《食品儀器分析技術(shù)》

謝昕主編

目錄緒論項目一紫外-可見吸收光譜法及其在食品分析中的應用項目二紅外吸收光譜法及其在食品分析中的應用項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用項目四電位分析法法及其在食品分析中的應用項目五氣相色譜法及其在食品分析中的應用項目六高效液相色譜法及其在食品分析中的應用項目七質(zhì)譜法及其在食品分析中的應用項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用【知識目標】1、理解原子吸收光譜分析的基本原理；2、認知原子吸收分光光度計的基本結(jié)構(gòu)及各部件的作用；3、熟悉原子吸收光譜法測定過程中的主要干擾因素及其消除方法；4、掌握原子吸收光譜分析中常用的定量方法；5、了解原子吸收光譜法在食品分析中的應用及實驗技術(shù)。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用【技能目標】1、能熟練使用原子吸收分光光度計，并能對其進行日常維護與保養(yǎng)，能排除簡單的故障；2、能根據(jù)待測樣品和實驗室現(xiàn)有條件進行最佳實驗條件的選擇；3、能正確配置標準溶液，能對樣品進行恰當?shù)念A處理；4、能對實驗數(shù)據(jù)進行正確分析和處理，準確表述分析結(jié)果；5、能利用原子吸收光譜法對食品項目進行定量測定。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用

原子吸收光譜（AtomicAbsorptionSpectrometry，AAS）分析是利用元素的基態(tài)原子蒸氣對特征譜線的吸收來進行分析的一種儀器分析法。原子吸收分光光度計是基于原子吸收光譜分析的原理而進行工作的分析儀器，由4個基本部分組成，即光源、原子化器、單色器、檢測器。原子吸收光譜法適用于微量和痕量組分的測定，而不適用于中、高含量組分的測定。采用原子吸收光譜法測量吸光物質(zhì)的吸光度時，測量準確度往往受多方面因素影響。如樣品的制備、儀器原子化效率、光源的穩(wěn)定性、原子化條件、背景吸收、測量組分的濃度范圍等都會對分析結(jié)果的準確度產(chǎn)生影響，必須加以控制。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用一、原子吸收光譜的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展原子吸收光譜作為一種實用的分析方法是從1955年開始的。這一年澳大利亞的物理學家瓦爾西(A.Walsh)發(fā)表了著名論文“原子吸收光譜在化學分析中的應用”，奠定了原子吸收光譜法的基礎。20世紀50年代末和60年代初，市場上出現(xiàn)了供分析用的商品原子吸收光譜儀。1959年俄羅斯學者里沃夫開創(chuàng)了石墨爐電熱原子吸收光譜法，大大提高了原子吸收分析的靈敏度。1965年威里斯(J.B.Willis)將氧化亞氮-乙炔火焰成功的應用于火焰原子吸收光譜法中，使測定元素由近30個增加到70個之多，擴大了其應用范圍。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用二、共振線和共振吸收原子由原子核和圍繞原子核運動的核外電子組成。這些電子按其能量的高低分層分布，因此具有不同能級，也就是說，一個原子可以具有多種能級狀態(tài)。根據(jù)能量最低原理，在通常情況下，原子處于能量最低狀態(tài)（此時最穩(wěn)定）稱為基態(tài)，能量為E0。處于基態(tài)的原子稱為基態(tài)原子。當基態(tài)原子得到能量（如光能）后受到激發(fā)，外層電子可以躍遷到較高的能級狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，能量為Ej。這時候就產(chǎn)生吸收光譜。另一方面，處于較高能級狀態(tài)的電子不穩(wěn)定，可以釋放出能量又回到基態(tài)。如果它以光輻射的形式釋放能量，就產(chǎn)生發(fā)射光譜。當電子吸收一定能量從基態(tài)躍遷到最低（第一）激發(fā)態(tài)時所產(chǎn)生的吸收譜線，稱為共振吸收線。同樣，當電子從第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，則發(fā)射出同樣頻率的譜線，稱為共振發(fā)射線。由于頻率相同，兩者都簡稱為共振線，如圖3-1所示。

不同元素的原子結(jié)構(gòu)不同，能級也不同，其共振線也各有特征。一般來說，原子從基態(tài)到最低激發(fā)態(tài)的躍遷（共振線）最容易發(fā)生，產(chǎn)生的譜線強度也最強，因此是該元素最靈敏的譜線。進行定量分析時，通常選擇共振線作為測量波長，因此元素的共振線也稱為分析線。圖3-1共振線示意圖項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用三、譜線輪廓與譜線變寬由于原子的能級只有電子能級而無振動及轉(zhuǎn)動能級，能級間的能量差較大，一般為1～20eV，因此原子光譜的譜線簡單，從理論上講，原子吸收光譜應該是線狀光譜。但實際上并非如此，無論發(fā)射線還是吸收線都是具有一定寬度的譜線，即譜線強度隨頻率或波長不同而改變。如果在各種頻率ν下，測定吸收系數(shù)Kν，以Kν為縱坐標，以ν為橫坐標，可得到一條曲線，如圖3-2所示。該曲線稱為吸收曲線，其可形象的描述譜線輪廓。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用圖3-2譜線輪廓示意圖譜線輪廓的重要參數(shù)是中心頻率ν0（或中心波長λ0）和半寬度。最大吸收系數(shù)（K0）所對應的頻率或波長稱為中心頻率（ν0）或中心波長（λ0）。譜線的半寬度是指最大吸收系數(shù)一半處譜線輪廓上兩點間的頻率或波長的差值，用Δν或Δλ表示。ν0表明譜線的位置，Δν表明了譜線的寬度，因此，ν0和Δν可表征譜線的總體輪廓。造成譜線展寬的原因較為復雜，有原子本身的內(nèi)在因素引起的，也有外界因素引起的，下面簡要討論幾種較重要的變寬因素。1.?自然變寬?在無外界因素影響下，譜線仍有一定寬度，這種寬度稱為自然寬度，以ΔvN表示。自然寬度的大小與產(chǎn)生躍遷的激發(fā)態(tài)原子的平均壽命有關，平均壽命越長，譜線寬度越窄。不同譜線的自然寬度不同，多數(shù)情況下約為10-5?nm數(shù)量級，與其他變寬效應相比，其值甚微，可以忽略不計。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用2.?多普勒（Doppler）變寬?由于原子在空間作無規(guī)則熱運動而引起的，故又稱為熱變寬。其變寬程度可用下式表示：

式中，ν0為中心頻率；T為熱力學溫度；Ar為相對原子質(zhì)量。由式（3-1）可見，多普勒變寬取決于原子相對質(zhì)量、溫度和譜線的頻率。一般情況下，大多數(shù)元素的多普勒寬度為10-3

nm數(shù)量級。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用

3.?壓力變寬?吸光原子與共存的其他粒子相互碰撞而引起的譜線變寬稱為壓力變寬。這種變寬與吸收區(qū)氣體的壓力有關，壓力變大時，碰撞的概率增大，譜線寬度也變大。根據(jù)與吸光原子碰撞的粒子不同，壓力變寬可分為兩類。吸光原子與其它粒子(如火焰氣體粒子)碰撞而產(chǎn)生的譜線變寬稱為勞倫茲（Lorentz）變寬，以ΔvL表示。由同種原子之間碰撞而引起的譜線變寬稱為赫魯茲馬克（Holtzmork）變寬或共振變寬。共振變寬只有在被測元素濃度較高時才有影響。在通常條件下，壓力變寬起主要作用的是勞倫茲變寬，也可達10-3

nm數(shù)量級。研究結(jié)果表明，譜線輪廓主要受多普勒和勞倫茲變寬的影響。當采用火焰原子化法時，勞倫茲變寬為主要因素；當采用無火焰原子化法時，多普勒變寬為主要因素。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用四、吸光度與元素濃度的關系由待測元素燈發(fā)出的特征譜線通過試樣蒸氣時，被蒸氣中待測元素的基態(tài)原子吸收，譜線被吸收（光強度減弱）的程度稱為吸光度A，與被測元素的含量成正比，也遵循朗伯-比爾定律，見式（3-2）。式中，A表示吸光度；I0、Iν表示頻率為ν的入射光和透射光的強度；K表示吸收系數(shù)，與入射光的頻率、原子化溫度等有關；c表示試樣溶液中待測元素的濃度；b表示光程長度。由于在原子吸收光譜分析中，光程長度一般為固定值，因此可將其與吸收系數(shù)K合并成為新的常數(shù)K’。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用五、原子吸收光譜分析過程原子吸收光譜分析過程如圖3-3所示。待測樣試液通過毛細管進入火焰原子化器，被分散成細霧，與燃氣混合后進入燃燒的火焰中，被測元素在火焰中轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子蒸氣?；鶓B(tài)原子蒸氣吸收從光源發(fā)射出的被測元素的共振線，使該譜線的強度減弱，再經(jīng)單色器分光后，由檢測器接收，產(chǎn)生的電信號經(jīng)放大器放大，由顯示器顯示出吸光度。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用圖3-3原子吸收光譜分析過程示意圖

