原子吸收培訓(xùn)幻燈片

原子吸收分光光譜儀

分析技術(shù)培訓(xùn)

主要內(nèi)容介紹：

第一章

原子吸收光譜法概述

第二章原子吸收儀器的主要類型與結(jié)構(gòu)、功能第三章原子吸收分光光度儀的正確使用

第四章干擾及其消除

第五章原子吸收光譜法分析基礎(chǔ)

第六章樣品前處理技術(shù)

第七章原子吸收分光光度儀的保養(yǎng)

及注意事項第一章

原子吸收光譜法概述

一、原子吸收光譜法基本原理1、分析測定原理

由銳線光源（待測元素空心陰極燈）發(fā)射的特征波長光束，在通過原子化器中待測元素原子蒸氣時，將被樣品中待測元素的基態(tài)原子所吸收，檢測該特征輻射光強(qiáng)度減弱的程度，可以分析樣品中待測元素的含量。原子吸收光譜法（AtomicAbsorptionSpectrometry），又稱為原子吸收分光光度法（AtomicAbsorptionSpectrophotometry），通常簡稱為原子吸收法（AAS）。

GF—AAS石墨爐原子吸收法

FI—AAS火焰原子吸收法基態(tài)原子的躍遷與光輻射發(fā)射和吸收

在通常情況下，原子處于基態(tài)，當(dāng)特征輻射光通過原子蒸氣中時，基態(tài)原子從入射輻射中吸收能量，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。通常是第一激發(fā)態(tài)發(fā)生共振吸收，產(chǎn)生原子吸收光譜。

2、原子吸收分光光度儀器的基本組成

二、原子吸收光譜法的特點

1、靈敏度高★火焰法測定的相對靈敏度為：

μg/ml------ng/ml(ppm級)★石墨爐法測定的絕對靈敏度為：

10-10------10-14g(ppb級)2、精密度好★火焰法RSD：1—3%（性能好的可<1%）★石墨爐法RSD：3—15%（性能好的可<3%）3、抗干擾能力強(qiáng)4、操作簡便5、分析速度快6、應(yīng)用范圍廣第二章原子吸收分光光度儀的類型與結(jié)構(gòu)、功能

單道單光束原子吸收分光光度儀

單道雙光束原子吸收分光光度儀二、儀器主要部件及結(jié)構(gòu)、功能

1、光源系統(tǒng)

基于峰值吸收測定原理，必須提供銳線光譜。目前普遍使用的是空心陰極燈，它是一種輻射強(qiáng)度大、穩(wěn)定性高的銳線光源，其放電機(jī)理是一種特殊的低壓輝光放電。空心陰極燈實際上是一種氣體放電管，它包括一個陽極和一個空心圓筒形陰極，兩極密封于帶有石英窗的玻璃管中，管中充有低壓惰性氣體，結(jié)構(gòu)如圖所示。

空心陰極燈發(fā)射的光譜，主要是陰極元素的光譜，其中含有內(nèi)充氣體及陰極中雜質(zhì)的光譜，因此對制作空心陰極燈的陰極材料和充氣的純度以及制作工藝條件等要求很高，不同廠家生產(chǎn)的燈，共振線輻射強(qiáng)度大小有較大差異。用戶挑選高質(zhì)量的燈是非常重要的。

其標(biāo)準(zhǔn)是：輻射強(qiáng)度大，背景輻射小，穩(wěn)定性好和靈敏度高。

2．原子化系統(tǒng)

（1）

火焰原子化系統(tǒng)通常包括霧化器、霧化室和燃燒器三部分。通過將樣品擊碎細(xì)霧在已炔—空氣火焰中燃燒（約2300℃）使其原子化。其中的霧化器是該種原子化系統(tǒng)的核心部件，分析的靈敏度和精密度在很大程度上取決于霧化器的工作狀態(tài)。按國標(biāo)規(guī)定霧化效率不低于8%，大多數(shù)儀器的霧化效率一般在10—12%。

（2）無火焰原子化裝置

電熱高溫石墨爐原子化器

通過采用大電流加熱石墨管的方式（最高溫度可達(dá)2700℃——3000℃），使樣品中待測元素原子化。該種原子化裝置的優(yōu)點是加入石墨管的全部樣品均參與原子化，大幅度提高了原子化效率，靈敏度極高?？v向加熱石墨爐原子化器的結(jié)構(gòu)如圖所示。

（2）無火焰原子化裝置

電熱高溫石墨爐原子化器

橫向加熱石墨爐的最大特點是：電流橫向流過石墨管，使石墨管內(nèi)加熱溫度均勻，進(jìn)一步提高了靈敏度和精密度。橫向加熱石墨爐原子化器的結(jié)構(gòu)如圖所示。

（3）氫化物原子化裝置

目前普遍使用的氫化物原子化裝置是一個T形的石英管（如圖所示）。氫化物法可測定的元素有：As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te等。這些元素在酸性介質(zhì)中與硼氫化鈉（鉀）還原劑反應(yīng)生成相應(yīng)的氫化物氣體，被載氣帶入預(yù)先加熱（可通過火焰或電加熱）至一定溫度的石英管中原子化，靈敏度較高。

3．分光系統(tǒng)

目前商品型原子吸收分光光度儀，普遍采用光柵單色器，單色器由入射狹縫、準(zhǔn)直光鏡、光柵、成象物鏡和出射狹縫組成，用于將特征吸收譜線與其它雜散光分離并送入檢測器。單色器的核心部件是光柵，光柵單色器的特性可用色散率、分辨率和閃耀波長來表征。★色散率（dλ/dl）是指在焦面上單位距離內(nèi)所容納的波長數(shù)?！锓直媛剩ㄒ喾Q分辨能力或分辨本領(lǐng)）是指能分辨相鄰兩譜線的能力，是表示光柵單色器的一個重要指標(biāo)?！镩W耀波長是指輻射能量最大的波長。由于原子吸收測定的大多數(shù)元素的共振線位于紫外光區(qū)，因此常用的閃耀波長為：250----300nm。4、檢測系統(tǒng)

檢測系統(tǒng)核心部件是光電倍增管，其作用是將光信號轉(zhuǎn)變成電信號并放大，最后從陽極輸出的電流可達(dá)1—10微安。由光電倍增管輸出的信號經(jīng)前置放大器濾波、放大，輸入計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。

5、計算機(jī)控制系統(tǒng)

近幾年來，大部分原子吸收分析儀都帶有計算機(jī)，用于調(diào)整控制儀器、處理數(shù)據(jù)、顯示和貯存檢測結(jié)果等，使儀器操作實現(xiàn)了全自動化，極大地提高了測量準(zhǔn)確度和精密度。三、儀器主要性能的有關(guān)指標(biāo)參數(shù)1、波長準(zhǔn)確度與重復(fù)性表示儀器自動（或手動）尋找指定的特征譜線（測定波長）的控制能力（即：操作的準(zhǔn)確程度和操作的穩(wěn)定程度）。

儀器波長準(zhǔn)確度±0.3nm；波長重復(fù)性±0.2nm。2、儀器光譜分辨率表示儀器光學(xué)系統(tǒng)對相鄰近的兩條譜線的分離（分辨）能力。能夠分辨錳279。5nm和279。8nm兩條譜線，且兩條譜線間波谷能量小于40％。3、儀器基線穩(wěn)定性表示儀器光學(xué)系統(tǒng)和電子電路系統(tǒng)的穩(wěn)定程度（不包括原子化系統(tǒng)）。

30分鐘儀器的基線漂移小于0。004——0。006Abs。4、儀器測定精密度

表示儀器測定指定元素時，多次重復(fù)測定某一樣品時所得到的數(shù)值的離散程度（重復(fù)性好壞）。通常以RSD％表示。

火焰法

測定銅的精密度（連續(xù)測定11次計算）RSD<1%

。

石墨爐法測定銅的精密度（連續(xù)測定7次計算）RSD<4%。測定鎘的精密度（連續(xù)測定7次計算）RSD<5%。5、儀器靈敏度表示儀器測定指定元素時，測量值（吸光度Abs）隨樣品濃度變化的敏感程度。以特征濃度和特征質(zhì)量表示。

特征濃度：是指能產(chǎn)生1%光吸收或0.0044吸光度所對應(yīng)的待測元素的濃度。

儀器測試銅的特征濃度小于0.05μg/ml/1%。

特征質(zhì)量：在無火焰原子吸收中把能產(chǎn)生1%光吸收或0.0044吸光度所對應(yīng)的待測元素的絕對量稱為特征質(zhì)量。。儀器測試銅的特征量小于1×10-10g。

