (AAS)是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。当有辐射通过自由原子蒸气，且入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子就要从辐射场中吸收能量，产生共振吸收，电子由基态跃迁到激发态，同时伴随着原子吸收光谱的产生。一般情况下原子都是处于基态的，当特征辐射通过原子蒸气时，基态原子从辐射中吸收能量，最外层电子由基态跃迁到激发态。原子对光的吸收程度取决于光程内基态原子的浓度。在一般情况下，可以近似的认为所有的原子都是处于基态。原子吸收光谱法是依椐处于气态的被测元素基态原子对该元素的原子共振辐射有强烈的吸收作用而创建的。

在水分析中，原子吸收光谱法是测量物质所产生的蒸气中原子对电磁辐射的吸收强度的一种仪器分析方法，其操作十分简便。原子吸收光谱仪是由光源、原子化系统、光学系统、检测系统和显示装置五大部分组成的,其中原子化系统在整个装置中具有至关重要的作用。对于不同的元素都已有特定的阴极灯、波长范围、狭缝宽度、灯电流值等配合测定。若想测定达到较高的数量级或提高检测质量,其关键还在于样品的预处理和进样技术。

二、原子吸收光谱法的应用领域

在元素分析方面的应用，原子吸收光谱法凭借其本身的特点,现已广泛的应用于工业、农业、生化制药、地质、冶金、食品检验和环保等领域。该法已成为金属元素分析的最有力手段之一。而且在许多领域已作为标准分析方法,如化学工业中的水泥分析、玻璃分析、石油分析、电镀液分析、食盐电解液中杂质分析、煤灰分析及聚合物中无机元素分析;农业中的植物分析、肥料分析、饲料分析；生化和药物学中的体液成分分析、内脏及试样分析、药物分析;冶金中的钢铁分析、合金分析;地球化学中的水质分析、大气污染物分析、土壤分析、岩石矿物分析;食品中微量元素分析。

在有机物分析方面的应用，使用原子吸收光谱仪利用间接法可以测定多种有机物,如8 - 羟基喹啉(Cu) 、醇类(Cr) 、酯类(Fe) 、氨基酸(Cu) 、维生素C(Ni) 、含卤素的有机物(Ag) 等多种有机物,都可通过与相应的金属元素之间的化学计量反应而间接测定。

在理论研究方面的应用，原子吸收可作为物理或物理化学的一种实验手段,对物质的一些基本性能进行测定和研究,另外也可研究金属元素在不同化合物中的不同形态。

在元素分析方面的应用：原子吸收光谱法凭借其本身的特点,现已广泛的应用于工业、农业、生化制药、地质、冶金、食品检验和环保等领域。该法已成为金属元素分析的最有力手段之一。而且在许多领域已作为标准分析方法,如化学工业中的水泥分析、玻璃分析、石油分析、电镀液分析、食盐电解液中杂质分析、煤灰分析及聚合物中无机元素分析;农业中的植物分析、肥料分析、饲料分析;生化和药物学中的体液成分分析、内脏及试样分析、药物分析;冶金中的钢铁分析、合金分析;地球化学中的水质分析、大气污染物分析、土壤分析、岩石矿物分析;食品中微量元素分析。

三、原子吸收光谱法的联用

分析化学中常采用不同分析手段的结合或联用技术,来提高分析灵敏度和检出限,若电化学与火焰原子吸收法联用特征浓度大为降低,测定的灵敏度提高了2 个数量级以上,又如电沉积技术与原子吸收光谱法联用被广泛应用于重金属的检测 。火焰原子吸收联用也已成为有机金属化合物形态分析的重要方法,它可同时对原子和离子检测,实现了痕量有机金属化合物及其共存有机化合物的高灵敏同步测定 。殷学峰等人采用因子分析法和氢化物发生原子吸收法对砷的4 种化学形态进行研究,由于As ( Ⅲ) ,As ( Ⅴ) ,一甲基砷,二甲基砷在环境水样中毒性不同,以前用色谱分离和原子光谱法联机测定,受制于色谱分离时的稀释作用,检测下限较高,在实用中受到限制,而本法操作简便,无需处理,灵密度高,有较好的定性和定量能力。近些年,国外的科研人员仍在不断地尝试将一些特殊的分离与富集方法和进样方法与原子吸收光谱法联用,从而解决了许多研究上的难题。比如,有人将不同类型的等离子体与光谱学的发热放电相结合用于化学计量学的研究和基础研究,同时,对于物种形成过程的研究也有了明显的增多;有人利用微柱预富集原子吸收光谱法测定痕量元素和矩阵元素 ;Gasper ,Attlia等人提出用低压喷射样品柱注射火焰原子吸收光谱法测定银镉汞铅硒和锌六种元素,所得结果相对偏差极小,可作为水质标准和污染度量的元素分析方法;有人将电热原子吸收光谱法(ETAAS) 直接原子化固体样品用于测定钢铁中的痕量元素;有人在溶液反萃取的萃取过程中利用电热原子吸收光谱法以自动连续注射法测定镉,其检出限达到217ng/ L ,相对偏差也由直接萃取的312 %降至118 %;有人用湿法微波消解—流动注射原子吸收光谱法测海鲜中的汞含量;有人用萃取—预富集—电热原子吸收光谱法测定酒中的铊元素。以上这些实例都体现了原子吸收光谱法与其他不同方法联用后的实用与高效。

四、原子吸收光谱法的发展趋势

近年来国内外都有人致力于研究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；用激光使样品原子化。它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。高效分离技术气相色谱、液相色谱的引入，实现分离仪器和测定仪器联用，将会使原子吸收分光光

度法的面貌发生重大变化，微量进样技术和固体直接原子吸收分析受到了人们的注意。固体直接原子吸收分析的显著优点是：省去了分解试样步骤，不加试剂，不经任何分离、富集手续，减少了污染和损失的可能性，这对生物、医药、环境、化学等这类只有少量样品供分析的领域将是特别有意义的。所有这些新的发展动向，都很值得引起我们的重视。近年来，微型电子计算机应用到原子吸收分光光度计后，使仪器的整机性能和自动化程度达到一个新的阶段。