學習情景一原子吸收分光光度計的認知與操作●應知詞匯空心陰極燈?原子化器?火焰類型?燃助比?干燥?灰化?原子化?除殘項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用●學生認知

一、原子吸收分光光度計的基本結(jié)構(gòu)原子吸收光譜分析用的儀器稱為原子吸收分光光度計或原子吸收光譜儀。原子吸收分光光度計由光源、原子化器、單色器和檢測系統(tǒng)四部分組成。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用（一）光源光源是原子吸收光譜儀的重要組成部分，它的性能直接影響分析的靈敏度及穩(wěn)定性等。光源的作用是發(fā)射被測元素的特征譜線。對光源的基本要求：發(fā)射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收線的半寬度；輻射的強度大且穩(wěn)定，使用壽命長等。空心陰極燈是符合上述要求的理想光源，應用最廣。項目三原子吸收光譜法及其在食品分析中的應用1.?空心陰極燈的構(gòu)造?空心陰極燈是由玻璃管制成的封閉著低壓惰性氣體（氖或氬）的放電管，如圖3-4所示，主要是由一個陽極和一個空心陰極組成。陰極為空心圓柱形，由待測元素金屬制作或填充。陽極一般為鑲有鈦絲或鉭片的鎢棒。燈的窗口材料根據(jù)輻射波長而定，在可見波段用硬質(zhì)玻璃，在紫外波段用石英玻璃。

圖3-4空心陰極燈結(jié)構(gòu)示意圖項目一紫外-可見吸收光譜法及應用2.?工作原理?當在兩極間加上300～500V電壓后，陰極發(fā)射出電子，并在電場的作用下高速向陽極運動。運動過程中與惰性氣體分子發(fā)生碰撞并使之電離，在電場作用下，這些質(zhì)量較重、速度較快的正離子向陰極運動并轟擊陰極表面，不但使陰極表面的電子被擊出，而且還使陰極表面的原子獲得能量從晶格能的束縛中逸出而進入空間，這種現(xiàn)象稱為陰極的“濺射”。“濺射”出來的陰極元素的原子，又與電子、惰性氣體原子、離子等相互碰撞并獲得能量被激發(fā)，激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，當其返回基態(tài)時，發(fā)射出相應元素的特征譜線。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用2.?工作原理?空心陰極燈一般是單元素燈，只能發(fā)射出一種元素的共振譜線，干擾少、強度高。但每測定一種元素需要換一種燈，比較麻煩。若陰極材料使用多種元素的合金，則可制成多元素燈。它能同時發(fā)出多種元素共振線，連續(xù)測定多種元素，但光強弱，易產(chǎn)生干擾，應用受到一定限制。?項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

3.?使用注意事項?空心陰極燈在使用前應先進行預熱，以使燈的發(fā)光強度達到穩(wěn)定，一般預熱10～30

min。制造商已規(guī)定了燈的最大使用電流，使用時不得超過最大額定電流，否則會使陰極材料大量濺射、熱蒸發(fā)或陰極熔化，壽命縮短，甚至發(fā)生永久性損壞。若燈長期不用，應定期點燃，一般在工作電流下點燃1h。低熔點的燈用完后，要等冷卻后才能移動。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

（二）原子化器原子吸收光譜法應用的前提是將待測元素原子化，原子化器的功能是提供能量，使待測元素由分子或離子轉(zhuǎn)變成基態(tài)原子蒸氣。入射光束在這里被基態(tài)原子吸收，因此也可把它視為吸收池。原子化效率的高低直接影響到元素測定的靈敏度，其穩(wěn)定性和重現(xiàn)性又影響到測定的精密度和準確度，因此，原子化器是原子吸收分光光度計的核心部分。原子化法可分為火焰原子化法和無火焰原子化法，無火焰原子化法包括石墨爐原子化法和化學原子化法。目前原子吸收分光光度計主要采用火焰和石墨爐原子化法，因此下面主要對這兩種原子化法進行介紹。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

1.?火焰原子化法?由化學火焰提供能量，使被測元素原子化。火焰原子化法具有穩(wěn)定性高、使用方便等優(yōu)點，是一種最常用的原子化方法?；鹧嬖踊鞯臉?gòu)造如圖3-5所示，主要由霧化器、霧化室和燃燒器三部分組成，各部分的作用如下：

圖3-5火焰原子化器結(jié)構(gòu)示意圖項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（1）霧化器?霧化器的作用是將分析樣品霧化。通常采取氣動型霧化器。利用一定壓力的助燃氣高速流過時在噴嘴處產(chǎn)生的負壓，將試液沿毛細管吸入并由噴嘴噴出，同時被高速氣流分散成為小霧滴，在撞擊球的碰撞下霧滴進一步細化。霧滴越細越有利于原子化，測定靈敏度也就越高。（2）霧化室霧化室的作用是使試液霧滴進一步細化并與燃氣、助燃氣均勻混合，然后進入燃燒器。部分未細化的霧滴在霧化室凝聚后從廢液排出口排出。為了避免回火爆炸的危險，廢液排出口必須采用導管彎曲或?qū)Ч懿迦胨械人夥绞?。項目一紫?可見吸收光譜法及應用（3）燃燒器燃燒器的作用是產(chǎn)生火焰并使樣品原子化。被霧化的試液進入燃燒器，在燃燒的火焰中蒸發(fā)、干燥形成干氣溶膠霧粒，再經(jīng)融熔化、受熱解離成基態(tài)自由原子蒸氣。燃燒器一般由不銹鋼等耐高溫、耐腐蝕材料制成，具有單縫和三縫兩種，常用的燃燒器是單縫的。燃燒器的高度應能上下調(diào)節(jié)，以便選取適宜的火焰部位測量。為了改變吸收光程，擴大測量濃度范圍，燃燒器可旋轉(zhuǎn)一定角度。（4）火焰類型與性質(zhì)火焰原子化器主要采用化學火焰，常用的火焰有以下幾種。①空氣-乙炔火焰：這是原子吸收測定中最常用的火焰，該火焰燃燒穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，噪聲低，溫度高（2300℃），對大多數(shù)元素（35種以上）有足夠高的靈敏度。通過調(diào)節(jié)燃氣、助燃氣的比例可以得到具有不同氧化還原性質(zhì)的火焰。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

②N2O-乙炔：此種火焰的顯著特點是溫度高，可達3000℃，大約可測定70種元素。因其溫度高，還原能力強，因此能測定多種難熔元素。該種火焰使用要小心，如使用不當，極易發(fā)生爆炸?；鹧纥c燃和熄滅必須遵循“乙炔－空氣過渡”原則，即首先點燃乙炔－空氣火焰，待火焰建立后，徐徐加大乙炔流量，達到富燃狀態(tài)后，將“轉(zhuǎn)向閥”迅速從空氣轉(zhuǎn)到一氧化二氮（一氧化二氮的流量事先調(diào)節(jié)好）；熄滅時，將“轉(zhuǎn)向閥”迅速從一氧化二氮轉(zhuǎn)到空氣（空壓機不能關閉），建立乙炔－空氣火焰后，降低乙炔流量，再熄滅火焰。③氫氣－空氣：這是一種低溫的無色火焰，最高溫度約2000℃?，適合測定易電離的金屬元素，尤其共振線位于200