儀器測試鎘的特征量小于1×10-14g。6、儀器檢出限

儀器測試銅的檢出限小于0.008μg/ml。7、儀器的扣背景能力儀器在背景吸收接近1.0Abs

時，扣背景能力應(yīng)大于30倍。第三章原子吸收分光光度儀的正確使用

一、最佳適用范圍：

原子吸收分光光度法目前可以測定的元素達(dá)70多種，包括金屬元素、過渡金屬元素、部份稀土、錒系元素及部份非金屬元素（硼、砷、硅、硒、碲等）。但以測定金屬性強(qiáng)的元素為最佳，對過渡金屬也有較好的測定效果?；鹧娣ǚ治鲮`敏度在一般在0.1—100μg/ml（1%吸收靈敏度）。石墨爐法的靈敏度一般在10-10—10-14克（1%吸收靈敏度）。用于測定非金屬元素及稀土、錒系元素則靈敏度較低。測定的精密度（重復(fù)性），火焰法（在μg/ml級）一般RSD<5%(測定HNO3中銅可達(dá)<1%);石墨爐法(在ng/ml級)一般RSD<15%（測定HNO3中銅可達(dá)<5%）。測定非金屬元素及稀土、錒系元素，精密度也稍差些。

樣品形態(tài)以接近水的溶液為佳，固體或粘稠液體、懸濁液以消解后測定為宜。對于石墨爐法，經(jīng)方法學(xué)驗證，確已消除干擾的，可采用直接稀釋后進(jìn)樣。如血、尿、飲料等。最終確定是使用火焰法還是石墨爐法測定，應(yīng)以樣品中被測元素的含量及干擾情況為依據(jù)。因火焰法方法成熟、操作簡便、成本低、精密度好、干擾少，只要被測元素濃度適合，使用火焰法測定是非常方便的。而利用石墨爐法測定痕量金屬，則在靈敏度上占有較大優(yōu)勢。許多在火焰法中不能檢出的元素，用石墨爐法可以得到很好的測定。但應(yīng)注意摸索實驗參數(shù)，以克服基體干擾，提高準(zhǔn)確度。

原子吸收法不適合測定金屬含量非常高的樣品，因為稀釋倍數(shù)過大，將帶入較大誤差。特別是石墨爐法，一旦爐體嚴(yán)重污染，記憶效應(yīng)將影響以后樣品的測定（必須空燒多次徹底清除殘留后，方可進(jìn)行下一步測定）。二、操作參數(shù)的選擇與優(yōu)化

1、火焰原子吸收法最佳分析條件的選擇。（1）波長的選擇

每種元素空心陰極燈發(fā)射的特征譜線通常有若干條可供選擇，選擇測定波長一般考慮兩個因素：通常選擇最靈敏線，以便提高測定的靈敏度和獲得最低檢出限，對于含量較高的樣品也可選擇次靈敏線，可以提高測定的穩(wěn)定性。此外要考慮選擇背景干擾小且噪聲低的波長。如測鉛的最靈敏線為217.0nm，其特征濃度為0.2μg/ml；鉛的次靈敏線283.3nm的特征濃度為0.5μg/ml。但無論是火焰法還是石墨爐法都表現(xiàn)為在283.3nm噪聲小、背景干擾低、測量結(jié)果更為穩(wěn)定。因此選擇在283.3nm測定，反而有比217.0nm更低的檢出限和更好的重復(fù)性。

(2)燈電流的選擇

空心陰極燈是目前使用最廣泛的一種光源，在測定時燈電流大小的選擇一定要適當(dāng)，請注意以下兩點。

①

一般來說燈電流越小，獲得的譜線越窄，因此它的靈敏度越高，如圖所示。但是燈電流過小，則光強(qiáng)度低，為滿足測量要求，就必須增大光電倍增管負(fù)高壓，使噪聲增大，空心陰極燈也難以達(dá)到熱平衡，其發(fā)射強(qiáng)度不穩(wěn)定。雖然靈敏度有所高，但由于以上負(fù)作用的結(jié)果，并不能使檢出限降低。②過大的燈電流，會使燈發(fā)射的譜線產(chǎn)生熱變寬和壓力變寬，造成測量靈敏度下降。另外由于過熱蒸發(fā)出的燈陰極材料元素，使空心陰極燈內(nèi)該元素原子濃度增高，將會吸收陰極發(fā)射出的原子譜線，這就是自吸現(xiàn)象(自蝕)。燈電流越大，自吸也越嚴(yán)重，如圖所示，應(yīng)予避免。

因此必須選擇適當(dāng)?shù)臒綦娏?，使光源既有穩(wěn)定的發(fā)射強(qiáng)度，又使靈敏度不降低，兩者間需相互兼顧，以達(dá)到一個最佳的組合。

由于目前普遍使用脈沖調(diào)制燈電流，不同型號的儀器，調(diào)制頻率及脈沖占空比不同，實際加在燈上的平均電流小于設(shè)定輸入值。所以對于不同生產(chǎn)廠家或不同型號的儀器，建議使用各自較成熟的推薦值。此外，近年來開發(fā)出的無極放電燈和高強(qiáng)度燈，其發(fā)射強(qiáng)度比空心陰極燈要大幾十至幾佰倍，而且比較穩(wěn)定，對于測定砷、硒等短波長元素可提高靈敏度和降低檢出限。(3)火焰類型和助燃比的選擇

同一元素在不同火焰中原子的原子化程度是不同的。

①耐高溫難原子化的元素，如Be、Sr、Ba、V、Ti、Zr等，在空氣-乙炔火焰中(2300℃)難以原子化，因此測定靈敏度低。在氧化亞氮-乙炔高溫火焰中(2955℃)，則易被原子化，測定靈敏度明顯提高。

②對易原子化元素，如Na、K、Rb、Cs、Mg等，則在高溫火焰中發(fā)生電離，測量靈敏度反而下降。因此對那些易原子化的元素，應(yīng)該用空氣—乙炔火焰，對于高溫元素則選用氧化亞氮—乙炔火焰。

目前大部分測定采用空氣—乙炔火焰。

以乙炔-空氣火焰為例，根據(jù)火焰溫度和氣氛，可分為貧燃焰、化學(xué)計量焰和富燃焰三種類型。其性質(zhì)與燃助比見表。

乙炔—空氣火焰的性質(zhì)與助燃比

火焰類型性質(zhì)燃助比

(乙炔/空氣)貧燃焰（氧化焰）藍(lán)色，溫度較高，略不穩(wěn)定，原子化區(qū)窄，沒有還原性。大于

1：6化學(xué)計量焰（中性焰）

黃綠色，穩(wěn)定，噪聲小，背景低，稍有還原性，靈敏度和精密度較高。等于1：4富燃焰（還原焰）明亮黃色，溫度較低，層次模糊，還原性強(qiáng)，電子密度較高。小于

1：3（4）狹縫的選擇（光譜通帶）

在被測元素最靈敏線附近有其它譜線干擾時，應(yīng)盡量選擇較小的狹逢（0.1—0.4nm），如Ni、Co、Fe、Cr、Na等元素，一般可提高測量靈敏度和準(zhǔn)確度，同時還可以改善測量的線性范圍。對測量波長附近沒有其它譜線的干擾和沒有待測元素的次靈敏線存在，或者燈本身發(fā)射能量較弱（如As、Se、Ba等元素)，可選擇較寬的狹縫（0.3—2.0nm），使入射光束投射到檢測器上的光強(qiáng)度較大，可降低負(fù)高壓值，減弱噪聲，提高信噪比，改善檢測下限。

（5）

火焰原子化器位置的選擇

通常做兩個方面的調(diào)整：①燃燒器水平位置的調(diào)整（與待測元素?zé)o關(guān)）燃燒縫必須與光束平行，且完全重合。通常先通過目視觀察初步調(diào)整。②燃燒器高度的選擇（與待測元素有關(guān)）通常是在固定燃助比的條件下，測量標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同燃燒器高度時的吸光度，進(jìn)而繪制吸光度～高度曲線，根據(jù)曲線選擇合適的燃燒器高度（尋找吸光度最大的點），以獲得最高的靈敏度和穩(wěn)定性。

（6）試液提升量的選擇（霧化效率調(diào)整）

進(jìn)入火焰的試樣溶液越多，測量的靈敏度越高。試液的提升量主要是通過調(diào)節(jié)空氣的流速來實現(xiàn)的，壓力可調(diào)得比說明書規(guī)定的稍高一點，容易保持空氣流速的恒定。毛細(xì)管長度（L）增加，吸噴樣品的阻力增大，使試液提升量減少。試液放置的高度相差5cm，可導(dǎo)致樣品吸噴量有10%的變化，對測定有較明顯的影響。因此在檢測時，宜使用直徑較大的容器，以減小進(jìn)樣時樣品液面下降速度，盡量保持每一個試樣進(jìn)樣時的高度位置基本保持一致。試樣的基體對粘度（μ）有影響，粘度不同會改變提升量，所以應(yīng)使標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣溶液的基體成分一致。溫度升高，試液的粘度下降，提升量增加，使霧化效率增大，因此檢測時應(yīng)保持試液的溫度相同且基本恒溫。一般配好的試液要在實驗室放一段時間，使之與室溫達(dá)到平衡后再進(jìn)行檢測。

