摘要：原子吸收光譜法是一種常用的元素（重金屬）分析法，具有靈敏度高、選擇性強(qiáng)和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。介紹了原子吸收光譜法的理論基礎(chǔ)和技術(shù)特點(diǎn)，分析了檢測(cè)過程中發(fā)生背景吸收、化學(xué)、電離、基體、發(fā)射、吸收和噪聲等干擾的原因并提出消除方法，還開展了原子吸收光譜儀常見故障分析。

關(guān)鍵詞：原子吸收光譜法 干擾消除 故障分析

原子吸收光譜法（AAS）是一種基于待測(cè)基態(tài)原子對(duì)特征譜線的吸收而建立的一種分析方法，是測(cè)定痕量和超痕量元素的有效方法。1953年，Walsh博士發(fā)明銳線光源，1954年全球第一臺(tái)原子吸收儀在澳大利亞誕生，1955年，Walsh的論文《原子吸收光譜在化學(xué)中的應(yīng)用》奠定了原子吸收光譜法的應(yīng)用基礎(chǔ)[1，2]。20世紀(jì)60年代初，PerkinElmer和Varian公司先后推出商品化原子吸收光譜儀，原子吸收技術(shù)進(jìn)入迅速發(fā)展時(shí)期。目前，商品化原子吸收光譜儀的生產(chǎn)廠家主要有PerkinElmer、Varian、Jena、Thermo和Unicam等。

1 原子吸收光譜法的原理及技術(shù)特點(diǎn)

1.1 基本原理 對(duì)于每種元素來說，它的原子核周圍都有特定數(shù)量的電子，每種原子常見的和最穩(wěn)定的軌道結(jié)構(gòu)稱為基態(tài)，當(dāng)原子獲得一定能量后其外層電子被激發(fā)到不穩(wěn)定的形態(tài)，即激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)原子是很不穩(wěn)定的，最終將會(huì)返回到基態(tài)，同時(shí)發(fā)射出一定波長(zhǎng)的電磁波。原子吸收是指氣態(tài)自由原子對(duì)同種原子發(fā)射出的特征波長(zhǎng)光的吸收現(xiàn)象，原子吸收光譜法是基于樣品蒸氣中被測(cè)元素的基態(tài)原子，對(duì)光源發(fā)出的該種元素的共振發(fā)射線的吸收程度大小進(jìn)行定量分析方法，其波長(zhǎng)區(qū)域在近紫外和可見光區(qū)。

1.2 原子吸收光譜法的應(yīng)用 原子吸收光譜儀也稱原子吸收分光光度計(jì)，常見的有單光束和雙光束兩種類型，主要由光源、原子化器、分光系統(tǒng)、檢測(cè)器、數(shù)據(jù)處理及顯示系統(tǒng)等5個(gè)部分組成。它主要用于測(cè)定各類樣品中的微量、痕量金屬元素，如水質(zhì)分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)研究、農(nóng)林科學(xué)、地質(zhì)普查、食品商檢、醫(yī)療衛(wèi)生、藥檢、冶金和石油化工等領(lǐng)域，在部分領(lǐng)域已被列入標(biāo)準(zhǔn)分析方法。

①優(yōu)點(diǎn)：檢出限低，靈敏度高；選擇性好，精密度高；光譜干擾少，準(zhǔn)確度高；可測(cè)元素多（70多種），操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用范圍廣。②局限性：測(cè)定W、Ta、Zr等高溫元素不如發(fā)射光譜法，不能同時(shí)測(cè)定多種元素，測(cè)定復(fù)雜基體樣品中的微量元素時(shí)易受主要成分影響，火焰在紫外區(qū)存在一定程度的自吸現(xiàn)象。

環(huán)境監(jiān)測(cè)中常見重金屬的火焰原子吸收測(cè)定參數(shù)詳見表1。

2 原子吸收光譜測(cè)定中的干擾及其消除

原子吸收光譜法是一種干擾很少的技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過程中，通常存在的干擾有背景吸收、化學(xué)干擾、電離干擾、基體干擾、發(fā)射干擾、吸收干擾及噪聲干擾等七類[3，4]，消除或補(bǔ)償這些干擾的方法如下。

2.1 背景吸收 產(chǎn)生原因：火焰中離子對(duì)光的散射，未分解的混合物分子對(duì)光的吸收。背景吸收特異性較差（區(qū)別于特征吸收），可在很寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)觀察到。消除方法：連續(xù)光源法（氘燈、碘鎢燈），自吸收法，塞曼效應(yīng)校正法。

2.2 化學(xué)干擾 化學(xué)干擾是指對(duì)于被測(cè)元素形成自由原子的干擾。消除方法：調(diào)節(jié)燃燒器高度，使用更高溫度火焰；加入釋放劑或保護(hù)劑；協(xié)調(diào)標(biāo)液與樣液的組成（讓標(biāo)準(zhǔn)液與樣液所含的無機(jī)酸種類和濃度相同），如：測(cè)定鈣時(shí)改用笑氣-乙炔火焰，或加入一定量的硝酸鑭溶液消除磷酸根的干擾。

2.3 電離干擾 電離干擾是指火焰提供的能量使待測(cè)元素外層電子脫離原子，降低了基態(tài)原子數(shù)量。消除方法：加入電離抑制劑，使用低溫火焰，調(diào)節(jié)燃燒器高度，如：測(cè)定肥料中鉀時(shí)加入電離電位更低的硝酸鑭或硝酸銫溶液。