nm以下元素（如As、Se）的測定。（5）火焰原子化法特點。優(yōu)點：火焰原子化器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，應用較廣，火焰穩(wěn)定好，重現(xiàn)性好。缺點:原子化效率低，靈敏度不夠高，一般不能直接分析固體樣品。2.?石墨爐原子化法?石墨爐原子化法也稱無火焰原子化法，是利用通電加熱的方法使試樣原子化，其結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。石墨爐法利用低壓電流來加熱石墨管，通過控制可以進行程序梯度升溫，最高溫度可達約3000℃，使管中的少量液體或固體蒸發(fā)和原子化。石墨管是由石墨材質(zhì)做成的中空管，管中間有加樣小孔。石墨管的內(nèi)外要不斷通入惰性氣體（一般是Ar氣），以保護石墨管不被高溫氧化，保護原子化的基態(tài)原子不再被氧化以及清洗石墨管。石墨爐原子化器具有水冷卻系統(tǒng)，保護爐體溫度不至過高并使其迅速降溫，以便進行下一次測定。圖3-6石墨爐原子化器結(jié)構(gòu)示意圖外保護氣內(nèi)保護氣內(nèi)保護氣試樣從加樣孔進入石墨管中，用程序升溫的方式使樣品原子化，其過程分為干燥、灰化、原子化和高溫除殘四個階段。（1）干燥??干燥的目的是去除試樣中的溶劑，以避免溶劑存在時導致灰化和原子化過程樣品濺射。干燥的溫度一般稍低于溶劑的沸點，干燥的時間取決于進樣的體積，一般每微升試液需要約1.5

s。（2）灰化??其目的是盡可能除去樣品中易揮發(fā)的基體和有機物或其他干擾元素，灰化不僅減少了可能發(fā)生干擾的物質(zhì)，而且對被測物質(zhì)也起到了富集的作用。一般根據(jù)試樣灰化的難易程度、元素是否容易損失來選擇灰化溫度。選擇的原則是在保證被測元素不損失的情況下，盡量選擇較高的灰化溫度以縮短灰化時間?；一瘻囟纫话阍?00～500℃，時間0.5～1

min。（3）原子化??使待測化合物分解為基態(tài)原子蒸氣，此時停止通Ar，延長原子停留時間，提高靈敏度。原子化的溫度和時間根據(jù)待測元素的性質(zhì)而定，應通過實驗選擇最佳的原子化溫度和時間。一般溫度在1500～3000℃，時間3～10

s。（4）除殘??也稱凈化，在一個樣品測定完成后，高溫灼燒石墨管，并通氬氣，將殘留在石墨管中的難揮發(fā)雜質(zhì)除去，避免記憶效應對下次測定的干擾。凈化石墨管的溫度一般高于原子化溫度，時間較短（2～5

s），以延長石墨管的壽命。（5）石墨爐原子化器特點??優(yōu)點：原子化效率遠比火焰法高，靈敏度高，原子化溫度高，適用于難熔元素的測定；缺點：測定的精密度較低，共存化合物的干擾較火焰法大，背景干擾比較嚴重。（三）單色器單色器可將被測元素的共振吸收線與鄰近譜線分開，由入射和出射狹縫、反射鏡和色散元件組成，色散元件一般為光柵。由于原子吸收法使用的是銳線光源，所用光柵的分辨率不需要很高。在原子吸收分光光度計中，單色器放在原子化器的后面，目的是消除其他非吸收譜線的干擾，同時防止原子化器產(chǎn)生的強光直接照射到檢測器上，造成檢測器疲勞。（四）檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)包括光電倍增管、放大器和顯示器等。用光電倍增管將經(jīng)原子吸收后的光強度的變化轉(zhuǎn)變成電信號，再經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換、放大及數(shù)據(jù)處理后由顯示裝置顯示或打印出來。光電倍增管的工作電源應有較高的穩(wěn)定性。如果工作電壓過高、照射的光過強或光照時間過長，都會引起疲勞效應。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

二、原子吸收分光光度計的基本操作目前應用的原子吸收分光光度計自動化程度都比較高，儀器與電腦相連，采用操作軟件（工作站）對儀器進行控制。自動化程度較高的儀器具有背景校正、波長掃描、尋峰定位、原子化器高度和位置、燃氣流量、燈電流等功能的自動調(diào)節(jié)。使用簡單，適用于各種金屬元素含量的檢測。（二）操作步驟（1）檢查儀器。按儀器說明書檢查儀器各部件，檢查電源開關是否處于關閉狀態(tài)，各氣路接口是否安裝正確，氣密性是否良好；（2）打開穩(wěn)壓電源。為保證儀器的供電穩(wěn)定一般都配備了穩(wěn)壓電源，電源一般穩(wěn)定在220V；（3）打開儀器主機開關，打開電腦，打開操作軟件；（4）系統(tǒng)對儀器進行初始化，主要是對氘燈電機、元素燈電機、原子化器電機、燃燒頭電機、光譜帶寬電機以及波長電機進行初始化；（5）安裝空心陰極燈，選擇合適的元素燈；（6）設置實驗條件。包括燈電流、測量波長、光譜寬帶、負高壓值、燃燒器的位置與高度等；（7）檢查排水裝置，打開排風裝置電源開關，打開空氣壓縮機并調(diào)節(jié)輸出壓力，打開乙炔高壓鋼瓶并調(diào)節(jié)輸出壓力，點火；（8）設定測量參數(shù)。如標樣和樣品的測定次數(shù)，標樣的濃度和濃度單位等；（9）樣品測定。（10）關機。樣品測量結(jié)束后，先吸入蒸餾水5

min。關閉乙炔總閥待火焰熄滅后關閉減壓閥；關閉空氣壓縮機，關閉排風裝置；退出工作軟件，關閉主機電源，關閉電腦，并填寫儀器使用記錄。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用●相關知識三、原子吸收分光光度計的類型原子吸收分光光度計按光束形式可分為單光束和雙光束兩類，按波道數(shù)又有單道、雙道和多道之分。常用的有單道單光束和單道雙光束。（一）單道單光束原子吸收分光光度計圖3-7是單道單光束儀器。這種儀器只有一個光源，一個單色器，一個顯示系統(tǒng)，從光源發(fā)出的光僅以單一光束的形式通過原子化器、單色器和檢測系統(tǒng)。這類儀器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，但易受光源強度變化影響，燈預熱時間長，分析速度慢。圖3-7單道單光束原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖（二）單道雙光束原子吸收分光光度計從光源發(fā)出的光被切光器分成兩束強度相等的光，一束光作為測量光束通過原子化器，一束光作為參比光束不通過原子化器，兩束光交替進入同一單色器和檢測器，如圖3-8所示。由于兩束光來自同一光源，光源的漂移通過參比光束的作用而得到補償，得到一個穩(wěn)定的輸出信號。但由于參比光束不通過火焰，所以不能消除火焰的擾動和背景吸收的干擾。

圖3-8單道雙光束原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（三）雙波道或多波道原子吸收分光光度計如圖3-9所示，這類儀器有兩個或兩個以上光源、單色器和檢測系統(tǒng)，可同時測定兩種或多種元素，準確度高。但裝置復雜，儀器價格昂貴。

圖3-9雙波道或多波道原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖項目一紫外-可見吸收光譜法及應用四、原子吸收分光光度計的使用和維護保養(yǎng)（一）儀器對環(huán)境的要求為保持良好的工作狀態(tài)，原子吸收分光光度計應在規(guī)定的環(huán)境中使用：（1）儀器不應放置在附近有強電磁場和強熱輻射流的地方；（2）儀器室附近不能有產(chǎn)生劇烈振動的設備；（3）儀器室光線應該柔和，不能有日光直射；（4）儀器室空氣濕度應小于70％，室內(nèi)溫室應保持在15～30℃內(nèi)；（5）配有通風設備，并保持儀器室的通風良好。儀器的上方必須安裝一個通風罩，使儀器工作時產(chǎn)生的廢氣及時排出室外；（6）儀器使用（220±22）V的交流電壓，如達不到要求需配備穩(wěn)壓電源。石墨爐電壓要求有專用插座，設置良好的接地線；（7）防火防爆，儀器室應配備二氧化碳滅火器，以防萬一。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

（二）氣源的要求

（1）氣瓶室與儀器室分開，室溫必須低于40℃，避免陽光直射，應保證良好的通風換氣；（2）可燃性氣瓶與明火距離應不小于10

m；有困難時，應有可靠的隔熱防護措施，但不得小于5

m；（3）乙炔鋼瓶必須豎立使用，遠離火源，避免曝曬，嚴禁敲擊、碰撞，應可靠地固定在支架上，防止滑倒；（4）乙炔氣路管接口嚴禁使用銅材質(zhì)，不要讓乙炔氣直接與銅材、銀材、液態(tài)汞、氯氣或油脂接觸，否則可能引起爆炸；（5）開關高壓氣瓶瓶閥時，應用手或?qū)ｉT扳手，不得隨便使用鑿子、鉗子等工具硬扳，以防止損壞瓶閥；項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

