石墨炉原子吸收法测定地表水中的铅

岳 明

（安庆市环境监测中心站，安徽 安庆 246003）

0 序言

铅（Pb）在水环境中广泛存在，可以通过水生生物食物链进入人体，是可在人体和动物组织中蓄积的有毒金属，对人体生理功能产生影响。铅的主要毒性效应是导致贫血症、神经机能失调和肾损伤。铅对水生生物的安全浓度为 0．16mg/L。 用含铅 0．1～4．4mg/L的水灌溉水稻和小麦时，作物中含铅量明显增加。

世界范围内，淡水中含铅 0．06～120μg/L，中值为 3μg/L；海水含铅0．03～13μg/L，中值为 0．03μg/L。铅的主要污染源是蓄电池、冶炼、五金、机械、涂料和电镀工业等排放的废水。铅是我国实施排放总量控制的指标之一。

1 方法原理

将样品注入石墨管，用电加热方式使石墨炉升温，样品蒸发离解形成原子蒸气，对来自光源的特征电磁辐射产生吸收。将测得的样品吸光度和标准吸光度进行比较，确定样品中被测金属的含量[1]。

2 干扰及消除

石墨炉原子吸收分光光度法的基体效应比较显著和复杂。在原子化过程中，样品基体蒸发，在短波长范围出现分子吸收或光散射，产生背景吸收。可以用连续光源背景校正法，或塞曼偏振光校正法、自吸收法进行校正，也可采用邻近的非特征吸收线校正法，或通过样品稀释降低样品中的基体浓度。另一类基体效应是样品中基体参加原子化过程中的气相反应，使被测元素的原子对特征辐射的吸收增强或减弱，产生正干扰或负干扰。如氯化钠、硫酸钠对铅的测定均产生负干扰。在一定的条件下，采用标准加入法可部分补偿这类干扰。此外，也可使用基体改进剂。测铅时，20μl水样加入15%钼酸氨溶液10μl，此基体改进剂对于抑制基体干扰具有一定作用，1%磷酸溶液也可作为铅测定的基体改进剂。而硝酸钯是用于铅最好的基体改进剂，同时使用La、W、Mo、Zn等金属碳化物涂层石墨管测定，既可提高灵敏度，也能克服基体干扰[1]。

3 分析范围

本法适用于清洁地表水和地下水。分析样品前要检查是否存在基体干扰并采取相应的校正措施。测定浓度范围与仪器的特性有关，在铅分析线波长 283．3nm 处，适用浓度范围为 0．5～16μg/L，线性范围[2]为0．5～20μg/L。

4 仪器

Thermo Electron Corporation SOLAAR MKII系列-M6型火焰-石墨炉一体化全自动多元素原子吸收光谱仪，配置GF95Z石墨炉（装有ELC长寿命石墨管）和FS95石墨炉自动进样器及GFTV石墨炉可视系统。具有四线氘灯、塞曼效应与二者联合的多功能石墨炉背景校正技术。

5 试剂

①硝酸，优级纯。

②硝酸（1+1），0．2%。

③去离子水：金属含量应尽可能低，最好用石英蒸馏器制备的蒸馏水。

④铅标准溶液：由标准贮备液稀释配制，用0．2%硝酸进行稀释。制成的主标准溶液浓度为10μg/L。

6 分析参数

（1）光谱仪参数

表1

（2）石墨炉参数

表2

（3）自动进样器参数

表3

（4）校正参数

表4

7 分析步骤

7．1 试样的预处理

取100ml水样放入200ml烧杯中，加入硝酸5ml，在电热板上加热消解（不要沸腾）。蒸至10ml左右，加入5ml硝酸和10ml过氧化氢，继续消解，直至1ml左右。如果消解不完全，再加入硝酸5ml和过氧化氢10ml，再次蒸至1ml左右。取下冷却，加水溶解残渣，用水定容至100ml。

取0．2%硝酸100ml，按上述相同的程序操作，以此为空白样。

7．2 样品测定

采用浓度直读法进行测定：使用标准系列绘制标准曲线进行样品测定时，选择一般拟和方式。通常使用一般：线性最小二乘法。

在设置方法参数，校正参数中设定主标准浓度为10μg/L，标准为4 个， 浓度分别为 2．5、5．0、7．5、10μg/L， 进样参数中进样体积设定为20μL，标准制备中选择固定体积。

在选择固定体积时，自动进样器将按标准系列的浓度值，依据工作体积和主标准浓度，计算出每个标准需吸取的主标准的体积，自动补充稀释液使总的进样体积达到工作体积。

在信号中，选择峰高测量方式，背景校正选择塞曼背景校正。

如图1为Pb的校准工作曲线，图2为地表水中铅的瞬间峰高信号。

图1 Pb的校准工作曲线

图2 地表水中铅的瞬间峰高信号

7．3 样品测定结果及精密度和准确度[2]

采用浓度直读法进行测定实际水样的精密度和准确度数据，如表5所示。

表5 精密度和准确度

8 方法研究

8．1 石墨管类型的选择

铅为低温原子化的元素，使用热解涂层石墨管，有利于减轻或消除所引起的背景吸收和化学干扰。

8．2 样品试液的注入

相对高酸度的样品在注入到石墨管时往往会产生一些问题，导致分析结果的精度变差。GFTV石墨炉可视系统，可以直观地监视石墨管内部干燥、灰化、除残过程中样液的动态演变，确保自动进样器毛细管注入试液的最佳部位和最佳参数的选择，方便调整进样毛细管头正好在平台上，比普通管要靠近一些，从而保证了分析的高可靠性。如图3。

图3 GFTV可视系统观察石墨管、平台及进样毛细管的位置

一般注射，进样后毛细管头将带出一些样品，而FS95自动进样器的慢注射功能可完全把样品注入到平台的样品槽中，确保结果的重复性与准确性。

8．3 基体改进剂

使用基体改进剂是稳定分析的基本手段之一，它可使用较高的灰化温度，延时原子化时间，使得在原子化之前石墨管内气体可获得稳定的温度，以减小气相干扰。

9 结论

石墨炉原子吸收分光光度法灵敏度高，检出限低，但基体干扰比较复杂，适合分析清洁地表水和地下水。采用浓度直读法进行地表水和地下水中铅含量的测定方法，而不一定需要采用标准加入法。在铅的波长上，塞曼背景校正能成功地校正样品中任何残留的背景干扰。由于SOLAAR M6型光谱仪的高测量精度，铅及背景信号都得到了精确的反映。由于SOLAAR M6型光谱仪使用了中阶梯光栅光学系统，而减少了石墨炉的发射干扰，得到极高的灵敏度和稳定性。如果测定基体简单的水样可不使用硝酸钯做基体改进剂。如果使用涂层石墨管亦可不必加入基本改进剂。

［1］国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法[M]．4 版．北京：中国环境科学出版社,2002：331-334．

［2］中国环境监测总站《环境水质监测质量保证手册》编写组．环境水质监测质量保证手册[M]．2 版．北京：化学工业出版社,1994：225-229．