（7）綜合調(diào)試方法

①建議按儀器軟件推薦值或檢測規(guī)范要求設(shè)定波長、燈電流、狹逢寬度、并調(diào)整好光路。②目視調(diào)整燃燒器縫與光束平行并基本重合，高度略低于光束下沿2-5mm。③點火，吸入一個含待測元素的水溶液（濃度要求不嚴(yán)格，一般相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)曲線的中上端濃度，能產(chǎn)生0.3—0.5A左右的吸光度即可）。④調(diào)整以下幾個參數(shù)，邊調(diào)整邊觀察儀器顯示，直至獲得最大吸光度。

A、燃燒器水平位置(或稱“進(jìn)”“出”位置)，調(diào)之與光路完全重合。

B、試液提升量，調(diào)霧化效率。

C、燃?xì)馀浔?，選擇適合的原子化火焰性質(zhì)。

D、燃燒器高度，讓光束通過最佳原子化火焰區(qū)域。注：A、B對靈敏度和穩(wěn)定性影響最大，不過調(diào)好后可保持不變，下次直接調(diào)用或保持這個參數(shù)既可，不用再調(diào)整。

C、D兩項需相互反復(fù)調(diào)整，特別是不同元素之間差異較大。

2、石墨爐原子吸收最佳分析條件的選擇

石墨爐原子吸收分析有關(guān)燈電流、光譜通帶（狹縫）及吸收線(波長)的選擇原則和方法與火焰法相同。石墨爐吸收池（石墨管）和光源間的對光調(diào)整（即”定位”），要比燃燒器位置的調(diào)節(jié)略難些(對于全自動控制的儀器不存在這個問題)。通常的定位方法是：先調(diào)準(zhǔn)波長，將元素?zé)粑恢脤庹{(diào)整好，然后調(diào)節(jié)石墨爐體位置，使光束通過中心（光通量最大）。石墨爐按照干燥、熱預(yù)處理(灰化)、原子化、熱清除等幾步程序，進(jìn)行升溫和采用惰性氣體保護(hù)石墨管。因此石墨爐法需要選擇適當(dāng)?shù)母稍铩犷A(yù)處理(灰化)、原子化溫度和時間以及惰性氣體流量。

(1)干燥溫度和時間的選擇干燥階段是一個低溫加熱過程，其目的是蒸發(fā)樣品的溶劑或含水組分。

干燥條件直接影響分析結(jié)果的重現(xiàn)性。

通常干燥溫度可選擇在溶劑的沸點附近。如水溶液應(yīng)選擇在90-120℃范圍內(nèi)。用有機(jī)溶劑進(jìn)樣時，干燥溫度可略高于其沸點。干燥時必須避免試液猛烈的沸騰、流散或飛濺，所以有時寧可選擇稍低于溶劑沸點的溫度，而采用斜坡緩慢升溫并適當(dāng)延長干燥保持時間的方法，以保證沒有流散飛濺現(xiàn)象。干燥溫度與干燥時間的配合，可根據(jù)進(jìn)樣體積而定，當(dāng)進(jìn)樣量為10、20、50、100μL時，其干燥時間可分別選用15、20、50、60秒，以實驗結(jié)果為準(zhǔn)。(2)熱預(yù)處理溫度和時間的選擇

預(yù)熱處理的作用是：將樣品加熱到一定溫度，在待測元素沒有明顯損失的前提下，盡量分解、蒸發(fā)共存的有機(jī)物和低沸點無機(jī)物，以便消除或降低基體以及產(chǎn)生的背景吸收干擾。因此，熱預(yù)處理的溫度和時間，是石墨爐原子吸收分析中最重要的參數(shù)，必須慎重選擇。需考慮兩方面因素：①使用盡可能高的熱預(yù)處理溫度和較長的熱預(yù)處理時間（10——30S），以有利于去除基體干擾和降低背景吸收。②使用盡可能低的熱預(yù)處理溫度和盡可能短的熱預(yù)處理時間，保證待測元素不受損失。由于上述兩方面的要求存在相互矛盾，必須通過實驗選擇合適的溫度。

實驗選擇的具體方法是：先固定原子化溫度（可暫選定使用推薦值），在待測元素可能蒸發(fā)損失的溫度附近，以100℃的間隔測定樣品吸光度值，直到吸光度值快速下降為止。繪制熱預(yù)處理溫度（A—℃）曲線來確定最佳的灰化溫度TA，如圖所示。

(3)原子化溫度和時間的選擇

原子化溫度是由待測元素及化合物的性質(zhì)所決定的，實驗選擇的具體方法是：先固定熱預(yù)處理溫度（可選定前述實驗值TA），在待測元素可能原子化的溫度附近，以200℃的間隔測定樣品吸光度值，繪制原子化溫度（A—℃）曲線來確定最佳的原子化溫度TB，如圖所示。

選擇原子化時間的原則是：

必須使吸收信號能在原子化階段回到基線，一般為3—5秒。原子化時通常選擇最大速率（功率）升溫方式（2000℃/S）。少數(shù)情況下，當(dāng)基體的蒸發(fā)溫度小于被測元素時，可使用斜坡升溫原子化程序。(4)熱清除和空燒石墨爐升溫程序中最后設(shè)有”熱清除”一步，其溫度高于原子化溫度200—300℃（一般不低于2100），時間為3—5秒，目的是清除石墨管中可能存在的殘渣和記憶效應(yīng)。新石墨管(放置、安裝時易被沾污或石墨原料純度不夠)，在使用之前必須進(jìn)行熱清除（空燒）步驟處理，否則有較高的空白值。特別是用于測定常見元素，如果經(jīng)多次空燒仍有較高的空白值，說明管材中含有被測元素雜質(zhì)，此管不宜使用。

(5)惰性氣體流量的選擇為延長原子化器的使用壽命、保護(hù)石墨管和原子蒸氣不被氧化，原子化器須在無氧條件下工作，為此必須使用惰性氣體(常用氬氣或高純氮?dú)?加以保護(hù)。通常采用石墨管內(nèi)外分別單獨(dú)供氣的方式，外部氣體是連續(xù)不斷的，氣流覆蓋石墨錐體電極和外部，流量較大(0.1—1L/min)。內(nèi)氣體流經(jīng)石墨管內(nèi)部，流量較小(50—100ml/min)。

為保證在原子化時有足夠的靈敏度和精密度，通常在原子化時設(shè)置“停氣”(主要是指內(nèi)氣），甚至可在進(jìn)行原子化升溫前增加一個提前停氣1—2秒的程序（步驟），以保障原子化時氣流的靜止。使用氬氣的靈敏度高于使用高純氮?dú)狻Ｄ壳耙恍﹥x器還配備有輔助氣體氣路，用于在熱預(yù)處理和原子化過程中，提供輔助氣體（如氧氣、空氣、氫氣等）。石墨爐升溫程序（示例）步驟升溫溫度（℃）升溫時間（S）保持時間（S）保護(hù)氣流量(ml/min)測定11201030250通氣211001020250通氣31100010停氣42000030停氣讀取5240015250通氣第四章干擾及其消除

一、火焰法測定時的干擾及其消除在火焰法中的干擾主要有:物理干擾、光譜干擾、電離干擾、化學(xué)干擾及背景干擾等5種。在上述干擾中化學(xué)干擾是主要的，背景干擾沒有石墨爐分析時嚴(yán)重，因此背景干擾問題在石墨爐法的干擾一節(jié)述及。1、物理干擾的消除

試樣溶液的粘度；毛細(xì)管的內(nèi)經(jīng)與長度；測量液面的相對高度；空氣流量的波動；燃燒器縫口的堵塞(試液含鹽量高)和有機(jī)溶劑效應(yīng)等均屬物理干擾因素，它們的變化主要影響測定的準(zhǔn)確度。消除方法:

可根據(jù)情況采取配制與基體相類似的標(biāo)準(zhǔn)溶液；采用標(biāo)準(zhǔn)加入法；稀釋法。2、光譜干擾及消除

光譜干擾是指：吸收波長附近有多條吸收線、非吸收線或其它元素吸收線而相互重疊產(chǎn)生干擾干擾。

消除方法：減小狹縫；改選其它吸收線；利用塞曼效應(yīng)或自吸效應(yīng)校正背景；預(yù)先分離干擾元素。3、電離干擾及消除

某些易電離元素(接收外部高能量，外層電子擺脫了原子核的束縛而使該原子成為正離子)，如堿金屬和堿土金屬元素，在火焰中基態(tài)原子數(shù)減少，導(dǎo)致吸光度下降，而且使工作曲線隨濃度的增加向橫軸彎曲，這一現(xiàn)象稱之為電離干擾。