（二）氣源的要求

（6）乙炔減壓閥調(diào)節(jié)壓力時，乙炔氣出口壓力應保持0.1Mpa以下，一般實驗時乙炔的壓力在0.05

Mpa；（8）經(jīng)常檢查是否有漏氣：關閉減壓閥，打開瓶閥，觀察氣壓表有沒有變化，如果漏氣，氣壓表讀數(shù)會降低；（9）乙炔氣的純度應為99.5%以上；（10）氣瓶內(nèi)氣體不得全部用盡，乙炔鋼瓶上的總壓力降到0.3Mpa時，就必須更換氣瓶，否則瓶內(nèi)丙酮會溢出，容易引起事故。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（三）儀器的維護及使用注意事項（1）儀器主機和元素燈的保養(yǎng)。原子吸收分光光度計主機在長時間不使用的情況下，應每隔一至兩周將儀器打開并聯(lián)機預熱1～2小時，以延長使用壽命。元素燈長時間不使用，將會因為漏氣、零部件放氣等原因不能使用，甚至不能點燃。所以應將不常使用的元素燈每隔2～3個月點燃40～60

min，以延長使用壽命，保障元素燈的性能；（2）乙炔氣路的維護。乙炔氣路要定期檢查，以免管路老化產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象，發(fā)生危險。每次換乙炔氣瓶后一定要全面試漏。用肥皂水等可檢驗漏氣情況的液體在所有接口處試漏，觀察是否有氣泡產(chǎn)生，判斷其是否漏氣；項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（三）儀器的維護及使用注意事項（3）空壓機及空氣氣路的保養(yǎng)和維護。注意定期檢查空氣管路是否存在漏氣現(xiàn)象，檢查方法參見乙炔檢查方法。當室內(nèi)濕度高時，空壓機極易積水，嚴重影響測量的穩(wěn)定性，應經(jīng)常放水，避免水進入氣路管道；（4）火焰原子化器的保養(yǎng)和維護。每次樣品測定工作結(jié)束后，在火焰點燃狀態(tài)下，用去離子水噴霧5～10分鐘，清洗殘留在霧化室中的樣品溶液。燃燒器和霧化室應經(jīng)常檢查保持清潔，以防止霧化筒和燃燒頭被玷污或銹蝕。如果燃燒頭縫隙上方有污物則需要清洗，清洗的方法是在接通空氣，關閉乙炔的條件下，用濾紙插入燃燒縫隙中仔細擦試。如效果不佳可取下燃燒頭用軟毛刷刷洗，如已形成熔珠，可用刀片刮除；項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（三）儀器的維護及使用注意事項（5）石墨爐原子化器的保養(yǎng)。石墨錐內(nèi)部因測試樣品的復雜程度不同會產(chǎn)生不同程度的殘留物，通過洗耳球?qū)⒖纱档舻碾s質(zhì)清除，使用酒精棉進行擦拭，將其清理干凈，自然風干后加入石墨管空燒即可；石英窗落入灰塵后會使透過率下降，產(chǎn)生能量的損失。清理方法為，將石英窗旋轉(zhuǎn)擰下，用酒精棉擦拭干凈后使用擦鏡紙將污垢擦凈，安裝復位即可。夏天天氣比較熱的時候冷卻循環(huán)水水溫不宜設置過低（18～19℃），否則會產(chǎn)生水霧凝結(jié)在石英窗上影響到光路的順暢通過。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用學習情景二原子吸收光譜法的實驗技術(shù)●應知詞匯測量條件?分析線?化學計量火焰?富燃焰?貧

燃焰?燃燒器高度?釋放劑?保護劑?緩沖劑

?基體改進劑?消電離劑?背景吸收項目一紫外-可見吸收光譜法及應用●典型實例

一、食品中鎘的測定（GB/T5009.15-2003）

GB2762-2012《食品中污染物限量》標準，規(guī)定了鎘在各種食品中的限量值，其中大米中鎘的限量為≤0.2?mg/kg，花生中鎘的限量為≤0.5?mg/kg，谷物碾磨加工品中鎘的限量為≤0.1?mg/kg，礦泉水中鎘的限量為≤0.003?mg/L。現(xiàn)行的測定方法標準為GB/T5009.15-2003，石墨爐原子吸收光譜法為第一法。1.原理試樣經(jīng)灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度計石墨爐中，電熱原子化后吸收228.8?nm共振線，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收值與鎘含量成正比，與標準系列比較定量。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用2.試劑2.1硝酸；2.2硫酸；2.3過氧化氫（30%）；2.4高氯酸；2.5硝酸（1+1）：取50mL硝酸慢慢加入50mL水中；2.6硝酸（0.5?mol/L）：取3.2mL硝酸慢慢加入50mL水中，稀釋至100mL；2.7鹽酸（1+1）：取50mL鹽酸慢慢加入50?mL水中；2.8磷酸銨溶液（20

g/L）：稱取2.0

g磷酸銨，以水溶解稀釋至100mL；2.9混合酸：硝酸+高氯酸（4+1）：取4份硝酸與1份高氯酸混合；2.10鎘標準儲備液：準確稱取1.000

g金屬鎘（99.99%）分次加20mL鹽酸（1+1）溶解，加2滴硝酸，移入1000mL容量瓶，加水至刻度，混勻，此溶液每毫升含1.0mg鎘。2.11鎘標準使用液：每次吸取鎘標準儲備液10.0mL于100mL容量瓶中，加硝酸（0.5

mol/L）至刻度，如此經(jīng)多次稀釋成每毫升含100.0ng鎘的標準使用液。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用3.儀器和設備所用玻璃儀器均需以硝酸（1+5）浸泡過夜，用水反復沖洗，最后用去離子水沖洗干凈。3.1原子吸收分光光度計（附石墨爐及鎘空心陰極燈）；3.2馬弗爐；3.3恒溫干燥箱；3.4瓷坩堝；3.5壓力消解器、壓力消解罐或壓力溶彈；3.6可調(diào)式電熱板可調(diào)式電爐；

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用4.分析步驟4.1試樣預處理4.1.1在采樣和制備過程中，應注意不使試樣污染；4.1.2糧食、豆類去雜質(zhì)后，磨碎，過20目篩，儲于塑料瓶中，保存?zhèn)溆茫?.1.3蔬菜、水果、魚類、肉類及蛋類等水分含量高的鮮樣用食品加工機或勻漿機打成勻漿，儲存于塑料瓶中，保存?zhèn)溆茫?.2試樣消解（可根據(jù)實驗室條件選用以下任何一種方法消解）4.2.1?壓力消解罐消解法：稱取1.00～2.00g試樣（干樣、含脂肪高的試樣<1.00

g，鮮樣<2.00

g或按壓力消解罐使用說明書稱取試樣）于聚四氟乙烯內(nèi)罐，加硝酸2～4mL浸泡過夜。再加過氧化氫（30%）2～3mL（總量不能超過罐容積的三分之一）。蓋好內(nèi)蓋，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱，120～140℃保持3～4h，在箱內(nèi)自然冷卻至室溫，用滴管將消化液洗入或過濾入（視消化液有無沉淀而定）10～25mL容量瓶中，用水少量多次洗滌罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。4.2.2干法灰化：稱取1.00～5.00g（根據(jù)鎘含量而定）試樣于瓷坩堝中，先小火在可調(diào)式電爐上炭化至無煙，移入馬弗爐500℃灰化6～8h時，冷卻。若個別試樣灰化不徹底，則加1mL混合酸在可調(diào)式電爐上小火加熱，反復多次直到消化完全，放冷，用硝酸（0.5

mol/L）將灰分溶解，用滴管將試樣消化液洗入或過濾入（視消化液有無沉淀而定）10～25mL容量瓶中，用水少量多次洗滌瓷坩堝，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。4.2.3濕式消解法：稱取試樣1.00～5.00g于錐形瓶或高腳燒杯中，放數(shù)粒玻璃珠，加10mL混合酸，加蓋浸泡過夜，加一小漏斗電爐上消解，若變棕黑色，再加混合酸，直至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色，放冷用滴管將試樣消化液洗入或過濾入（視消化后試樣的鹽分而定）10～25mL容量瓶中，用水少量多次洗滌錐形瓶或高腳燒杯，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用4.3測定4.3.1儀器條件：根據(jù)各自儀器性能調(diào)至最佳狀態(tài)。參考條件為波長228.8?nm，狹縫0.5～1.0?nm，燈電流8～10mA，干燥溫度120℃，20s；灰化溫度350℃，15～20s；原子化溫度1700～2300℃，4～5s，背景校正為氘燈或塞曼效應。4.3.2標準曲線繪制：吸取上面配制的鎘標準使用液0.0mL、1.0mL、3.0mL、5.0mL、7.0mL、10.0mL于100mL容量瓶中稀釋至刻度，相當于含鎘0.0ng/mL、1.0ng/mL、3.0ng/mL、5.0ng/mL、7.0ng/mL、10.0ng/mL，各吸取10μL注入石墨爐，測得其吸光值并求得吸光值與濃度關系的一元線性回歸方程。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用4.3.3試樣測定：分別吸取樣液和試劑空白液各10μL注入石墨爐，測得其吸光值，代入標準系列的一元線性回歸方程中求得樣液中鎘的含量。4.3.4基體改進劑的使用：對有干擾試樣，則注入適量的基體改進劑磷酸銨溶液（20g/L）（一般為＜5μL）消除干擾。繪制鎘標準曲線時也要加入與試樣測定時等量的基體改進劑。5.結(jié)果計算試樣中鎘含量按下式進行計算。

