原子吸收光谱法在环境分析的应用及发展

环境的好坏直接影响了人们的健康状况，环境质量监测已成为我国环境重点保护的一项内容。好的环境检测方法成为了研究人员追求的方向，而光谱法也成为环境分析中的首选方法。

1、光谱法的基本原理

利用空心阴极元素灯光源发出被测元素的特征辐射光，为火焰原子化器产生的样品蒸气中的待测元素基态原子所吸收。通过测定特征辐射光被吸收的大小，来计算出待测元素的含量。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。

2、光谱法的发展史

1955年澳大利亚物理学家沃尔什（A.Walsh）发表了光谱分析的论文，开创了火焰光谱法。1965年我国吴延照成功组装了实验型分光度计。自此之后，分析在全世界得到了迅速地发展和推广应用。1968年马斯曼在李沃夫（L’vov）电热石墨炉的基础上，发展和推广马斯炉商品仪器。1975年我国北京第二光学仪器厂，根据马怡载等研制的石墨炉原子器及控制电源生产出WFD-Y3型第一台带石墨炉的商品仪器。1990年美国PE公司首先推出横向加热石墨炉（PE-4100ZL）。1997年我国北京普析通用仪器公司生产出自动化程度最高、横向加热平台石墨炉（TAS-986型）。今天光谱仪器已进入高水平发展的平台阶段，多元素同时测定，将是分析工作者与仪器公司今后关注的热门课

题。

3、AAS在环境形态分析中的应用

光谱法在环境领域中的应用始于六十年代。AAS分析元素形态的方法, 大致可分为 2类: 化学法、氢化物发生法。

3. 1化学法

化学法分析元素形态, 是基于元素的不同形态有着不同的化学特性, 用适当的方法提取与分离元素的不同形态分别进行测定, 获得试样中元素不同形态的含量。在环境污染物 - 化学形态分析中, 使用的分离富集方法涉及了萃取、共沉淀、离子交换等, 它们与 AAS,AFS及 ICP- AES等原子光谱分析技术结合, 推动了化学形态分析的不断发展。总结了近 10年来萃取技术在有机汞、有机锡和有机砷化合物形态分析中的应用。用苯乙烯强碱型阴离子交换树脂对环境水样中 Cr 和总 Cr进行了测定。

3.2氢化物发生法 (HG- AAS)

氢化物发生光谱分法 ( hydridegenera2tion- atomic absorption spectrometry, HG- AAS)是测定Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi 、Se、Te等元素的重要方法。 1969年 W. H olak首次采用 Zn- HCl体系产生 AsH3, 空气- 乙炔火焰测定 As, 检出限为 0. 04Lg。1973年 E. J.Kundson等开发氢化物发生 - 石墨炉光谱法 ( HG - GfAAS)。 2002 年 M. C. V illa - Lojo以K2S2O8为氧化剂微波消解样品, 用氢化物发生法测定鱼组织中的各种形态的砷, 检出限是 0. 3~ 1. 1ng。氢化物发生 SbH3是测定 Sb最灵敏的方法, 可分析 Sb的形态。

4.间接 AAS法在环境监测中的应用

4. 1测定原理

间接光谱法是基于被测物与一种或几种其它物质 (其中之一应是易被光谱法测定的金属元素 )进行定量的化学反应, 并在金属的和被测物浓度之间建立起关系。其应用依赖于所采用的化学反应能否保证对被测物的选择性, 化学反应的选择性愈好, 方法对测定被测物的选择性也就愈好。

4. 2测定方法

4. 2. 1沉淀反应法

本法是将待测组分与一适当浓度的阳离子溶液反应生成沉淀, 测定沉淀溶解液中 (或滤液中 )的可测元素, 从而间接确定待测组分的含量。为使沉淀完全, 阳离子必须过量。在沉淀反应完成后吸取上层清液直接用 AAS测定溶液中过量的金属离子。该法简单快速, 较为常用, 缺点是样品中非被测物也发生沉淀反应而常引起干扰。该法可间接测定SO2-4 、Cl-及农药废水中的有机硫、磷等。

4. 2. 2络合反应法

本法是将样品中某些阴离子与一种或两种试剂反应, 形成一个带电荷的金属络合物或中性的离子络合物或离子对缔合物, 经过滤或液 -液萃取分离后, 用光谱法测定络合物中的金属离子, 从而间接确定这些无机阴离子的含量。

4. 2. 3氧化还原反应法

本法是利用待测物与金属离子发生氧化还原反应生成金属沉淀物, 用硝酸溶解沉淀物后, 再用光谱法测定, 或者测定未反应的过量金属离子。氧化还原反应法的选择性一般不是很好, 因为需要完全除去其它的氧化物或者还原剂非常困难。

4、结论与展望

光谱法在环境分析中的应用取得了不少成果, 但在应用范围上还有待扩大, 污染物的化学形态研究上尚待深入, 高灵敏度、高选择性、快速、准确、实用的分析方法探讨仍是需要的。总之, 光谱法因具有其它方法所不能比拟的优势, 在环境样品分析中展现了广阔的前景。而且用可调谐激光代替空心阴极灯光源，用激光使样品原子化，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

直接分析受到了人们的注意，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。微型电子计算机应用到分光光度计后，使仪器的整机性能和自动化程度达到一个新的阶段。