原子吸收光譜分析中干擾消除與校正進展

邱桂香

（江西國益環境檢測有限公司，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、電離干擾的產生和消除措施進行闡述，為提升環境監測中金屬元素測定結果提供相應參考。

1 原子吸收光譜法應用原理和技術特點

1.1 應用原理

不同元素，其原子核的周圍存在特定數量電子，各種原子常見與最為穩定軌道結構為基態，原子獲取一定能量，外層電子便將處于不穩定形態，變為激發態。此時雖然原子不穩定，但最終將重新返回至基態，并發射一定波長電磁波。原子吸收指的是氣態自由原子對同種原子發射特征波長光吸收現象，原子吸收光譜法指的是基于樣品蒸汽中被測元素基態原子，對光源發出的該種元素的共振發射線的吸收程度大小進行定量分析方法，其波長區域在近紫外和可見光區。結構示意圖如圖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、原子化器、光源、數據處理和顯示系統。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、醫療衛生、食品商檢、地質普查、農林科學、環境監測、水質分析等領域[1]。該監測方式的優點包括高準確度、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，主要表現為，對于Zr、Ta、W高溫元素的測定效果不及發射光譜方式，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，當火焰處于紫外區將產生自吸情況。

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、轉移、原子化時，因為試樣物理變化將導致原子的吸收強度發生變化。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生影響，進而對分析元素原子化的效率產生影響。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或者氣相分析元素和共存物質間相互化學作用產生干擾效應，對分析元素解離、原子化程度、速度產生影響，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、火焰狀態、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，對原子化產生影響。例如PO43-、S042-將對堿土金屬、鎘、鉛吸收產生抑制，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生抑制或者增強作用。例如，當存在大量的鈉，將對鉀電離產生抑制作用，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發揮助熔作用，促使熔融蒸發，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、穩定化合物，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。火焰溫度影響樣品熔融、蒸發以及解離過程。通過氧化亞氮或乙炔火焰能夠將大部分化學干擾消除，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效應。當分析元素轉變為自由原子電離，導致基態原子的數量降低，降低吸光度值，在高濃度區校正曲線向縱坐標彎曲[3]。在乙炔/空氣火焰內，電離電位小于5eV堿金屬出現強烈電離，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，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。火焰溫度增加，電離干擾隨之增加，電離原子數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境監測中的應用進展

現階段，原子吸收光譜法在水環境監測、土壤、固體物、底泥以及大氣環境監測中得到廣泛的應用。在水環境監測中能夠對水質中含有的鎘、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。隨著科學技術的不斷發展，在環境監測中借助原子吸收光譜法測定污染物質含量，結合實際情況采取相應措施加以處理，實現生態保護、環境治理。

4 總結

綜上所述，當前環境污染形勢日益嚴峻，因此需要積極應用新技術、新設備展開環境監測工作，對環境污染情況加以準確的了解。原子吸收光譜法對造成環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加以應用時存在物理、化學、電離等干擾因素，對環境監測結果存在一定的影響，因此需要采取行之有效的方式消除干擾，確保檢測結果的精確性。