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用式中：X——試樣中鎘含量，μg/kg或μg/L；A1——測定試樣消化液中鎘含量，ng/mL；A2——空白液中鎘含量，ng/mL；V——試樣消化液總體積，mL；m——試樣質(zhì)量或體積，g或mL。計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。6.精密度在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的20%。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

●相關知識二、樣品的制備與預處理（一）取樣與預防樣品污染取樣要具有代表性，取樣量大小要適當。取樣量的大小取決于試樣中的被測元素的含量、分析方法和所要求的測量精度。防止樣品的污染是樣品處理過程中的一個重要問題，樣品污染的主要來源有容器、大氣、水和所用試劑。因此，原子吸收分析中應使用去離子水，應使用洗凈的聚乙烯、聚丙烯塑料容器。如使用玻璃容器應在硝酸（1+5）中浸泡過夜，然后用水反復沖洗，最后用去離子水沖洗干凈方可使用。所使用的試劑，尤其是用量比較大的試劑，必須為優(yōu)級純或高純試劑，絕對不能含有被測元素，否則會帶來非常嚴重的誤差。對于痕量元素還要考慮大氣的污染。在普通實驗室中，空氣中常含有鐵、鈣、鎂等元素，并且大氣污染一般很難校正。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（二）液體樣品的制備

液體樣品一般不宜直接進樣，需對樣品進行稀釋，稀釋的倍數(shù)由樣品中待測元素的含量和儀器條件等決定。液體無機試樣可用水稀釋至合適的濃度；液體有機試樣可用石油醚等稀釋，使粘度降低至接近水的粘度即可進樣分析。（三）固體樣品的預處理

原子吸收分析中通常是溶液進樣，因此固體樣品常常需要預處理，使試樣以溶液的形式存在。處理方法與通常的化學分析相同，需注意的是，試樣在預處理過程中也會相應的引入誤差。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

1.?無機試樣?如果是無機試樣，首先考慮使用去離子水溶解，并配成合適的濃度范圍。若樣品不溶于水，則考慮用稀酸、濃酸或混合酸溶解后配成溶液。常用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸等。2.?有機試樣?如果樣品是固體有機試樣，則需先對樣品進行灰化（消化），以除去有機物基體。如測定大米中重金屬鎘時，應先把大米磨碎，過20目篩，然后取適量干樣進行灰化，最常用的處理方法有干法灰化和濕法消化兩種。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（1）干法灰化通過高溫灼燒的方式破壞樣品中的有機物，又叫灼燒法。除汞外大多數(shù)金屬元素和部分非金屬元素的測定都可用該法處理樣品。即將一定量的樣品置于坩堝中加熱（溫度約80～150℃），使其中的有機物脫水、分解、氧化、炭化，再置高溫電爐中（450～550℃）灼燒，灰化，直至殘留物為白色或淺灰色為止，所得的殘渣即為無機成分，用硝酸、鹽酸或其他溶劑溶解，稀釋后即可測定。

（2）濕法消解又稱濕灰化法或濕氧化法，在適量的樣品中加入氧化性強酸，并同時加熱消煮，使有機物質(zhì)分解氧化成CO2、水和各種氣體。用于濕法消解的混合酸包括HNO3-HClO4、HNO3-HCl、HN03-H2S04、HNO3-HClO4-H2SO4等。濕法消化由于加入大量試劑，引入干擾的可能性較大，且造成的污染比干法大，操作時應特別注意安全。??

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用三、標準樣品溶液的配制原子吸收光譜法的定量結(jié)果是通過與標準溶液相比較而得出的，因此標準溶液需準確配置。標準溶液的組成要盡可能接近未知試樣的組成。自行配制標準溶液必須采用基準物質(zhì)，通常使用各元素合適的鹽類來配制，當沒有合適的鹽類可供使用時，可用相應的高純(99.99％)金屬絲、棒、片溶于合適的溶劑中，然后稀釋成所需濃度范圍的標準溶液。但不能使用海綿狀金屬或金屬粉末，因為這兩種狀態(tài)的金屬易引入污染物或容易氧化，純度達不到要求。金屬在溶解之前，要磨光后再用稀酸清洗，以除去表面氧化層。所需標準溶液的濃度在低于1μg/mL時，應先配成比使用的濃度高1～3個數(shù)量級的濃溶液(大于1

mg/mL)作為儲備液，然后經(jīng)稀釋配成使用液。儲備液配制時一般要維持一定酸度(可以用1％的稀硝酸或鹽酸)，以免容器表面吸附。配好的儲備液應儲于聚四氟乙烯、聚乙烯或硬質(zhì)玻璃容器中。濃度很小(小于1μg/mL)的標準溶液不穩(wěn)定，使用時間不應超過1～2d。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用四、測定條件的選擇為獲得靈敏度高、重現(xiàn)性好、準確的結(jié)果應選擇最適的測量條件。由于實驗所用儀器有別、樣品有別，因此最佳的測量條件不盡相同，一般可根據(jù)實驗室現(xiàn)有的條件，通過實驗的方法選出最佳測量條件。（一）分析線的選擇為了提高測定的靈敏度，通常選擇元素的共振吸收線（最靈敏線）作為分析線。如果在共振線下測定存在光譜干擾，可以選擇其他譜線來進行測定。如Hg在185

nm下測定比在254

nm下測定靈敏50倍，但前者處于真空紫外區(qū)，大氣和火焰均對其產(chǎn)生吸收，此時不宜選擇共振線作為分析線。此外當待測元素濃度較高時，為避免過度稀釋和向試樣中引入雜質(zhì)，可選取次靈敏線，降低吸光度值。如測Zn時常選用最靈敏的213.9

nm波長，但當Zn含量過高時，為保證標準曲線的線性范圍，可改用次靈敏線307.5

nm波長測量。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（二）狹縫寬度的選擇狹縫寬度會影響光譜通帶寬度與檢測器接收的能量。原子吸收光譜分析中，光譜重疊干擾的幾率小，當吸收線附近無干擾譜線時，可以允許使用較寬的狹縫；當有干擾譜線時，應將狹縫寬度適當調(diào)窄。合適的狹縫寬度可以通過實驗的方法確定，具體做法是：調(diào)節(jié)不同的狹縫寬度，測定吸光度隨狹縫寬度的變化值，當有其它的譜線或非吸收光進入光譜通帶內(nèi)，吸光度將立即減小。不引起吸光度減小的最大狹縫寬度，即為應選取的合適的狹縫寬度。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（三）燈電流的選擇空心陰極燈一般需要預熱10～30?min才能達到穩(wěn)定輸出。燈電流過小，放電不穩(wěn)定，故光譜輸出不穩(wěn)定，且光譜輸出強度??；燈電流過大，發(fā)射譜線變寬，導致靈敏度下降，校正曲線彎曲，燈壽命縮短。因此在實際工作中應選擇合適的工作電流。選用燈電流的一般原則是，在保證有足夠強且穩(wěn)定的光強輸出條件下，盡量使用較低的工作電流。通常以空心陰極燈上標明的最大電流的40%～60%作為工作電流。在具體的分析場合，最適宜的工作電流由實驗確定。通過實驗繪出吸光度-燈電流關系曲線，選擇最大吸光度時的最小燈電流。