消除方法：當(dāng)加入另一種更易電離的元素時，由于這種元素在火焰中電離極大，提供了大量的電子，使待測元素的電離平衡向生成基態(tài)原子方向移動，吸光度增加。因此，消除電離干擾方法主要有以下幾種：消除電離干擾方法主要有以下幾種：

（1）加入消電離劑，消電離劑元素的電離電位越低越好，如銫比鈉消電離效果好。

元素電離電位（eV）電離度(%)空氣-丙烷空氣-乙炔N2O-乙炔Li5.40.65.263.8Na5.21.19.078.9.K4.39.748.998.4Rb4.214.785.099.1Cs3.930.495.299.7Ca6.10.22.040.5

（2）采用溫度較低的火焰，降低電離度，消除電離干擾。（3）利用富燃火焰及增加吸噴量都可降低電離干擾。

（4）標(biāo)準(zhǔn)加入法在一定程度上消除某些電離干擾。4、化學(xué)干擾及消除

化學(xué)干擾是指試液在轉(zhuǎn)化為自由基態(tài)原子的過程中，待測元素與其他組分之間因化學(xué)作用而引起的干擾效應(yīng)。它主要影響待測元素化合物的溶融、蒸發(fā)和解離過程，可產(chǎn)生正的或負(fù)的干擾。它不僅取決于待測元素與共存物質(zhì)的性質(zhì)，而且與火焰類型、溫度狀態(tài)、觀測部位等有關(guān)?；瘜W(xué)干擾是火焰原子吸收干擾的主要來源，其產(chǎn)生的原因是多方面的。例如實驗發(fā)現(xiàn)，Al對Mg的原子吸收有嚴(yán)重的化學(xué)干擾，用X—射線衍射證實，在火焰中生成了難融耐高溫的尖晶石結(jié)構(gòu)化合物MgAl2O4，所形成的穩(wěn)定化合物使Mg難以原子化而引起負(fù)干擾。

消除干擾的方法：①是加入釋放劑：在Mg—Al試液中，加入一種能與Al生成更穩(wěn)定的化合物，將Mg從Al中釋放出來，這種物質(zhì)叫做釋放劑。如La(NO3)3

、SrCl2等，大量的La與Sr均可在試液的蒸發(fā)階段與Al生成偏鋁酸鑭或偏鋁酸鍶。而Mg仍以MgCl2或Mg(NO)3的形式形成氣—固氣溶膠，并易于原子化。②是加入保護(hù)劑：在弱酸至弱堿試液中加入有機(jī)絡(luò)合劑如EDTA、8—羥基喹啉等，使之與待測金屬離子，或者與干擾金屬離子生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，在火焰中脫溶劑時形成有機(jī)絡(luò)合物的氣—固氣溶膠，將待測元素保護(hù)起來，使它不與干擾物質(zhì)在火焰中發(fā)生反應(yīng)。如用EDTA將Mg、Al保護(hù)起來，使Al不干擾Mg的測定。③是加入助熔劑：例如加入HN4Cl可提高某些元素的靈敏度，并能抑Al、Si、PO43-干擾。在測定鉻時，加入1%HN4Cl，不僅增加測定的靈敏度，而且也克服了Fe對測定的干擾。④是預(yù)分離：干擾嚴(yán)重時，可考慮采取萃取、沉淀、離子交換等手段，分離除去除干擾物質(zhì)后，再進(jìn)行測定。二、石墨爐原子吸收法的干擾及消除

與火焰原子化器相反，石墨爐原子化器中的自由原子的濃度高，停留時間長，同時基體成分的濃度也高，停留時間也長，因此石墨爐原子化器的基體干擾和背景吸收干擾較火焰原子化器嚴(yán)重的多，關(guān)于抑制和消除基體干擾的方法，目前主要有：①

基體改進(jìn)劑技術(shù)；②背景校正技術(shù)；③平臺石墨管技術(shù)；④最大功率升溫技術(shù)和面積積分技術(shù)；⑤石墨管性能改進(jìn)技術(shù)；這些技術(shù)的靈活應(yīng)用，可在一定范圍內(nèi)不同程度地消除基體干擾，提高分析靈敏度和改善精密度。本教程著重介紹基體改進(jìn)劑技術(shù)和背景校正技術(shù)。

1、基體干擾和基體改進(jìn)劑技術(shù)

無火焰原子吸收分析需經(jīng)干燥、熱預(yù)處理、原子化、熱清除四個階段的逐漸由低溫到高溫的升溫過程。在這些過程中由于基體的存在，會使待分析元素的信號降低或升高，這種現(xiàn)象通常稱為基體效應(yīng)或基體干擾。所謂基體改進(jìn)技術(shù)，就是在石墨爐中或試液中加入一種或幾種化學(xué)試劑，使石墨爐內(nèi)的高溫化學(xué)反應(yīng)，向有利于待測元素原子化方向發(fā)展。目前主要通過六種途徑消除或降低干擾(降至可利用背景校正技術(shù)校正)。

（1）使基本形成易揮發(fā)的化合物，在原子化前蒸發(fā)或分解，降低背景吸收。例如：加入適量硝酸銨（或硝酸）來降低氯化物干擾。

NH4NO3+NaCl

───→NH4Cl+NaNO3

溶點：170℃801℃335℃升華307℃沸點：211℃分解

1431℃

380℃分解

(2)

使待測元素形成熱穩(wěn)定化物(或合金)，有利于提高熱預(yù)處理溫度，驅(qū)除基體成分，防止待測元素的揮發(fā)損失。

例如：測定Cd、Pb時，溫度超過400℃即出現(xiàn)揮發(fā)損失，而加入適量(NH4)2HPO4或鈀，可使熱預(yù)處理溫度提高到900—1000℃，大部分基體成份可被熱解清除掉。

(3)

形成強(qiáng)還原性原子化環(huán)境，改善原子化過程，提高靈敏度。

例如：在原子化時提供氫氣；在試樣中加抗壞血酸、檸檬酸、EDTA等試劑，可在高溫產(chǎn)生富碳氛圍，加速金屬氧化物的碳還原反應(yīng)。

MO(S)+C(S)───→M(g)↑+CO(g)↑導(dǎo)致原子濃度迅速增加，提高靈敏度。

(4)改善基本的物理特性，防止待測元素被包裹在基體的大塊結(jié)晶或燒結(jié)塊內(nèi)，影響原子化效率。

例如：加入過氧化鈉能夠釋放出氧氣炸裂基體的結(jié)晶，加入有機(jī)試劑抗壞血酸、草酸等有助熔作用，不形成鹽類殘渣。

(5)使基體形成難離解的化合物，避免待測元素形成易揮發(fā)難原子化的化合物，降低揮發(fā)損失和氣相干擾。

例如：加入硝酸鋰，可使氯化物生成難離解的氯化鋰，避免了鉛、鉈等金屬與之形成氯化物揮發(fā)。

(6)使待測元素形成易分解的化合物，避免待測元素形成熱穩(wěn)定碳化物，降低凝相干擾和記憶效應(yīng)。例如：硅與石墨爐中的碳易形成碳化硅(SiC)，分解溫度高達(dá)2700℃。加入適量CaO，生成硅化鈣(熔點1245℃)，既阻止了SiC的生成，又降低了原子化溫度，提高了原子化效率(提高靈敏度)。自1974年Ediger提出基體改進(jìn)劑技術(shù)以來，實際應(yīng)用的基體改進(jìn)劑約有50余種（常見的基體改進(jìn)劑列于表4—3），可分為無機(jī)改進(jìn)劑，有機(jī)改進(jìn)劑和活性氣體改進(jìn)劑三種類型。2、背景吸收干擾和背景校正技術(shù)

(1)背景吸收

背景吸收信號一般來自樣品基體組分在石墨爐中的原子化過程中，產(chǎn)生的分子吸收和微粒對特征輻射光的散射。其中較強(qiáng)烈的是共存的基體物質(zhì)生成氣態(tài)分子，對光源的光有吸收作用，其吸收光譜是連續(xù)的分子光譜。最常見的分子吸收光譜是金屬的鹵化物的熱解光譜。由背景吸收而引起的對測定準(zhǔn)確度的影響，稱之為背景吸收干擾