2.4 基體干擾 產(chǎn)生原因：樣品的物理性質(zhì)（溫度、濃度、粘度、表面張力、燃燒性質(zhì)等）與標(biāo)液物理性質(zhì)相差過大。消除方法：使樣液、標(biāo)液、空白液的組分相匹配，加入基體改進(jìn)劑，標(biāo)準(zhǔn)物添加法。

2.5 發(fā)射干擾 發(fā)射干擾產(chǎn)生于空心陰極燈，包括被測(cè)元素本身各條發(fā)射線間的影響，即當(dāng)樣品濃度很高時(shí)，其他發(fā)射信號(hào)落在使用的光譜通帶內(nèi)。消除方法：減小狹縫寬度，增加等電流，稀釋樣品，改用溫度較低的火焰。

2.6 吸收干擾 吸收干擾指樣品中某共存元素的吸收波長(zhǎng)落在待測(cè)元素的吸收線帶寬內(nèi)就會(huì)引起吸收干擾，使測(cè)定結(jié)果偏高。消除方法：減小狹縫寬度，選擇次靈敏線，降低原子化溫度，選擇適當(dāng)背景校正方式。

2.7 噪聲干擾 噪聲指測(cè)量信號(hào)（吸光度）隨時(shí)間的波動(dòng)，如白噪聲、閃爍噪聲、漂移噪聲和分立頻率噪聲，光源、原子化器、檢測(cè)器等都有可能成為噪聲來源。白噪聲：主要指由光源及其與檢測(cè)器的相互作用產(chǎn)生的散粒噪聲，延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間或增加發(fā)射譜線強(qiáng)度可有效降低吸光度的RSD。閃爍噪聲和漂移：低頻部分占主要成分，變化較慢，采用調(diào)制（光源或樣品）法可克服，但必須保證調(diào)制頻率遠(yuǎn)大于噪聲變化頻率。分立頻率噪聲有時(shí)具有周期性，有時(shí)則不固定，可以找出儀器設(shè)計(jì)或工作環(huán)境方面的原因進(jìn)行消除，或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

3 原子吸收光譜儀常見故障分析

3.1 基線偏移 靜態(tài)基線漂移。這是光源系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)故障，方法：首先查明儀器是否受潮，放置吸潮硅膠，儀器通電去潮，一段時(shí)間后儀器會(huì)逐漸正常；任何電磁感應(yīng)都會(huì)使儀器產(chǎn)生漂移；用示波器檢查“同步解調(diào)控制電路”檢測(cè)點(diǎn)的波形，并與標(biāo)準(zhǔn)波形比較，如果波形異常，應(yīng)調(diào)整使之正常。點(diǎn)火基線漂移。這是靜態(tài)基線漂移或原子化系統(tǒng)故障，方法：排除靜態(tài)基線漂移；檢查毛細(xì)管有無堵塞和“氣泡”，廢液排放是否暢通和霧室內(nèi)有無積水；氣源壓力不穩(wěn)和燃燒器預(yù)熱不夠均會(huì)引起漂移；檢查波長(zhǎng)是否調(diào)準(zhǔn)。

3.2 精密度變差 這是典型的分離頻率噪聲。方法：點(diǎn)火狀態(tài)下吸入純水或稀酸幾分鐘，沖走堵塞毛細(xì)管雜質(zhì)，或用銅絲清除雜物，甚至可將霧化器拆卸后清洗；此外，空氣和乙炔不純或壓力不穩(wěn)、試液基體濃度過高、燃燒器縫積炭也會(huì)引起讀數(shù)不穩(wěn)定。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性差 陰極燈老化或使用高的燈電流引起分析譜線的衰弱擴(kuò)寬，應(yīng)及時(shí)更換光源燈或調(diào)低燈電流；狹縫過寬，使通過的分析譜線超過一條，可減小狹縫寬度；測(cè)定樣品的濃度太大，高濃度溶液在原子化器中生成的基態(tài)原子不成比例，使校準(zhǔn)曲線產(chǎn)生彎曲，應(yīng)縮小測(cè)量濃度范圍或用靈敏度較低的分析譜線。

4 原子吸收光譜分析法發(fā)展趨勢(shì)

AAS的發(fā)展大致分為三個(gè)方面：一是原子化方式的改進(jìn)，二是背景校正方式的變化，三是聯(lián)用技術(shù)。激光光源和激光原子化技術(shù)的開發(fā)，將為微區(qū)分析和薄膜分析提供新方法。GC、LC高效分離技術(shù)的引入，拓展了AAS在痕量、超痕量分析領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用空間。流動(dòng)注射與AAS聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了基體復(fù)雜的元素，如As、Se等的測(cè)定。配合物、多元配合物與AAS的結(jié)合提高了檢測(cè)靈敏度，大大拓展了AAS的應(yīng)用范圍。隨著理論研究的深入與技術(shù)的不斷進(jìn)步，在不久的將來可能會(huì)出現(xiàn)更高分辨率、使用連續(xù)光源的原子吸收光譜儀。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉憲曾，張新祥，等.儀器分析教程（第二版）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2007.

[2]李昌厚.原子吸收分光光度計(jì)儀器及其應(yīng)用的最新進(jìn)展[J].生命科學(xué)儀器，2006，4（8）：3-8.

[3]張揚(yáng)祖.原子吸收光譜分析技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2007.

[4]汪雨，陳舜琮，楊嘯濤.連續(xù)光源原子吸收光譜法的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].冶金分析，2011，31（2）： 38-47.

作者簡(jiǎn)介：

袁作友（1972-），男，重慶潼南人，本科，工程師，主要從事儀器分析和資產(chǎn)管理工作。endprint