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用（四）進樣量進樣量過大或過小都會影響測量結(jié)果。進樣量過小，信號太弱；進樣量過大，在火焰原子化法中，對火焰會產(chǎn)生冷卻效應。在石墨爐原子化法中，使除殘產(chǎn)生困難。在實際工作中，應通過實驗測定吸光度隨進樣量的變化，達到最滿意的吸光度的進樣量，即為應選擇的進樣量。（五）原子化條件的選擇1.?火焰類型和特性?在火焰原子化法中，火焰類型和特性是影響原子化效率的主要因素。應根據(jù)測定的元素性質(zhì)選擇火焰類型。易電離、易揮發(fā)元素（如K、Na），可選用低溫、中溫火焰，如乙炔-空氣火焰。易生成難解離化合物及難熔氧化物元素（如Al、Si），可選用高溫火焰，如乙炔-氧化亞氮火焰。對分析線位于短波區(qū)（200nm以下）的元素，使用空氣-氫氣火焰。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用火焰類型選定以后，要選用合適的燃氣與助燃氣比例。按火焰燃氣和助燃氣比例的不同，可將火焰分為三類：化學計量火焰、富燃火焰和貧燃火焰。化學計量火焰是指燃氣與助燃氣之比與化學反應計量關系相近，又稱其為中性火焰。此火焰溫度高、穩(wěn)定、干擾小、背景低，適合大部分元素的測定。富燃火焰是指燃氣大于化學計量的火焰，又稱還原性火焰。溫度稍低，火焰的還原性較強，適合于易形成難解離氧化物元素的測定。貧燃火焰又稱氧化性火焰，即助燃比大于化學計量的火焰。氧化性較強，溫度較低，適于易離解、易電離元素的原子化，如堿金屬等。燃氣與助燃氣的最佳比例應通過繪制吸光度-燃助比曲線來確定。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

2.?燃燒器高度的選擇?在火焰區(qū)內(nèi)，自由原子的空間分布是不均勻的，且隨火焰條件而改變。當空心陰極燈的光束通過不同濃度的基態(tài)原子區(qū)域時，會產(chǎn)生不同的吸光度。因此，應調(diào)節(jié)燃燒器的高度，使來自空心陰極燈的光束從自由原子濃度最大的火焰區(qū)域通過，以獲得高的靈敏度。選擇方法：固定其他實驗條件，改變?nèi)紵鞲叨葴y定相同濃度溶液的吸光度，繪制“燃燒器高度—吸光度”曲線，選擇吸光度最大處對應的燃燒器高度為最佳值。

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3.?石墨爐原子化條件的選擇?在石墨爐原子化法中，合理選擇干燥、灰化、原子化、除殘的溫度與時間是十分重要的。干燥應在稍低于溶劑沸點的溫度下進行，以防止試液飛濺。灰化應在保證被測元素沒有損失的前提下盡可能使用較高的灰化溫度。原子化溫度的選擇原則是，選用達到最大吸收信號的最低溫度作為原子化溫度。原子化時間的選擇，應以保證完全原子化為準。原子化階段停止通保護氣，以延長自由原子在石墨管內(nèi)的平均停留時間。除殘的溫度應高于原子化溫度。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用五、干擾及其消除技術(shù)最佳實驗條件選擇完成后并不意味著測定準確無誤。雖然原子吸收光譜法有較高的選擇性，但也不可避免的存在著各種干擾，尤其在測定痕量元素時。原子吸收光譜分析中，干擾效應按其性質(zhì)和產(chǎn)生的原因，可以分為四類：物理干擾、化學干擾、電離干擾和光譜干擾。（一）物理干擾物理干擾是指試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)和原子化過程中，由于試樣的物理因素（如粘度、表面張力、密度等），影響到溶液的輸送速度、霧化效率及原子化效率。物理干擾是非選擇性干擾，對試樣各元素的影響基本是相似的。配制與被測試樣相似組成的標準樣品，是消除物理干擾最常用的方法。在不知道試樣組成或無法匹配試樣時，可采用標準加入法或稀釋法來減小和消除物理干擾。

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（二）化學干擾化學干擾是指在樣品處理和原子化過程中，被測元素與干擾物質(zhì)之間形成熱力學更穩(wěn)定的化合物，從而影響被測元素化合物的解離及原子化，降低原子化效率，使火焰中基態(tài)原子數(shù)目減少，吸光度降低的干擾。例如測定Ca2+時，若有PO43-存在，則Ca2+與PO43-生成難原子化的Ca3(PO4)2，從而使鈣離子不能有效原子化?；瘜W干擾是一種選擇性干擾，是原子吸收光譜分析中的主要干擾。消除化學干擾可采用以下方法：項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

1.?改變火焰的溫度或氧化還原性質(zhì)?如測定Ca2+時，若有PO43-存在，則生成難原子化的Ca3(PO4)2，此時若使用溫度較高的乙炔-氧化亞氮火焰能基本消除此干擾。在低溫火焰中易形成難解離氧化物的元素，可使用具有還原性的富燃火焰。如測定Mg時，如果有Al存在，會生成MgO·Al2O3產(chǎn)生干擾。使用還原性的火焰可將生成的MgO·Al2O3破壞掉。2.?加入釋放劑?向試樣中加入一種物質(zhì)，使其與干擾物質(zhì)生成更穩(wěn)定、更難解離的化合物，從而將待測元素釋放出來，加入的這種物質(zhì)稱為釋放劑。例如PO43-的存在對Ca2+的測定有干擾，如果加入鍶或鑭的鹽類，它們與PO43-生成更穩(wěn)定的化合物，把鈣釋放出來。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

3.?加入保護劑（配合劑）?保護劑一般是有機配位劑，它能與被測元素生成穩(wěn)定且易分解的配合物，以防止被測元素與干擾組分生成難解離的化合物。例如要消除PO43-對Ca2+的干擾，可加入EDTA，則會生成EDTA-Ca配合物，既穩(wěn)定又容易破壞。4.?加入緩沖劑有些干擾當干擾物質(zhì)達到一定濃度時，干擾趨于穩(wěn)定。如果在被測溶液和標準溶液中都加入過量的干擾物質(zhì)，使干擾穩(wěn)定、相同，即可消除干擾。例如測定Ti時，如果有Al存在，則Al會抑制Ti對光的吸收。但當Al的濃度大于200μg/mL后，干擾吸收就趨于穩(wěn)定。因此在樣品和標準溶液中都加入200μg/mL的鋁，則可消除干擾。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

5.?加入基體改進劑?在石墨爐原子吸收法中，加入基體改進劑，提高被測元素的穩(wěn)定性或降低被測元素的原子化溫度以消除干擾。例如，汞極易揮發(fā)，加入硫化物生成穩(wěn)定性較高的硫化汞，灰化溫度可提高到300℃。在測定海水中Cu、Fe、Mn、As時，可加入NH4NO3，使NaCl轉(zhuǎn)化為NH4Cl，使其在原子化之前低于500℃的灰化階段除去。（三）電離干擾一些電離電位較低的元素（如堿金屬、堿土金屬元素），在較高溫度火焰中會發(fā)生電離，從而使基態(tài)原子數(shù)量減少，吸光度下降。消除電離干擾最常用的方法是加入消電離劑，消電離劑是比待測元素更易電離的元素，它最先電離產(chǎn)生大量電子，從而抑制待測原子的電離。如測定鋇元素時，為了消除電離干擾，可以加入0.2%的KCl。此外，也可以通過改變火焰類型，選擇低溫火焰來消除電離干擾。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

（四）光譜干擾光譜干擾包括譜線干擾和背景干擾。譜線干擾包括譜線重疊、光譜通帶內(nèi)存在非吸收線等?？刹捎脺p小狹縫寬度、另選分析線（如次靈敏線）等方法消除。當采用銳線光源和交流調(diào)制技術(shù)時，光譜干擾主要考慮背景干擾。造成背景干擾的原因主要是發(fā)生了分子吸收與光散射。分子吸收干擾是指在原子化過程中生成的氣體分子、氧化物及鹽類分子對輻射產(chǎn)生吸收而引起的干擾。如乙炔-空氣火焰在波長小于250nm紫外區(qū)有明顯吸收，堿金屬鹵化物、硫酸、磷酸在紫外區(qū)有很強吸收。光散射是指在原子化過程中產(chǎn)生的固體微粒（如氧化物固體顆粒、碳粒）對光產(chǎn)生散射，使被散射的光偏離光路而不為檢測器所檢測，導致吸光度值偏高。消除背景干擾的方法有以下幾種：項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