。

(2)背景吸收校正技術(shù)①氘燈扣背景校正技術(shù)由分子吸收和光散射產(chǎn)生的背景吸收是寬帶吸收，而原子吸收是銳線吸收。當(dāng)空心陰極燈和氘燈的輻射光交替通過石墨爐時，檢測器測得是原子吸收和背景吸收信號的總和，即A原+A背，氘燈測得的只是背景信號A背(嚴(yán)格講還包括可忽略的原子吸收信號)，扣背景后的原子吸收信號A應(yīng)為兩者之差：A=(A原+A背)-A背=A原。其裝置結(jié)構(gòu)見圖。

氘燈校正背景的適宜波長范圍在200-360nm，在此范圍以外氘燈能量很弱不能使用。由于氘燈與空心陰極燈兩者光路不能完全重合，在工藝上尚存在難度，因此背景校正時有誤差。此外對于背景吸收大于1.0A時往往不能準(zhǔn)確校正，這些都是氘燈校正背景的局限性。②自吸收效應(yīng)扣背景技術(shù)

普通空陰極燈以兩個脈沖電流(一個寬脈沖小電流IL和一個窄脈沖大電流IH)交替供電，在小電流時，譜線不產(chǎn)生自吸效應(yīng)，這時測得的是原子吸收和背景吸收信號的總和。而大電流時譜線產(chǎn)生自吸變寬，沿中心波長集中兩側(cè)呈馬鞍形，這時測得的是背景吸收信號(實際上還包括可忽略的原子吸收信號),計算方法同前公式。自吸效應(yīng)背景校正的優(yōu)點在于使用同一光源,克服了氘燈校正背景的弱點，它具有較高的扣背景能力，最高可校正達(dá)3A的背景吸收?？稍谌ㄩL190nm-900nm范圍內(nèi)校正背景，缺點是靈敏度有損失，空陰極燈發(fā)射穩(wěn)定性降低，對低溫元素?zé)魤勖杏绊憽?/p>

(3)背景校正性能的比較

目前應(yīng)用最多的是上述三種背景校正技術(shù)。它們的性能比較列于下表中。

從表中性能比較可得如下結(jié)論:

①氘燈扣背景使用組合光源的背景校正方式，比單一光源系統(tǒng)誤差大，受使用波長的限制，僅能校正連續(xù)背景。但靈敏不受影響，光源穩(wěn)定性較好，價格低廉，基本滿足大多數(shù)常規(guī)元素的測定。

②自吸扣背景使用單一光源背景校正方式，全波長適用，不僅能校正連續(xù)背景，而且能同時校正結(jié)構(gòu)背景和消除一些譜線的重疊干擾。價格低廉。但靈敏度較低，燈發(fā)射穩(wěn)定性降低，壽命縮短。

③塞曼扣背景具備上述兩者的優(yōu)點，除靈敏度略受影響外，基本彌補(bǔ)了不足之處。不足之處是價格較昂貴。

④綜合比較來看，塞曼效應(yīng)背景校正方式，優(yōu)于其它兩種方式。注：三種校正方式都存在由于背景吸收測量和原子吸收測量的時間差所造成的誤差，可用面積積分測量法減少這種誤差。3、平臺石墨管技術(shù)

該技術(shù)全稱為“穩(wěn)定溫度平臺石墨管技術(shù)（STPF）”。其核心思想是：當(dāng)樣品原子化后進(jìn)入的是一個恒溫的環(huán)境時，幾乎不與其它伴生物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，基體干擾對測定的影響大為減小。熱解平臺石墨管工作原理：

當(dāng)熱解平臺石墨管在原子化過程中迅速升溫時，平臺被熱輻射和熾熱的氣體加熱，其溫度總是略滯后于管溫，即樣品的原子化實際上是被“延遲”

至石墨管和氣相均以達(dá)到設(shè)定的溫度并處于平衡狀態(tài)后才發(fā)生。此時原子云蒸汽進(jìn)入的是一個恒溫、惰性的氛圍，可較長時間地保留原子云密度，實現(xiàn)無干擾測定。目前熱解平臺石墨管已商品化。實際采用的方法是：將樣品注于石墨管內(nèi)一個熱解石墨制成的“平臺”上（而不是象通常那樣直接注于石墨管底部壁表面），由于該平臺是“松散”地放置在管內(nèi)（見圖），實際上既沒有電流流過加熱，也沒有緊密接觸的熱傳導(dǎo)，其溫度總是略滯后于管溫。4、最大功率升溫技術(shù)和峰面積積分技術(shù)

一些研究和實驗結(jié)果表明：以“無限快”的速度，升溫至恰好略高于原子化的溫度進(jìn)行原子化，在理論上是理想狀態(tài)。因此發(fā)展了超快速升溫原子化技術(shù)（亦稱最大功率升溫技術(shù)），用以進(jìn)一步抑制干擾的產(chǎn)生，并能在比通常低幾百度的溫度下取得最佳靈敏度。目前商品化儀器的升溫速度可達(dá)2000—3000℃/S。

配合最大功率升溫技術(shù)，充分利用計算機(jī)能快速采集數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，對原子化峰進(jìn)行峰面積積分，可有效減小由于基體抑制原子化速率而造成的峰高降低、峰寬加大的干擾。5、石墨管性能改進(jìn)技術(shù)

鑒于熾熱的普通石墨管對金屬離子仍具有較大的滲透性，以及石墨表面對原子化機(jī)理的影響、碳與樣品反應(yīng)造成干擾等問題，都迫切需要獲得“惰性”更好的石墨管。目前廣泛采用的方法是：在2000℃左右，讓有機(jī)烴類（如甲烷）與石墨管表面起熱解反應(yīng)，生成一種堅硬致密、抗?jié)B透和耐氧化的熱解石墨層（稱為熱解凃?qū)邮埽?。大大改善了石墨管表面的物理化學(xué)性質(zhì)，起到了“隔層”效果，有效地阻止了金屬碳化物的生成和樣品滲透形成的損失及記憶效應(yīng)，成倍地提高石墨管的壽命和測定靈敏度，可成功地測定在普通石墨管中難以檢測的元素。若全部以熱解過的石墨粉制作管子和平臺，則效果更佳（稱為全熱解石墨管、全熱解石墨平臺）。第五章原子吸收光譜法分析基礎(chǔ)

一、有關(guān)術(shù)語和函數(shù)

在原子吸收光譜法分析中，是按照國際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）推薦的術(shù)語定義。1、標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液（1）

樣品溶液原子吸收光譜分析中，在給定的先決條件下，可以直接對固體樣品進(jìn)行測定，但大部分樣品是以液體或溶液提供的，由樣品的測試部分經(jīng)適當(dāng)處理或適當(dāng)配置而成，用以提供分析使用的溶液稱為樣品溶液。

（2）

標(biāo)準(zhǔn)溶液

因為原子吸收光譜法是一種相對而不是絕對的分析技術(shù)，需用標(biāo)準(zhǔn)溶液才能使給定元素得以定量，標(biāo)準(zhǔn)溶液一般由標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制而成。標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液是一種含有已知濃度（通常為1000μg/L）的待測元素適宜組分的溶液，可買到商品化國家級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

*用時只需準(zhǔn)確稀釋到一定體積，即可獲得相應(yīng)濃度。

*一般儲于聚乙烯塑料瓶或玻璃瓶中。

*在溶液中加有一定量的酸（1%—10%），可以增加標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液濃度的穩(wěn)定性，一般可保存一年（冰箱4℃）。

2、溶劑空白和空白溶液

（1）

溶劑空白

通常是由純?nèi)軇┙M成，如去離子水，常用作調(diào)零溶液，如需用較大量的酸或其它化學(xué)試劑制備樣品溶液，則需檢查其所含待測元素是否為可測量濃度。

（2）

空白溶液和基體溶液

空白溶液含有與制備樣品溶液時所用的相同濃度的全部化學(xué)試劑?；w溶液又稱為零組分補(bǔ)償溶液，其含有用于制備樣品溶液的全部化學(xué)試劑及影響樣品測定的所有組成，特別是與樣品溶液中相同或相似濃度的光譜化學(xué)緩沖劑。此溶液中不加待測元素，在某些情況下，空白溶液或溶劑空白可以是基體溶液。

3、分析函數(shù)和分析曲線

在使用原子吸收光譜分析技術(shù)時，待測元素濃度c或質(zhì)量m與所測吸光度A的關(guān)系，即稱為分析函數(shù)，表達(dá)式為：A=f(C)或A=f(m)。最常見的為直線方程：A=aC+b,分析函數(shù)繪制的圖，稱為分析曲線。在原子吸收光譜法中，待測元素濃度或質(zhì)量與分析測定的關(guān)系，是從一組標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和一個基體溶液測得的，此步驟稱為校正或校準(zhǔn)。它包括標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備和測定，以及繪制由標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度或質(zhì)量對測定讀數(shù)作圖而建立的分析曲線，故分析曲線又稱為校正曲線或校準(zhǔn)曲線，還可稱標(biāo)準(zhǔn)曲線。如果標(biāo)準(zhǔn)系列溶液與制備樣品溶液時一樣作過處理，所得分析曲線又稱為工作曲線。

