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原子吸收分光光度法

（Ph.Eur.6.0Volume1，method2.2.23）

4.1簡述：

原子吸收是一個發生在基態原子吸收特定波長的電磁輻射并且躍遷至激發態的過程。由于基態原子吸收共振頻率的能量，即共振吸收，電磁輻射強度減弱。實際上，能量的吸收與所存在的原子的數目有直接的函數關系。

本章提供原子吸收法的基本知識，并闡述用火焰、石墨爐電熱蒸發、氫化物發生或用于測汞的冷原子蒸汽等原子化技術測定元素的步驟。

原子吸收光度法是用于測量試樣中元素濃度的一門技術，它是通過測量試樣中待測元素的原子蒸氣吸收電磁輻射的吸光值來實現的。測量的電磁輻射是特定波長的譜線，是待測元素的吸收線（共振線）中的一條。根據朗伯-比爾定律，被吸收的輻射量與元素的濃度成比例。

4.2儀器：

4.2.1儀器主要包括：

－一個輻射源；

－一個樣品引入裝置；

－一個樣品原子化器；

－一個單色儀或多色儀；

－一個檢測器；

－一個數據獲取裝置。

儀器尋常會配置一個背景校正系統。以空心陰極燈和無極放電燈（EDL）作為輻射源，這些燈發射出待測元素的十分窄的，其半寬度只有0.002nm的譜線組成的光譜。

4.2.2三種試樣原子化類型：

4.2.2.1火焰原子化技術：

火焰原子化器由一個帶有氣動霧化裝置的霧化系統，一個氣流調理裝置和一個燃燒器組成。尋常使用燃氣和氧化性氣體混合燃燒產生約2000K－3000K的溫度。燃氣尋常用丙烷、氫氣和乙炔；氧化性氣體尋常用空氣和一氧化二氮。燃燒器的構造要適應所使用的氣體，并且氣流應當是可調理的。為試樣有效霧化，應選擇酸化水作為配制試液和對照溶液的溶劑。也可以使用有機溶劑，但應采取必要措施確保溶劑不會干擾火焰的穩定性。

4.2.2.2電熱原子化技術：

電熱原子化器包括石墨管式爐（石墨爐）和一個電源。石墨爐中的電熱原子化過程可使整個樣品充分得到原子化，并且可延長原子蒸氣在光路中停留時間，從而改善了檢測限。無論是液體樣品還是固體樣品可直接引入石墨爐。依照設定好的程序對石墨爐進行加熱，加熱的程序依次是低溫枯燥樣品，高溫分解并去除主要基體成分，然后（升溫）使被分析物原子化，最終用高于原子化的溫度清潔試管爐。在進行高溫分解去除基體成分步驟時石墨爐里通入惰性氣流，可使得后續的原子化過程能達到更好的效果。

4.2.2.3冷蒸氣和氫化物技術：

原子蒸氣在儀器的外部也可以發生，值得注意的是汞的冷蒸氣法，或像砷、銻、鉍、硒和錫這樣一些特定的元素形成氫化物蒸氣法。汞的測定，是使用二氯化錫或者硼氫化鈉對試樣進行化學還原，產生汞原子，原子蒸氣經惰性氣體吹掃進一個冷的石英吸收室，該吸收室安裝于儀器的光路中。如上方法也可產生特定元素的氫化物，但氫化物經惰性氣體吹掃進一個被加熱的吸收室中，在吸收室再分解成原子。

4.3干擾：

在原子吸收測定中常會遇到化學、物理、離子和光譜干擾。化學干擾可通過參與基體改進劑，釋放劑或者使用一氧化二氮-乙炔火焰產生的高溫來消除。離子干擾可使用特定的離子緩沖劑（例如：鑭和銫）來消除。物理干擾是由于試樣中高鹽量或高黏度而產生的，所以可通過用標準參與法稀釋樣品或者參照樣與樣品基體相匹配方法來消除。光譜干擾是由于共振線被重疊產生的，可以通過使用不同的共振線進行避免。使用塞曼背景校正也可以消除光譜干擾以及來自分子吸收的干擾，特別是使用電熱原子化時常采用該技術。使用多元空心陰極燈（multi-elementhollow-cathodelamp）也可能會引起光譜干擾。特征吸收或非特征吸收測量應在單色儀選出的帶寬所包含的光譜范圍內（0.2－2nm）進行。

4.4背景校正：

用火焰或電熱原子化技術測量時散射（scatter）和背景吸收會增大測得的吸收值。背景吸收覆蓋了很大的波長范圍，而原子吸收卻發生在很窄的波長范圍內，約0.005－0.02nm。從原則上說背景是能通過使用不含待測元素而與樣品完全一致成分的空白溶液進行校正的，然而這種方法尋常難以實行。現在一般使用電熱原子化技術，利用高溫熱解去除能引起背景吸收的基體成分。也可以通過兩種不同的光源進行背景校正：一個是空心陰極燈，測定的是總吸收（成分＋背景）；另一個是氘燈，它發射連續光譜，測量的是背景吸收；用空心陰極燈信號減去氘燈信號，即實現了背景校正。由于氘燈發射的光