1.?連續(xù)光源校正法?先用銳線光源測定分析線的原子吸收和背景吸收的總吸光度，再用氘燈（紫外區(qū)）或碘鎢燈、氙燈（可見區(qū)）在同一波長下測定背景吸收（這時原子吸收可以忽略不計），計算兩次測定的吸光度之差，即可使背景吸收得到校正。由于商品儀器多采用氘燈為連續(xù)光源扣除背景，故此法亦常稱為氘燈扣除背景法。

2.?塞曼效應校正背景?塞曼效應是指譜線在外磁場作用下發(fā)生分裂的現(xiàn)象。塞曼效應校正背景是先利用磁場將吸收線分裂為具有不同偏振方向的組分，再用這些分裂的偏振成分來區(qū)別被測元素和背景吸收的一種背景較正法。目前在商品儀器中應用的吸收線調(diào)制法，調(diào)制方式有恒定磁場與可變磁場調(diào)制方式兩種。塞曼效應校正背景使用的是同一光源，分析線和參比線的平衡好，能準確的扣除背景值，即使是較高的背景值，也能給予較正。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

3.?自吸效應校正背景?自吸效應校正背景法是基于高電流脈沖供電時空心陰極燈發(fā)射線的自吸效應。當以低電流脈沖供電時，空心陰極燈發(fā)射銳線光譜，測定的是原子吸收和背景吸收的總吸光度；接著以高電流脈沖供電，空心陰極燈發(fā)射線變寬，當空心陰極燈內(nèi)積聚的原子濃度足夠高時，發(fā)射線產(chǎn)生自吸，在極端的情況下出現(xiàn)譜線自蝕，這時測得的是背景吸收的吸光度。上述兩種脈沖供電條件下測得的吸光度之差，便是校正了背景吸收的凈原子吸收的吸光度。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用六、定量分析方法在一定濃度范圍內(nèi)，吸光度與元素濃度之間呈線性關系是原子吸收定量分析的基礎。原子吸收光譜分析的定量方法主要有標準曲線法和標準加入法。（一）標準曲線法標準曲線法是最常用的基本分析方法，與紫外—可見分光光度法的標準曲線法相似。配制一組合適的標準樣品，在最佳測定條件下，由低濃度到高濃度依次測定它們的吸光度A，以吸光度A為縱坐標，以標準溶液濃度為橫坐標作圖。在相同的測定條件下，測定未知樣品的吸光度，從A-C標準曲線上查出未知樣品中被測元素的濃度。標準曲線法適用于樣品組成簡單或共存元素無干擾的情況，簡單、快速，可用于同類大批量樣品的分析。為保證測定的準確度，應盡量使標準溶液的組成與待測試液的基體組成相一致。

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用【例題3-1】用火焰原子吸收法測定動物心肌中鐵的含量。取0.100g（干重）心肌灰化處理后，用稀鹽酸溶解，并定容至25.00

mL，測定吸光度為0.216。相同條件下標準系列的測定結(jié)果如（表3-1）所示。求動物心肌（干重）中鐵的含量。表3-1 鐵標準系列吸光度測定結(jié)果解：標準曲線的繪制如圖3-10所示。由標準曲線查出當A=0.216時，所測樣品溶液中鐵的濃度ρ=4.32μg/mL。則原樣中鐵的含量為Fe含量（μg/mL）02.004.006.008.0010.00吸光度A00.1050.2100.3120.4080.502圖3-10鐵標準曲線（二）標準加入法

當樣品中共存物質(zhì)不明或基體較復雜，無法配制與樣品組成相匹配的標準溶液時，使用標準加入法進行分析能夠消除基體干擾。但該法操作麻煩，耗時長，在樣品數(shù)量較少情況下適用。具體操作方法是吸取4份以上體積相同的待測液，第一份不加待測元素標準溶液，第二份開始依次按比例加入不同量待測元素標準溶液，用溶劑稀釋至相同體積，在相同實驗條件下依次測量吸光度，繪制A-c曲線。將此曲線向左反向延長與橫坐標相交于一點，相交點所對應的濃度即為待測元素的濃度cx，如圖3-11所示。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用為了保證能得到較為準確的外推結(jié)果，至少要采用四個點來制作外推曲線。第二份中加入標準溶液的濃度要和試樣的濃度相接近，以免曲線的斜率過大或過小，給測定帶來較大誤差。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用【例題3-2】用原子吸收光譜法測定大米中鎘的含量。稱取磨碎、干燥后的大米2.00g，灰化后溶解于少量鹽酸，并加水定容至100mL。分別取此溶液10

mL于5個25

mL容量瓶中，分別加入0μg、1μg、?2μg、3μg、4μg鎘，用純水稀釋至刻度，測定的吸光度為0.014、0.027、0.040、0.053、0.066，計算試樣中鎘的含量。解：根據(jù)所測數(shù)據(jù)繪制工作曲線，如圖3-12所示。將曲線反向延長與橫坐標相較于一點，交點與原點的距離為1.08，即未加鎘標準溶液的25

mL容量瓶內(nèi)，含有鎘1.08μg，這部分鎘只來源于所加的10

mL樣品溶液中，因此試樣中鎘的含量為：項目一紫外-可見吸收光譜法及應用學習情景三原子吸收光譜法在食品分析中的應用●應知詞匯鉛鋅項目一紫外-可見吸收光譜法及應用●技能訓練一、食品中鋅的測定——原子吸收光譜法鋅是人體內(nèi)的一種微量元素，在體內(nèi)的含量及每天所需的攝入量都很少，但對機體有非常重要的生理作用。鋅能促進人體的生長發(fā)育、維持人體正常食欲、增強人體免疫力、促進傷口和創(chuàng)傷的愈合、影響維生素A的代謝和正常視覺、維持男性正常的生精功能、調(diào)節(jié)影響大腦生理功能的各種酶及受體。食品中鋅測定方法有原子吸收光譜法和二硫腙比色法。二硫腙比色法操作繁瑣，選擇性低，干擾比較嚴重，而且使用的部分有機試劑具有毒性。原子吸收光譜法具有靈敏度高，選擇性好，操作簡便等優(yōu)點，是GB/T5009.14-2003中測定食品中鋅的第一法。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用1.原理

試樣經(jīng)處理后，導入原子吸收分光光度計中，原子化后，吸收213.8nm共振線，其吸收值與鋅含量成正比，與標準系列比較定量。

2.試劑

2.14-甲基戊酮-2（MIBK，又名甲基異丁酮）；2.2磷酸（1+10）；2.3鹽酸（1+11）：量取10mL鹽酸加到適量水中再稀釋至120mL；2.4混合酸：硝酸+高氯酸（3+1）；2.5鋅標準溶液：準確稱取0.500g金屬鋅（99.99%）溶于10mL鹽酸中，然后在水浴上蒸發(fā)至近干，用少量水溶解后移入1000mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，貯于聚乙烯瓶中，此溶液每毫升相當于0.50mg鋅；項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

2.6鋅標準使用液：吸取10.0mL鋅標準溶液置于50mL容量瓶中，以鹽酸（0.1mol/L）稀釋至刻度，此溶液每毫升相當于100.0μg鋅。3.儀器原子吸收分光光度計。4.分析步驟4.1試樣處理項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

4.1.1谷類：去除其中雜物及塵土，必要時除去外殼，磨碎，過40目篩，混勻。稱取約5.00～10.00g置于50mL瓷坩堝中，小火炭化至無煙后移入馬弗爐中，500℃±25℃灰化約8h后，取出坩堝，放冷后再加入少量混合酸，小火加熱，不使干涸，必要時加少許混合酸，如此反復處理，直至殘渣中無炭粒，待坩堝稍冷，加10mL鹽酸（1+11），溶解殘渣并移入50mL容量瓶中，再用鹽酸（1+11）反復洗滌坩堝，洗液并入容量瓶中，并稀釋至刻度，混勻備用。

取與試樣處理相同量的混合酸和鹽酸（1+11），按同一操作方法做試劑空白試驗。

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用4.1.2蔬菜、瓜果及豆類：取可食部分洗凈晾干，充分切碎或打碎混勻。稱取10.00～20.00g置于瓷坩堝中，加1mL磷酸（1+10），小火炭化，以下按4.1.1自“然后移入馬弗爐中……”起依法操作。4.1.3禽、蛋、水產(chǎn)及乳制品：取可食部分充分混勻。稱取5.00～10.00g置于瓷坩堝中，小火炭化，以下按4.1.1自“然后移入馬弗爐中……”起依法操作。4.1.4乳類經(jīng)混勻后，量取50mL，置于瓷坩堝中，加1mL磷酸（1+10），在水浴上蒸干，再小火炭化，以下按4.1.1自“然后移入馬弗爐中……”起依法操作。