4、分析函數(shù)和分析曲線表征的意義

（1）測定值（吸光度、峰面積、峰高等）與待測元素濃度的對應(yīng)數(shù)學(xué)關(guān)系。最常見的為直線線性方程：

A=aC+b

。（2）直線線性方程的線性相關(guān)性。以相關(guān)系數(shù)

r表示，

r值要求大于0.998。（3）測定的靈敏度。a表示直線線性方程的斜率，其值越大靈敏度越高。（4）直線線性方程的截距。

以

b表示，包涵的信息有：分析曲線的空白值、儀器基線噪聲、分析曲線的彎曲特點等。其值越小越好。

二、靈敏度和檢出限

1、特征濃度和特征質(zhì)量

（1）特征濃度

在火焰原子吸收中，特征濃度是指能產(chǎn)生1%光吸收或0.0044吸光度所對應(yīng)的待測元素的濃度。

（2）特征質(zhì)量

在無火焰原子吸收中，把能產(chǎn)生1%光吸收或0.0044吸光度所對應(yīng)的待測元素的絕對量稱為特征質(zhì)量。它們是用來比較在低濃度或絕對量區(qū)域校正曲線的斜率，過去常把它們定義為靈敏度，應(yīng)注意區(qū)別，不要混淆。

二、靈敏度和檢出限

2、靈敏度

靈敏度被定義為校正曲線A=f(C)或A=f(m)的斜率，用S表示，S=dA/dc(或S=dA/dm),即直線方程：A=aC+b中的a。它表示當(dāng)被測元素濃度或絕對量改變一個單位時吸光度的變化量。

S越大，表示靈敏度越高。由于在不同濃度區(qū)域校正曲線的斜率是有所不同的，因此在報告靈敏度時，應(yīng)該指明獲得該靈敏度的濃度或絕對量范圍。用濃度表示的靈敏度稱為相對靈敏度（用ug/ml表示），如火焰原子吸收法；用絕對量表示的靈敏度稱絕對靈敏度（用g表示），如石墨爐原子吸收法。

3、檢出限

由于在定義特征濃度（或特征量）和靈敏度時，并沒有考慮測定時的噪聲，而一個有用信號實際上能否被檢測出來，則直接同噪聲的大小密切相關(guān)的，因此特征濃度或靈敏度不能用來作為衡量一個元素能否被檢出的最小量的尺度。

表征一個元素能被檢出的最小量的專業(yè)術(shù)語是檢出限。是指能以適當(dāng)置信度被檢出元素的最小濃度或最小量，由最小測量值A(chǔ)L導(dǎo)出。

AL=Ab

+KSb

式中：Ab是組成與被研究樣品基本相同而不含被測元素的空白樣品測量值的平均值，Sb是用測定AL、Ab相同條件，并經(jīng)過足夠多測量次數(shù)（如20次）得到的空白樣品測量值的標(biāo)準(zhǔn)差。K是根據(jù)所需置信度（90%）選定的一個數(shù)值，建議K=3。

得出的最小測量AL值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算，其對應(yīng)的最小濃度或最小量即檢出限。

檢出限的簡化計算：

但有時空白溶液的測量值全為0或負(fù)值，由此算出AL的也等于0或負(fù)值，顯然是不合理的。此時可配制一組約能產(chǎn)生1%光吸收（0.0044A)的標(biāo)準(zhǔn)溶液來代替空白溶液進(jìn)行測量，可用DL表示:

式中：C為約能產(chǎn)生1%光吸收的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度；為多次測量吸光度的均值；δ為多次測量吸光度的標(biāo)準(zhǔn)差；3為置信度系數(shù)。

三、精密度與準(zhǔn)確度1、精密度

精密度是表示多次重復(fù)測定某一樣品時所得到的數(shù)值的離散程度，是由偶然誤差引起。在有限次測定中，通常用多次測定的標(biāo)準(zhǔn)差S來表示：

式中：是n次測定的算術(shù)平均值；Ai

是單次測定值；n為測定次數(shù)。

精密度的實際應(yīng)用：

很顯然，隨著重復(fù)測定次數(shù)的增多，測定精度增加，得到的算術(shù)平均值越接近于真值。同樣，平均值的測定精度必然要比單次測定值的精度高。平均值的精度可由表示，即標(biāo)準(zhǔn)誤：隨著測定次數(shù)的增加，得到的平均值的精度也提高。但是，同樣應(yīng)該看到，當(dāng)n>5時，再增加測定次數(shù)，對改善平均值精度的貢獻(xiàn)越來越有限，因此，單純靠增加測定次數(shù)來提高平均值精度，并不是一個很可取的辦法。所以，一般用6—11次測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差來表示原子吸收的精密度。而實際實驗中受到樣品量或時間、成本的限制，通常采用3—6次測定結(jié)果計算精密度即可。

精密度的計算及表示：

精密度的好壞，主要取決于隨機(jī)誤差，反映分析方法的成熟程度和操作者的技術(shù)水平?，F(xiàn)在常用相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，更具有直觀性、實用性和可比性。

式中：是n次測定的算術(shù)平均值；S是n次測定的標(biāo)準(zhǔn)差。例：

測定值SDRSD1.0991.0571.0681.0891.0761.0710.01381.28%9.0999.0579.0689.0899.0769.0710.01380.15%9.1999.2579.3689.1899.2769.3710.07230.78%

2、準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度是對分析方法和分析結(jié)果的總評價，其既與系統(tǒng)誤差有關(guān)，也與隨機(jī)誤差有關(guān)。確定準(zhǔn)確度比確定精密度更困難，但更具有實用意義。在有限次測定中，只能得到接近于真值的測定平均值,而不能得到被測元素的真值u

。

通過多次測定，雖然不能得到真值，但卻可以確定平均值與真值之間符合的程度，即可以確定真值的范圍，這個范圍稱之為置信范圍，以β表示。因此，真值可以表示為：

式中：可由實驗測定，t值可由常用統(tǒng)計書中查到。在分析測定中，通常取95%的概率（所謂概率是指在t和t±dt

之間出現(xiàn)的幾率）作為測定值的可置信界限，又稱為可信度。

準(zhǔn)確度的描述:

β的統(tǒng)計意義可以這樣表述：

雖然在有限次測定中，不能求得試樣被測元素的真實含量u，但可在95%的可信度上，得到其真實含量在的范圍內(nèi)。這種表示結(jié)果的方法，不僅能反映測定誤差的大小，而且還告知了結(jié)果的可信程度。因此，它是估價測定結(jié)果準(zhǔn)確度的最佳方法。

準(zhǔn)確度與精密度的區(qū)分:

區(qū)分準(zhǔn)確度與精密度是十分重要的，測定精確度不好，就不可能有良好的準(zhǔn)確度，測定精度好是保證獲得良好準(zhǔn)確度的先決條件。圖中用靶標(biāo)為例作了說明，正確值在靶心。

準(zhǔn)確度的核查與評價:

評價測定結(jié)果的準(zhǔn)確度比評價測定精密度要更困難。準(zhǔn)確度的評價，最好用已知含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品來進(jìn)行，在沒有標(biāo)準(zhǔn)樣品的場合，可以將測定結(jié)果與其它已經(jīng)嚴(yán)格驗證過的標(biāo)準(zhǔn)方法的測定結(jié)果進(jìn)行對照。如果這樣做也有困難，在一定條件下，亦可用回收試驗來評價測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。通過檢查系統(tǒng)誤差也可從側(cè)面評價準(zhǔn)確度。（1）用已知含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品來檢查系統(tǒng)誤差（2）用標(biāo)準(zhǔn)分析方法測定同一樣品來檢驗新方法有無系統(tǒng)誤差（3）用回收試驗來檢驗系統(tǒng)誤差

（1）用已知含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品來檢查系統(tǒng)誤差

因為標(biāo)準(zhǔn)樣品中的被測元素的含量是已知的，可以將其標(biāo)定值視為真值u0。用已知含量的標(biāo)準(zhǔn)品檢查方法的系統(tǒng)誤差，在統(tǒng)計學(xué)上就是要檢查統(tǒng)計假設(shè)u=u0。在測定誤差遵循正態(tài)分布的條件下，多次測定平均值與u0之間差異不應(yīng)該具有顯著性意義。反之，如果與u0之間差異有顯著性意義，則表明有系統(tǒng)誤差存在。差異的顯著性檢驗，按t檢驗進(jìn)行，以下列公式計算：

