石墨爐原子吸收法測定水中鎘含量研究淺析

　　1 引 言 
　　隨著人們物質生活水平的不斷改善，人們對于生態環境問題越來越關注。鎘是一種金屬元素，它廣泛的存在于土壤、水等環境中[1-2]，當環境中的水或事物等被鎘污染后會對人體造成很大的危害。所以鎘污染在我們的生活中不可忽視，其中水質常規檢測鎘元素毒理指標更是涉及大眾安全的重中之重。水中鎘的測定方法有石墨爐原子吸收法和火焰原子吸收法，石墨爐原子吸收法作為一種測定微量元素精密的儀器分析方法，由于其靈敏度高、進樣量少的優點，所以水中對于微量鎘的測定，一般選用石墨爐原子吸收法。 
　　2 石墨爐原子吸收法測定水中鎘含量實驗前期準備 
　　2.1 石墨爐原子吸收法原理 
　　將樣品注入石墨管，用電加熱方式使石墨爐升溫，樣品蒸發離解成原子蒸汽，對來自光源的特征電磁輻射產生吸收，將測得的樣品吸光度和標準吸光度進行比較[4-5]，確定樣品中被測元素的含量。 
　　2.2 主要實驗儀器及設備 
　　熱電iCE3000原子吸收光譜儀，石墨爐和自動進樣器（帶自動稀釋功能），普通石墨管，背景校正裝置及其他有關附件，FA-2204B型電子天平玻璃儀器等。 
　　2.3 實驗試劑 
　　硝酸（優級純）；硝酸鈀（優級純）；硝酸鈀溶液：稱取硝酸鈀0.108g溶于（1+1）硝酸，定容至500ml，則含Pb10μg/ml；鎘標準溶液：100mg/L儲備液（國家標準物質中心），配制成1mg/L的鎘標準使用液；去離子水；氬氣（純度不低于99.99%）。 
　　2.4 標準工作曲線 
　　用鎘標準使用溶液用0.2%硝酸稀釋配制濃度為2.0μg/L鎘標液。用2.0μg/L的鎘標準溶液作為主標準，儀器智能稀釋成0.00μg/L，0.1μg/L，0.2μg/L，0.5μg/L，1.0μg/L，2.0μg/L，繪制標準曲線，呈良好線性關系。 
　　3 石墨爐原子吸收法測定水中鎘含量實驗過程 
　　3.1 石墨爐原子吸收法注意事項 
　　石墨爐是按照干燥、灰化、原子化程序升溫和采用惰性氣體保護，因此，選擇合適的干燥、灰化、原子化、凈化溫度是做好石墨爐原子吸收檢測分析所必須的。 
　　干燥階段是低溫加熱過程，其目的是蒸發掉樣品中的溶劑或含水組分，干燥結果直接影響分析結果的重現性。一般而言，干燥溫度應稍高于溶劑的沸點. 
　　灰化的作用是在待測元素沒有明顯損失的前提下蒸發共存的有機物和低沸點的無機物，以盡可能的消除或降低基體及背景吸收干擾。所以石墨爐原子吸收測定中灰化過程是一個極為重要的過程。如果灰化溫度太低，干擾基體的去除和分離不完全，溫度過高可能會使待測元素揮發有所損失，需認真選擇。 
　　原子化溫度是通過加溫使分析試樣由分子狀態變成原子狀態的溫度。其選擇的原則是在保證獲得最大原子吸收信號的前提下使用較低的溫度。原子化溫度太高，會影響原子化器的壽命，石墨管容易燒壞。原子化溫度太低，不能實現理想的原子化，會影響靈敏度并可能產生分析誤差。 
　　石墨爐原子吸收法測水中鎘時，樣品中基體參加原子化過程中氣相反應，使被測元素的原子對特征輻射的吸收增強或減弱，產生干擾。使用基體改進劑對于抑制干擾有一定作用。 
　　3.2 石墨爐原子吸收法實驗步驟 
　　用2.0ug/L的鎘標準溶液測試5次，固定灰化溫度和原子化溫度，每次分別加入0.0μg，0.5μg，1.0μg，2.0μg，4.0μg，5.0μg基體改進劑，比較在加入不同量的基體改進劑以后的吸光度值。隨著改進劑加入量的增加，樣品吸收強度和背景吸收強度變化趨于穩定，繼續增加改進劑的加入量，使得空白值偏高，信號出現漂移。本實驗在相同條件下加入2.0μg基體改進劑信號值最穩定。 
　　同樣選用2.0μg/L的鎘標準溶液測試，固定原子化溫度，進樣量20μL，加入4μg的基體改進劑，改變灰化溫度，灰化溫度在200℃～500℃變化時，溶液吸光度發生變化，灰化溫度為300℃時溶液的吸光度最大。隨著灰化溫度的提高，被測元素損失趨勢增加，吸光度降低。因此300℃定為實驗灰化溫度。固定灰化溫度300℃，原子化溫度在800℃～1100℃變化時。原子化溫度越高，其吸收強度越大到900℃時，強度變化趨于穩定，表明鎘的原子化在溫度達900℃時基本完全，考慮到石墨管壽命等因素，故選擇900℃為實驗原子化溫度 
　　新建實驗方法，設置試驗參數。調整光路，安裝好自動進樣器，準直進樣針、凈化管路、清洗石墨管、開始分析。 
　　測試標準系列溶液，加入4μg的基體改進劑，得到標準工作曲線，在0.0μg/L～2.0μg/L范圍內呈現良好線性，線性方程y=0.03312x+0.0016，相性相關系數0.999。 
　　4 實驗影響因素分析 
　　石墨爐原子吸收法測定鎘元素時的線性相關系數精密度和準確度較高，但任何實驗研究都存在誤差和影響實驗結果的因素，石墨爐原子吸收法測定水中鎘含量也不例外： 
　　水樣中存在一些元素可能會對實驗產生干擾：鈷，鉻，銅，汞，鐵，鉛，錳，鎳，鋅，鉀，鈉，鈣，鎂，硫酸銀等。 
　　干法灰化是物理方法，靠的是溫度灰化，雖然已完全形成灰分，但是觀察消化液有一定濁度和微細顆粒，消化不完全，殘留有微量碳及有機物，對原子吸收光譜有影響，造成實驗干擾。 
　　石墨爐原子吸收法測定鎘過程中基體干擾比較嚴重，主要發生在灰化和原子化階段，可用硝酸鈀做基體改進劑，消除基體干擾。 
　　本實驗是用石墨爐原子吸收分光光度計對水中鎘含量進行測定，因此石墨爐原子吸收儀儀器自身的計量性能會影響實驗結果的準確性，另外，在曲線配制等過程中所使用的玻璃器皿等也是實驗影響因素。 
　　背景干擾是原子吸收測定中的常見現象，背景吸收通常來源于樣品中的共存組分及其在原子化過程中形成的次生分子或原子的熱發射，光吸收和光散射等。在原子吸收分光光度分析中，必須注意背景以及其他影響因素引起的對測定結果的不確定性。 
　　5 結論 
　　由于鎘的毒性很大，所以鎘已被列為生活飲用水中的毒理學指標之一。因此，測定水中鎘的含量具有非常重要的意義。本文對實驗前期準備，樣品前處理方法，實驗條件，標準曲線及樣品測定的控制、實驗步驟作一個討論和綜述，并且分析研究了影響該實驗準確度的相關影響因素，為石墨爐原子吸收法測定水中鎘含量研究提供一定的技術支持。