連續(xù)光源火焰原子吸收光譜法順序測定工作場所空氣中鈉、鉀及其化合物

游慧圓，劉云富

(惠州市職業(yè)病防治院，廣東 惠州 516008)

連續(xù)光源原子吸收光譜法(Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry，CS-AAS)是德國耶拿公司于2004年研究開發(fā)出來的一種新型分析技術(shù)[1]。CS-AAS光譜儀主要由3部分構(gòu)成：高壓短弧氙燈、由中階梯光柵和棱鏡組成的雙單色器分光系統(tǒng)及高靈敏度電感耦合器件線陣檢測器(CCD)。CS-AAS與通常的銳線光源原子吸收光譜法最大的區(qū)別在于采用高壓短弧氙燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的元素空心陰極燈，沒有空心陰極燈產(chǎn)生自吸收問題和換燈所帶來的麻煩。高壓短弧氙燈是一個(gè)氣體放電光源，其能量比一般氙燈高10～100倍且較為穩(wěn)定。高壓短弧氙燈所輻射的波長范圍為190～900 nm，覆蓋了原子吸收分析所需的全部工作波長。CS-AAS背景校正精確、扣除徹底，檢出限優(yōu)于普通原子吸收光譜，不但簡化了分析操作，降低了測定檢出限，擴(kuò)展了工作曲線范圍，且可同時(shí)進(jìn)行多元素快速順序測定，提高分析靈敏度和分析速度[2 ]。CS-AAS分析技術(shù)不僅可用于金屬元素的檢測，也可用于非金屬元素的分析，大大拓寬了原子吸收分析技術(shù)的應(yīng)用范圍。近些年來，已在環(huán)境監(jiān)測[3-4]、植物[5-7]、土壤[8]、水質(zhì)[9-14]、生物樣品[15-16]、醫(yī)用耗材毒物殘留[17-18]、中藥[19-20]成分分析和食品檢驗(yàn)[21-26]中得到廣泛應(yīng)用。

本實(shí)驗(yàn)以連續(xù)光源自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作波長，用原子吸收光譜法對(duì)工作場所空氣中的鈉、鉀及其化合物進(jìn)行快速順序測定，得到了令人滿意的分析結(jié)果，有一定的推廣應(yīng)用和參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 儀器

ContrAA700型連續(xù)光源原子吸收光譜儀，德國耶拿儀器分析股份公司；TTL-30B型超純水機(jī)，北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司。

1.1.2 試劑

超純水(電阻率18.2 MΩ·cm)；鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度1000 μg/mL)，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度1000 μg/mL)，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院；硝酸(優(yōu)級(jí)純)，默克公司；氯化銫(優(yōu)級(jí)純)，天津科密歐有限公司。

1.1.3 試劑的配制

臨用前，將鈉、鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液用0.5%硝酸分別稀釋成10.0 μg/mL的鈉、鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液；氯化銫溶液，濃度為5 g/L。

1.2 樣品的采集、運(yùn)輸和保存

現(xiàn)場采樣按照GBZ 159-2004執(zhí)行。

1.2.1 濾膜的處理

將微孔濾膜浸漬在超純水中10～15 min，用鑷子夾起、超純水沖淋30 s，放于大濾紙上，自然晾干，供采樣用。

1.2.2 短時(shí)間采樣

在采樣點(diǎn)，將裝好微孔濾膜的采樣夾，以5.0 L/min流量采集15 min空氣樣品。

1.2.3 長時(shí)間采樣

在采樣點(diǎn)，將裝好微孔濾膜的采樣夾，以1.0 L/min流量采集2～8 h空氣樣品。

1.2.4 個(gè)體采樣

將裝好微孔濾膜的小型塑料采樣夾佩戴在監(jiān)測對(duì)象的前胸上部，進(jìn)氣口盡量接近呼吸帶，以1.0 L/min流量采集2～8 h空氣樣品。采樣后，將濾膜的接塵面朝里對(duì)折2次，放入清潔的容器內(nèi)運(yùn)輸和保存。在室溫下，樣品可長期保存。

1.2.5 樣品空白

在采樣點(diǎn)，打開裝好微孔濾膜的采樣夾，立即取出濾膜，放入具塞比色管中，然后同樣品一起運(yùn)輸、保存和測定。

1.3 方 法

1.3.1 樣品處理

將采過樣的濾膜放入10 mL塑料離心管中，加入0.5 mL氯化銫溶液用0.5%硝酸定容至10 mL，振搖1 min，洗脫10 min，供測定。若樣品中待測物濃度超過測定范圍，可用超純水稀釋后測定，計(jì)算時(shí)乘以稀釋倍數(shù)。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制和測定

取6只25 mL塑料容量瓶，分別加入0.00、0.25、0.50、0.75、1.50、2.50 mL鈉、鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入1.25 mL氯化銫溶液，最后用0.5%硝酸定容至刻度，配成0.00、0.10、0.20、0.30、0.60、1.00 μg/mL鈉、鉀標(biāo)準(zhǔn)系列。將連續(xù)光源原子吸收光譜儀調(diào)至最佳測定狀態(tài)，在Na 588.9953 nm、K 766.4908 nm波長下，分別測定標(biāo)準(zhǔn)系列，每個(gè)濃度重復(fù)測定3次，以吸光度均值對(duì)鈉、鉀濃度(μg/mL)分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3 樣品測定