通過查t

分布表進(jìn)行判斷，一般取95%可信度。如果t<（95%，n）,則概率值P>5%，可以認(rèn)為在95%可信度上，無系統(tǒng)誤差存在；如果t>t(95%,n),則概率值P<5%，相應(yīng)可認(rèn)為有系統(tǒng)誤差存在。

（2）用標(biāo)準(zhǔn)分析方法測定同一樣品來檢驗新方法有無系統(tǒng)誤差

這種方法和用標(biāo)準(zhǔn)樣品來檢查系統(tǒng)誤差是不同的，因為兩個分析方法本身都受到測定精密度的限制。因此，被比較的兩個測定平均值中的任何一個都不能視為真正的真值。要判斷兩個分析結(jié)果之間是否有系統(tǒng)誤差，從統(tǒng)計上講，就是要檢驗統(tǒng)計假設(shè)u1=u2。因用兩個方法測定從同一樣品總體中抽出來的樣品，如果新方法不存在系統(tǒng)誤差，兩個結(jié)果u1和u2理應(yīng)相等。而兩者的估計值（即在有限次測定中，兩方法測定均值1和2）之間的差異，在一定置信度下不應(yīng)具有顯著性意義。在統(tǒng)計上被檢驗的統(tǒng)計量是：

式中1是用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行n1次測定平均值，2是用新方法進(jìn)行n2次測定平均值，S是合并方差：式中：S1和S2分別是兩方法的標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)計算所得的t值，一般在95%可信度下，進(jìn)行概率判斷。如P>5%認(rèn)為無系統(tǒng)誤差存在，反之則存在系統(tǒng)誤差。

（3）用回收試驗來檢驗系統(tǒng)誤差

這是一種常用的方法。該方法受應(yīng)用條件的限制，不能隨便套用。因為回收率低，固然可以認(rèn)為有系統(tǒng)誤差存在的可能，然而回收率達(dá)100%，并不意味一定不存在系統(tǒng)誤差。例如，溶解樣品不完全、分子的背景吸收等，就無法用回收試驗查出來。因此，用回收試驗來檢查系統(tǒng)誤差并不是充分的，或者是不完全可靠的。必須說明，用標(biāo)準(zhǔn)加入法定量時，加標(biāo)回收試驗沒有多大意義。此時的回收率，僅是在100%附近隨機(jī)波動，不能可靠反映方法的準(zhǔn)確度。此外，所加標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)形式不同，所得到的回收率也不盡相同。所以，一般認(rèn)為衡量準(zhǔn)確度的最好方法是采用標(biāo)準(zhǔn)樣品測定進(jìn)行評價。

檢驗回收率試驗的實驗方法

取有代表性的平行樣若干份，按標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍適量加入待測元素標(biāo)準(zhǔn)（最好取高、中、低三個濃度，平行制備3—6個加標(biāo)樣品），同時測定樣品本底值和加標(biāo)樣品值，按下式計算：回收率=（測定總量—樣品本底）*100%——-———————————————————————————————————

標(biāo)準(zhǔn)樣加入量

例：某樣品中，加入鉛標(biāo)準(zhǔn)樣量50ug/L，測得鉛總濃度為78ug/L，本底值為31ug/L。則回收率為：

回收率=（78—31）*100%=94%——-—————————————50

一般要求回收率范圍應(yīng)在

85—115%之間。

四、定量分析方法

原子吸收光譜法是一種相對測量方法而不是絕對測量方法，定量結(jié)果只能由與標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相比而得到，必須要做標(biāo)準(zhǔn)測量。另一方面，通過選擇合適的定量技術(shù)或選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或溶液，可消除許多干擾。特別是對于長時間的波動、由一種樣品系列換到另一種樣品系列的變化以及每天的變化等，用合適的定量校準(zhǔn)技術(shù)都能使誤差保持在最小限度。為滿足分析要求及有關(guān)精密度、準(zhǔn)確度或速度的要求，可采用不同的校準(zhǔn)（正）技術(shù)。

1、分析曲線法最簡單和最快的校準(zhǔn)技術(shù)是直接將樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比較。又稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線法或校準(zhǔn)（正）曲線法。如將標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品作同樣處理，又稱為工作曲線法。

方法是配制一組合適的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，由低濃度到高濃度進(jìn)行測定，分別測定吸光度A，以A為縱坐標(biāo)，被測元素濃度C或質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，計算直線回歸方程和相關(guān)系數(shù)（或繪制A-C曲線），如圖。在相同測定條件下，測定樣品溶液吸光度，通過回歸方程計算（或查標(biāo)準(zhǔn)曲線），求得試樣中被測元素的濃度或質(zhì)量。

2、標(biāo)準(zhǔn)加入法

此種方法是取幾份同樣等份的樣品溶液，將不同濃度已知量的待測元素加入到上述樣品溶液中（常為一種適宜的標(biāo)準(zhǔn)溶液的幾整份），然后稀釋至相同體積，其中一份溶液只用溶劑加以稀釋而不加待測元素，將得到的這組溶液作校準(zhǔn)溶液系列，待測元素濃度的推酸是通過把分析曲線外推倒負(fù)濃度軸相交點來進(jìn)行的，樣品溶液中待測元素濃度（C）或待測元素的質(zhì)量（m）按下式計算：

式中：CR1和CR2分別是校準(zhǔn)溶液R1和R2中待測元素的濃度，而A1和A2是相應(yīng)的吸光度，A是樣品中待測元素吸光度，A0是試劑空白吸光度。質(zhì)量m按相應(yīng)方法計算。

2、標(biāo)準(zhǔn)加入法

因所有的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列都具有相同的組成，其伴生物（基體）的影響也相同，只是待測元素的濃度不同。當(dāng)以每個溶液的吸光度對加入的待測元素濃度作圖，就獲得一條分析曲線，這條曲線與吸光度坐標(biāo)相交在一個大于零的值處（如圖）。該分析曲線的斜率在給定樣品溶液中為此待測元素所特有，假如要測定一組組成相同的樣品，分析曲線就可以平移，至零濃度處通過零吸光度。此曲線可作為分析曲線法用于同類樣品的分析。

2、標(biāo)準(zhǔn)加入法

如果每個樣品的組成各個不相同，則每一樣品都必須使用標(biāo)準(zhǔn)加入法。

標(biāo)準(zhǔn)加入法只能在分析曲線線性范圍內(nèi)才能得到正確結(jié)果。對非線性分析曲線，吸光度會導(dǎo)到測定結(jié)果偏高。最低濃度的樣品溶液最適宜的吸光度測量值在0.1-0.2范圍內(nèi)，最適宜的待測元素加入量是使測量值增加約2、3和4倍，一般至少測定四個點（包括樣品點）。

當(dāng)伴生物對測定干擾不太嚴(yán)重時，標(biāo)準(zhǔn)加入法可以消除物理干擾和與濃度無關(guān)的輕微化學(xué)干擾。不能消除與濃度有關(guān)的干擾（如電離化學(xué)干擾），同時也不能消除光譜干擾和背景吸收的干擾，應(yīng)采用相應(yīng)的消除或減少以上干擾的措施后，再用標(biāo)準(zhǔn)加入法。標(biāo)準(zhǔn)加入法同樣存在系統(tǒng)誤差，如試劑空白值，因為所有這些測量值都是以相同的量增加或減少。標(biāo)準(zhǔn)加入法只能消除那些改變分析曲線斜率的干擾而不能消除曲線平移引起的干擾，此時，應(yīng)采用扣除“空白試液中待測元素濃度”法。

3、內(nèi)插法

4、內(nèi)標(biāo)法

五、間接定量分析法間接定量分析方法，是指待測元素和組分本身并不直接被測定，或者不能直接被測定，而是利用一定的化學(xué)反應(yīng)，測定反應(yīng)產(chǎn)物或加入的未能反應(yīng)的過量成分，由此計算出待測元素和組分的含量。間接測定法擴(kuò)大了原子吸收光譜法的應(yīng)用范圍，同時也是提高某些元素測定靈敏度的有效方法。

第六章

樣品前處理技術(shù)

一、標(biāo)準(zhǔn)溶液及其配制原則1、對水和試劑的要求

在原子吸收光譜分析中，水是最普遍使用的溶劑，水的純度往往直接影響測定的結(jié)果，通常采用超純水、去離子交換水或石英亞沸重蒸餾水。應(yīng)用石墨爐或氫化物原子法進(jìn)行ppb或

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級的微量元素分析，則必須要用高純度的水（電阻值>15—18M)。

無機(jī)酸也是常用的溶劑，在原子吸收分析中，以鹽酸和硝酸最為常用，有時也用硫酸和磷酸。無機(jī)酸中常含有少量金屬元素，使用前應(yīng)嚴(yán)格檢查。在日常分析中，一般可用“優(yōu)級純”的酸，在條件可能情況下，最好用“超純”酸。