譜范圍局限在190－400nm，所以本方法只能限制在這個光譜范圍內的背景扣除。還可以通過用共振線處測得的值減去共振線鄰近的非吸收線處測得的值，實現背景扣除。校正背景吸收的另一種方法是塞曼效應（基于磁場中吸收線的塞曼分裂）。當背景吸收表現出精細結構時，這種方法特別有用。這種方法在185－900nm的范圍內均可以很有效的進行背景校正。

4.5操作條件的選擇：

對于特定的元素，選擇適合的波長和狹縫寬度后，需要確定以下條件：

－非特征背景吸收的校正；

－將化學改進劑和離子緩沖劑參與樣品、空白和對照溶液；

－將樣品稀釋到低濃度，例如，物理干擾；

－細心設定升溫程序：預熱，枯燥，高溫分解，原子化，原子化后，程序升溫采用斜坡方式并設定保持時間。

－惰性氣體氣流；

－用于電熱原子化的基體改進劑（石墨爐）；

－用于測定汞或者其它用于形成特定元素的氫化物化學還原試劑，并配有冷蒸氣吸收室或可加熱吸收室的溫度；

－石墨爐規格設計（槽式,L’vov平臺,等等）。

在任何地方只要可能，建議使用塑料的試驗器具。樣品的制備需要一個溶解步驟，一個消解步驟（大多用微波消解）和一個灼燒步驟，或者是幾步結合，為的是清除樣品的基體組分和（或）樣品中含碳物質。假使在一個開放系統中操作，鑒于一些金屬的揮發性，灼燒的溫度不宜超過600℃，除非專論中有其它的規定。

設置好測定波長，依照生產商的說明書操作原子吸收分光光度計。將空白溶液引入原子化器，調理儀器的讀數，顯示最大透射率。用溶劑將儀器調零，測得空白溶液的值。引入濃度最高的對照溶液，調理靈敏度以得到最大的吸光度讀數。為避免污染和記憶效應，要沖洗原子化器。分析檢驗終止后，也要用水R或酸化水進行沖洗。若應用固體進樣技術，則在專論中將會提供操作步驟的全部細節。

要確保供試品的濃度落在校準曲線的直線部分。若不可能，校準曲線圖也可能是彎曲的，那么就要應用適合的校準軟件。

4.6方法：

待測元素的測定可通過與該元素的已知濃度的標準溶液相比較進行，具體方法有直接校準法（方法1）或標準參與法（方法2）。

4.6.1方法Ⅰ：直接校準法

對于常規的測定，需要配制和檢測三個標準溶液和一個空白溶液。

依照專論中的規定配制供試品溶液（試液）。配制不少于三個待測元素的標準溶液（對照溶液），它們的濃度范圍應確保待測試樣測定值落在其中。為了檢測目的，最優的校準水平（calibrationlevel）應是待測元素預計含量的的0.7－1.3倍或者是專論中規定的限度。對于純度測定，校準水平（level）應是檢測限度以及待測元素規定限度的1.2倍。配制試液中使用的任何試劑以同等濃度參與對照溶液和空白溶液中。

依次把每一份溶液引入儀器檢測，每份溶液重復檢測的次數一致，以得到一個穩定的讀數。

計算：以對照溶液測得的讀數的平均值,作為濃度的函數，繪制校準曲線。根據得到的曲線測定試液中待測元素的濃度。

4.6.2方法Ⅱ：標準參與法

取等體積的按規定配制的供試品溶液（試液）參與到至少3個一致的容量瓶中。除一個之外向其余的容量瓶中依次以遞增的體積參與已知濃度的待測元素的標準溶液，即得到一系列溶液，該系列溶液含的待測元素的濃度規律地增加，假使可能，它們對應曲線的直線部分。用溶劑稀釋每個容量瓶至刻度。

依次把每一份溶液引入儀器檢測，每份溶液重復檢測的次數一致，以得到一個穩定的讀數。

計算：用最小二乘法計算出與曲線圖相符合的線性方程，并由方程推算出試液中待測元素的濃度。

4.7方法驗證：

為了使專論中規定的檢測方法正常運用，在適當的間隔時間應進行驗證。

4.7.1線性：

配制和分析不少于四個對照溶液和一個空白溶液，對照溶液應分布在校準范圍內。重復檢測不少于五次。

利用測得的所有數據，用最小二乘回歸法計算校準曲線。回歸曲線，平均值，測得的數據和校準曲線的置信區間做圖。

滿足以下條件，可視為操作方法有效：

－相關系數至少為0.99，

－每個校準水平（level）的殘差(residuals)隨意的分布在校準曲線周邊。計算平均值和最低最高校準水平的相對標準偏差。

當預計的最低和最高校準水平的標準偏差比值小于0.5或者大于2.0，則使用加權線性回歸可能會得到對校準曲線更加確切的估算。數據在一次和二次加權函數中均可應用，以找到最適合的可利用的加權函數。若與校準曲線相比均值偏離線性，則使用二元線性回歸。

4.7.2確鑿度：最好使用經證明的對照物質（CRM）驗證確鑿度。若不可能的話，則可進行回收率試驗。

4.7.3回收率：