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用4.2測定吸取0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL鋅標準使用液，分別置于50mL容量瓶中，以鹽酸（1mol/L）稀釋至刻度，混勻（各容量瓶中每毫升分別相當于0μg、0.2μg、0.4μg、0.8μg、1.6μg鋅）。將處理后的樣液、試劑空白液和各容量瓶中鋅標準溶液分別導入調(diào)至最佳條件的火焰原子化器進行測定。參考測定條件：燈電流6mA，波長213.8nm，狹縫0.38nm，空氣流量10L/min，乙炔流量2.3L/min，燈頭高度3mm，氘燈背景校正，以鋅含量對應吸光值，繪制標準曲線或計算直線回歸方程，試樣吸光值與曲線比較或代入方程求出含量項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

5.結(jié)果計算試樣中鋅的含量按式（3-5）進行計算。式中：X——試樣中鋅的含量，mg/kg或mg/L；A1——測定用試樣液中鋅的含量，μg/mL；A2——試劑空白液中鋅的含量，μg/mL；m——試樣質(zhì)量或體積，g或mL；V——試樣處理液的總體積，mL。6.精密度

在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的10%。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

二、食品中鉛的測定——石墨爐原子吸收光譜法鉛是一種有毒有害的重金屬，嚴重危害人類健康。它可影響神經(jīng)、造血、消化、泌尿、生殖和發(fā)育、心血管、內(nèi)分泌、免疫、骨骼等各類器官，主要的靶器官是神經(jīng)系統(tǒng)和造血系統(tǒng)。更為嚴重的是它影響嬰幼兒的生長和智力發(fā)育，損傷認知功能、神經(jīng)行為和學習記憶等腦功能，嚴重者造成癡呆。人體中的鉛大約有90%是來自于食物，其中糧食和蔬菜是人體中鉛的主要來源。肉類、水果、魚蝦、雞蛋中也含有鉛，但由于人的總體攝入量不大，所以對健康的危害相對小一些。食品在加工過程中，也會受到鉛污染。松花蛋、爆米花等食品在加工過程中都使用了含鉛物質(zhì)，尤其是松花蛋，即使是號稱“無鉛”的，其鉛含量也比其他食物高很多。GB2762-2012《食品中污染物限量》標準，歸定了鉛在各種食品中的限量值，其中谷物及其制品中鉛的限量為≤0.2mg/kg，新鮮蔬菜中鉛的限量為≤0.1mg/kg，新鮮水果中鉛的限量為≤0.1mg/kg，肉類中鉛的限量為≤0.2mg/kg，皮蛋中鉛的限量為≤0.5mg/kg?，F(xiàn)行的測定方法標準為GB/T5009.12-2010，石墨爐原子吸收光譜法為第一法。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

1.原理試樣經(jīng)灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度計石墨爐中，電熱原子化后吸收283.3nm共振線，在一定濃度范圍，其吸收值與鉛含量成正比，與標準系列比較定量。2.試劑除非另有規(guī)定，本方法所使用試劑均為分析純，水為GB/T6682規(guī)定的一級水。2.1硝酸：優(yōu)級純；2.2過硫酸銨；2.3過氧化氫（30%）；2.4高氯酸：優(yōu)級純；2.5硝酸（1＋1）：取50mL硝酸慢慢加入50mL水中；。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

2.6硝酸（0.5mol/L）：取3.2mL硝酸加入50mL水中，稀釋至100mL；2.7硝酸（lmo1/L）：取6.4mL硝酸加入50mL水中，稀釋至100mL；2.8磷酸二氫銨溶液（20g/L）：稱取2.0g磷酸二氫銨，以水溶解稀釋至100mL；2.9混合酸：硝酸十高氯酸（9＋1）。取9份硝酸與1份高氯酸混合；2.10鉛標準儲備液：準確稱取1.000g金屬鉛（99.99%），分次加少量硝酸（2.5），加熱溶解，總量不超過37mL，移入1000mL容量瓶，加水至刻度。混勻。此溶液每毫升含1.0mg鉛；2.11鉛標準使用液：每次吸取鉛標準儲備液1.0mL于100mL容量瓶中，加硝酸（2.6）至刻度。如此經(jīng)多次稀釋成每毫升含10.0ng，20.0ng，40.0ng，60.0ng，80.0ng鉛的標準使用液。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

3.儀器和設備3.1原子吸收光譜儀，附石墨爐及鉛空心陰極燈；3.2馬弗爐；3.3天平：感量為1mg；3.4干燥恒溫箱；3.5瓷坩堝；3.6壓力消解器、壓力消解罐或壓力溶彈；3.7可調(diào)式電熱板、可調(diào)式電爐。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

4.分析步驟4.1試樣預處理4.1.1在采樣和制備過程中，應注意不使試樣污染。4.1.2糧食、豆類去雜物后，磨碎，過20目篩，儲于塑料瓶中，保存?zhèn)溆谩?.1.3蔬菜、水果、魚類、肉類及蛋類等水分含量高的鮮樣，用食品加工機或勻漿機打成勻漿，儲于塑料瓶中，保存?zhèn)溆谩?.2試樣消解（可根據(jù)實驗室條件選用以下任何一種方法消解）項目一紫外-可見吸收光譜法及應用4.2.1壓力消解罐消解法：稱取1g～2g試樣（精確到0.001g，干樣、含脂肪高的試樣＜1g,鮮樣＜2g或按壓力消解罐使用說明書稱取試樣）于聚四氟乙烯內(nèi)罐，加硝酸（2.1）2mL～4mL浸泡過夜。再加過氧化氫（2.3）2mL～3mL（總量不能超過罐容積的1/3）。蓋好內(nèi)蓋，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱，120℃～140℃保持3h～4h，在箱內(nèi)自然冷卻至室溫，用滴管將消化液洗入或過濾入（視消化后試樣的鹽分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗滌罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

4.2.2干法灰化：稱取1g～5g試樣（精確到0.001g，根據(jù)鉛含量而定）于瓷坩堝中，先小火在可調(diào)式電熱板上炭化至無煙，移入馬弗爐500℃±25℃灰化6h～8h，冷卻。若個別試樣灰化不徹底，則加1mL混合酸（2.9）在可調(diào)式電爐上小火加熱，反復多次直到消化完全，放冷，用硝酸（2.6）將灰分溶解，用滴管將試樣消化液洗入或過濾入（視消化后試樣的鹽分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗滌瓷坩堝，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。

項目一紫外-可見吸收光譜法及應用

4.2.3過硫酸銨灰化法：

稱取1g～5g試樣（精確到0.001g）于瓷坩堝中，加2mL～4mL硝酸（2.1）浸泡1h以上，先小火炭化，冷卻后加2.00g～3.00g過硫酸銨（2.2）蓋于上面，繼續(xù)炭化至不冒煙，轉(zhuǎn)入馬弗爐，500℃±25℃恒溫2h，再升至800℃，保持20min，冷卻，加2mL～3mL硝酸（2.7），用滴管將試樣消化液洗入或過濾入（視消化后試樣的鹽分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗滌瓷坩堝，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。4.2.4濕式消解法：稱取試樣1g～5g精確到0.001g）于錐形瓶或高腳燒杯中，放數(shù)粒玻璃珠，加10mL混合酸（2.9），加蓋浸泡過夜，加一小漏斗于電爐上消解，若變棕黑色，再加混合酸，直至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色，放冷，用滴管將試樣消化液洗入或過濾入（視消化后試樣的鹽分而定）10mL～25mL容量瓶中，用水少量多次洗滌錐形瓶或高腳燒杯，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。4.3測定4.3.1儀器條件：根據(jù)各自儀器性能調(diào)至最佳狀態(tài)。參考條件為波長283.3nm，狹縫0.2nm～1.0nm，燈電流5mA～7mA，干燥溫度120℃，20s；灰化溫度450℃，持續(xù)15s～20s，原子化溫度：1700℃～2300℃，持續(xù)4s～5s，背景校正為氘燈或塞曼效應。4.3.2標準曲線繪制：吸取上面配制的鉛標準使用液10.0ng/mL（或μg/L），20.0ng/mL（或μg/L），40.0ng/mL（或μg/L），60.0ng/mL（或μg/L），80.0ng/mL（或μg/L）各10μL，注入石墨爐，測得其吸光值并求得吸光值與濃度關系的一元線性回歸方程。4.3.3試樣測定：分別吸取樣液和試劑空白液各10μL，注