試劑選用的原則：對選用的試劑，以不沾污待測元素為基準(zhǔn)。

在實踐中，如果在儀器靈敏度范圍內(nèi)，檢測不出待測元素的吸收信號，就可認(rèn)為所選用的試劑不沾污待測元素。如果沒有符合純度要求的試劑，可采用化學(xué)法進(jìn)行提純，但在提純過程中，要注意避免溶劑二次沾污的可能性。

2、標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

*用來直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)是純度高、組成與化學(xué)式精確符合、性質(zhì)穩(wěn)定的基準(zhǔn)物質(zhì)。目前通常采用購買商品化國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（溶液），濃度通常在100—1000ug/L，介質(zhì)為10%HCl或HNO3，有對應(yīng)的證書及標(biāo)準(zhǔn)號，如：GBW08619、GBW（E）080118等。*標(biāo)準(zhǔn)溶液的組分要盡可能與試樣溶液相似。*應(yīng)用火焰法時，如果試樣中鹽份總含量在

1%以上時，在標(biāo)準(zhǔn)溶液中就應(yīng)該加入等量的同一鹽類，以期在霧化時和火焰中所發(fā)生的過程相似。*

應(yīng)用石墨法時，保持標(biāo)準(zhǔn)與樣品基體相一致，對消除干擾更具實用意義。

2、標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

*原子吸收分析用的標(biāo)準(zhǔn)溶液（儲備溶液）濃度一般為1.000mg/ml，標(biāo)準(zhǔn)溶液需加入少量(1—10%)無機(jī)酸儲存。濃度<1ug/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液，要現(xiàn)用現(xiàn)配；>1ug/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液可保持?jǐn)?shù)天或更長時間。不同元素其保存時間有所不同。*標(biāo)準(zhǔn)溶液（儲備溶液）一般存放于惰性塑料容器中，以避免容器內(nèi)壁的吸附和解吸作用，防止標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度降低或受沾污。通常用聚乙烯或聚四氟乙烯塑料容器儲備標(biāo)準(zhǔn)溶液。有些含氟離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液如Nb、Ta、Zr等，只能用塑料瓶儲存；有些溶液如Au、Ag要儲存在棕色瓶中，以防光照使?jié)舛劝l(fā)生變化。標(biāo)準(zhǔn)溶液存放在清潔、低溫和避光的地方(如冰箱冷藏箱內(nèi))。

2、標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

*用來制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度范圍，原則上根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍和試樣中待測元素的濃度確定，整套標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度應(yīng)把試樣溶液的濃度包括在其范圍內(nèi)，不同元素的靈敏度不同，標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度范圍也不相同。*對于常規(guī)分析，從測量精度來看，最佳的濃度范圍的吸光度為0.1～0.8，而微量元素的測定，濃度下限的吸光度往<0.1，對于這樣低的濃度，則測量精度也較低。*標(biāo)準(zhǔn)系列中標(biāo)準(zhǔn)個數(shù)的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)線性關(guān)系優(yōu)劣確定。直線性較好的標(biāo)準(zhǔn)曲線，一般設(shè)置6個即可（包括空白點）；如果標(biāo)準(zhǔn)曲線彎曲，而要求的精度又高，就應(yīng)增加標(biāo)準(zhǔn)個數(shù)，

二、樣品的預(yù)處理測定各類樣品中的金屬元素，一般均需首先破壞樣品中的有機(jī)物質(zhì)。選用何種方法，在某種程度上取決于分析元素和被測樣品及基體性質(zhì)。目前主要有以下幾種破壞有機(jī)物的方法1、高溫干灰化法

為破壞樣品中有機(jī)物基體，在450～550℃進(jìn)行干灰化，一般是行之有效的。使用灰化輔助劑（簡稱灰助劑），可有助于破壞有機(jī)物和提高金屬元素的回收率，硝酸有助于形成易溶解的灰分，硫酸常用來將金屬轉(zhuǎn)化成硫酸鹽以降低金屬元素的灰化損失，目前食品分析中應(yīng)用最多的灰助劑是硝酸鎂、過硫酸銨等。

2、低溫干灰化法

為了克服高溫干灰化因揮發(fā)、滯留和吸附而損失痕量金屬等問題，1960年前后初步研制出用電激發(fā)的氧分解生物樣品的低溫灰化器，灰化溫度低于100℃，每小時可破壞1克有機(jī)物質(zhì)。這種低溫灰化方法已用于原子吸收測定動物組織中的鈹、鎘和碲。低溫等離子體灰化方法可避免污染和揮發(fā)損失以及濕法灰化中的某些危險和污染。將稱有樣品的石英皿放入等離子體灰化器和氧化室中，用等離子體破壞樣品中的有機(jī)組份，但使無機(jī)成分不揮發(fā)，低溫灰化的速率與等離子體的流速、時間功率和樣品體積有關(guān)。目前，氧等離子體灰化器已用于糖和面粉等樣品的前處理。

3、濕法消解法

濕法消解法是破壞食品和飲料中有機(jī)物的有效方法。通常使用的是氧化性混合酸。應(yīng)用較為廣泛的混合酸有：硝酸-過氯酸，硝酸-硫酸，硫酸-過氧化氫，硝酸-硫酸-高氯酸，硝酸-硫酸-過氧化氫。

催化劑的使用可加速樣品消化過程，氧化鎂、硝酸銀、高錳酸鉀、五氧化二釩等試劑已作為催化劑用于各種樣品的消化。

濕法消解法的主要優(yōu)點在于適用性強(qiáng)、快速以及揮發(fā)損失及附著損失較小，適用于大批樣品的測定。其主要缺點是試劑用量大、空白值較高。

4、酸浸提法

用酸從樣品中提取金屬元素是處理樣品的基本方法之一。用三氯乙酸可從血清蛋白中提取出鐵和其它金屬元素。往0.5克均勻食物或糞便中加入6ml1MHC1,放置24h即可定量提取樣品中的鋅，回收率試驗證明這種提取方法是可靠的，以這種方法處理樣品所得到的分析結(jié)果與使用HNO3-H2SO4-HCIO4濕法消解所得結(jié)果完全一致。這種簡易的提取法尚可用來提取食物或糞便中其它金屬元素，血漿在2MHC1介質(zhì)中于60℃加熱1h，可定量提取其中的錳，全血及牛肝中的鎘、鉛、銅、錳、鋅可用1%硝酸定量提取，經(jīng)離心分離即可用于原子吸收測定。

三、超痕量分析中的分離富集方法

在超痕量分析中，為了建立準(zhǔn)確靈敏的分析方法，樣品經(jīng)上述處理后，尚需進(jìn)一步去除干擾成分和富集被分析的成分。常用的分離富集方法有溶劑萃取、離子交換、沉淀離心、蒸餾揮發(fā)和生成氫化物等。1、溶劑萃取

溶劑萃取是微量元素分析中最常用的分離富集手段。以吡咯烷二硫代氨基甲酸銨（APDC），甲基異丁基甲酮（MIBK）為代表的螯合物萃取體系已用于多種樣品的分析。反萃取技術(shù)現(xiàn)已用于食品、飲水等分析的分離富集，樣品經(jīng)混合酸消解后，將消解液調(diào)至PH9，以雙硫腙—氯仿萃取后再用鹽酸反萃取，回收率為85-110%。

離子締合物萃取體系和反萃取技術(shù)相結(jié)合用于石墨爐原子吸收，可測定樣品中一些超痕量元素。

2、離子交換法近幾年來，由于螯合離子交換樹脂的發(fā)展，使離子交換方法在檢驗分析中應(yīng)用更多，原子吸收分析中應(yīng)用最多的離子交換樹脂是一種亞氨二醋酸鹽酸螯合樹脂Chelex100。

Bactz等人比較系統(tǒng)地研究了離子交換在食品分析中的應(yīng)用。大米、土豆、蔬菜、香腸、雞蛋皮、牛奶、糖、桔子汁、梨、谷物和魚等，經(jīng)酸消解后，消解液通過Chelex100樹脂柱吸附后再洗脫，用石墨爐原子吸收法可以測定超痕量鎘，應(yīng)用這種方法還可測定牛奶、魚、面粉、蔬菜中的鋅和蔬菜中的鎳及鉛等元素。由于離子交換過程較慢，因此這種方法不如溶劑萃取方法應(yīng)用廣泛。

3、離心和沉淀

有些樣品中往往含有顆粒物質(zhì)，在直接測定時易堵塞毛細(xì)噴嘴，造成不進(jìn)樣或進(jìn)樣量減少、不穩(wěn)定