用測定標(biāo)準(zhǔn)系列的操作條件測定樣品溶液和空白對(duì)照溶液。測得的樣品吸光度值減去空白對(duì)照吸光度后，由標(biāo)準(zhǔn)曲線得鈉、鉀的濃度(μg/mL)。

2 結(jié)果與討論

2.1 洗脫液以及電離抑制劑的優(yōu)化

在本法中我們先選用了不同的洗脫液進(jìn)行對(duì)比測試，通過使用超脫水、0.5%硝酸、1%硝酸對(duì)同一濃度的質(zhì)控樣品進(jìn)行洗脫處理再進(jìn)行連續(xù)測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)0.5%硝酸洗脫的樣品準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性最好，超純水洗脫的樣品最差，因此我們選用0.5%硝酸溶液作為洗脫液。由于對(duì)于堿土金屬來說，電離干擾是很嚴(yán)重的，因此，本法也對(duì)電離抑制劑進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化。我們選用了同樣5 g/L的硝酸鑭和氯化銫作為電離抑制劑，在標(biāo)準(zhǔn)溶液中同樣加入5%不同的電離抑制劑后進(jìn)行測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于銫比鈉、鉀更容易電離，因此使用氯化銫作為電離抑制劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性、穩(wěn)定性更好。

2.2 容器的選擇

鈉、鉀作為常量元素，原子吸收測定鈉、鉀同時(shí)也是靈敏度很高的方法，而且容器、汗水、洗滌劑及塵埃等都帶來污染。因此，選用合適以及清潔的容器尤為重要。樣品及標(biāo)準(zhǔn)溶液不宜用玻璃材質(zhì)的容器進(jìn)行保存，因?yàn)檫@種玻璃中的鉀和鈉容易被水樣和溶劑溶出導(dǎo)致污染，所以本法的容器均選用塑料材質(zhì)，以避免污染。

2.3 燃燒頭角度與火焰流量比的優(yōu)化

由于鈉、鉀測定的靈敏度較高，適宜的測定范圍較窄，因此將燃燒頭偏轉(zhuǎn)一定角度能降低吸光度，擴(kuò)大測定范圍，同時(shí)提高方法的重復(fù)性、穩(wěn)定性。本法選用了10°、20°、30°三種不同角度進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)30°的燃燒頭測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性最好，其他的角度測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線都發(fā)生了一定的彎曲。同時(shí)我們采用了儀器的火焰流量比自動(dòng)優(yōu)化程序進(jìn)行優(yōu)化，使用貧燃火焰的方法最佳，結(jié)果見表1。

表1 儀器工作條件Table 1 Working conditions of instruments

2.4 采樣前濾膜的處理

目前由于微孔濾膜生產(chǎn)原料不純或是生產(chǎn)環(huán)境因素導(dǎo)致濾膜中鈉、鉀的本底值難以控制，因此，在用此濾膜進(jìn)行鈉、鉀的采樣檢測前就應(yīng)該對(duì)其鈉、鉀的本底值進(jìn)行降低或控制，以取得可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采樣前洗脫后空白濾膜中鈉、鉀的含量均在3.0 μg以下，因此以該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為日常工作樣品空白含量的標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線

在上述儀器條件下，測得Na、K標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的吸光度(A)與濃度(ρ)線性關(guān)系良好，Na的線性回歸方程為A=0.569ρ+0.012，相關(guān)系數(shù)r=0.9990；K的線性回歸方程為A=0.599ρ+0.005，相關(guān)系數(shù)r=0.9997。

2.6 方法檢出限、精密度及回收率

取11張用超純水浸泡過的微孔濾膜，按樣品處理方式進(jìn)行處理后測定，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出的檢出限分別為Na：0.016 μg/mL、K：0.017 μg/mL，定量下限分別為Na：0.053 μg/mL、K：0.056 μg/mL；取18張用超純水處理過的空白濾膜分為3組，分別加入Na、K標(biāo)準(zhǔn)溶液0.2、0.5、0.8 μg/mL，隔夜放置、晾干，按樣品處理方式處理后測定，計(jì)算精密度分別為鈉0.94%～2.17%、鉀0.86%～3.04%，回收率分別為鈉97.55%～102.14%、96.93%～104.15%，結(jié)果見表2。

表2 方法精密度(n=6)Table 2 Method precision (n=6)

2.7 實(shí)際樣品測定

利用本法測定了某企業(yè)工作場所某工位兩個(gè)空氣樣品中Na、K的含量，重復(fù)測定3次，結(jié)果見表3。

表3 實(shí)際樣品測定結(jié)果Table 3 Determination results of actual samples

3 結(jié) 論

用本方法可對(duì)工作場所空氣中的鈉、鉀及其化合物進(jìn)行順序連續(xù)測定，無需像普通AAS那樣測定一個(gè)元素更換一次空心陰極燈，具有快速、簡便、靈敏等特點(diǎn)。ContrAA700型CS-AAS對(duì)樣品的光譜背景可以直接在分析線上被同時(shí)校正，不會(huì)產(chǎn)生干擾，測定準(zhǔn)確度較高。該方法真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)同一樣品中多元素的快速順序分析，為工作場所空氣中鈉、鉀及其化合物的快速順序測定提供了科學(xué)依據(jù)和新技術(shù)，測定結(jié)果令人滿意。