原子荧光光谱法在地质化探样中的应用研究

禹雪薇

【摘 要】本文概述了原子荧光光度计的原理和常见的影响原子荧光测定的一些因素，样品测试中污染的来源及其解决方法，测定中的干扰因素及其消除方法，同时介绍了几种常见的样品预处理技术及其特点。本文对原子荧光光谱法在实际生产中遇到的常见问题做出了总结。特别是针对大批量地质化探样实际生产中产生的问题做出的一些归纳研究。

【关键词】原子荧光光度计 误差 污染来源 样品处理

1 原子荧光光谱法的原理及影响荧光强度的因素

气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的光谱即为原子荧光。在一定实验条件下，荧光强度与被测元素的浓度成正比。据此可以进行定量分析。荧光物质经紫外线长时间的照射及空气的氧化作用，会使荧光逐渐减退。当测定高浓度样品时，荧光物质发生熄灭和自我吸收现象，一定程度上影响了高浓度物质的测定准确性。溶液温度下降，介质的粘度增大，荧光物质与分子的碰撞也随之减少，去活化过程也减少，则荧光强度增加。相反，随着温度的上升，荧光物质与分子的碰撞率增加，使去活化几率增加，则荧光强度下降。这些是影响地质化探样中无机元素的测定准确度的一些主要因素。

2 样品中污染的来源及处理

污染是影响测量准确性的重要原因，主要的污染源来自以下几个方面。

容器污染：玻璃器皿由于曾盛装过某种物质而未清洗干净容易造成沾污。

解决办法：玻璃器皿要在1：1的硝酸溶液中浸泡12小时以后，使用前用自来水冲洗，再用纯净水冲洗5.6遍。

试剂污染：试剂由于保存使用不当，造成外界的污染物进入试剂中。

解决办法：用移液管吸取试剂前要把移液管清洗干净并保持干燥，盛放试剂的器皿用完即刻密封好。

环境污染：室内空气，水源等被污染。

解决办法：注意实验室的通风，清洁。不存放易污染，挥发性强的物质。

仪器使用中产生的污染：氢化物原子荧光仪器是用来进行痕量分析的仪器，如果进行了很高含量的样品的测试，势必会造成仪器的污染。

解决办法：尽量事先排查样品。如以发生污染，要停止测试，立即清洗仪器。

3 常见原子荧光分析样品处理技术

（1）敞开体系酸分解。常见的如利用1：1的王水在玻璃试管中水浴加热分解样品，此方法应用最为广泛，但是分解能力一般。

（2）高压密封溶解样品。用特质的高压密封溶样器对样品进行分解，通常内罐为聚四氟乙烯，外罐为不锈钢外套。一般用混酸进行样品分解。此法分解能力强，可以避免一些元素的挥发。但是不适于分解释放出大量气体的样品，存在潜在的危险性。

（3）微波消解分解样品。该技术是根据极性分子（酸或水）在微波电场的作用下，以每秒24.5亿的频率改变正负方向，使分子产生高速的碰撞和摩擦而产生高热以及离子定向流动过程中与周围分子和离子发生高速摩擦和碰撞，使微波能转化为热能。该法快速高效，消化在密封状态下进行，但是不适合大批量样品的分解。

（4）干式灰化法。利用在较高温度下使含有大量有机物的样品灰化，分析目标物残留在灰份中，用少量的酸分解后即可进行测定。适用于酸难分解的有机质样品。但是分析元素挥发导致结果偏低。

（5）碱全熔或半熔分解样品。利用NaOH，Na2O2 等在较高温度下分解样品。特别适合分解难溶的样品，分解很完全。操作繁琐，试剂空白高，容易引起污染。

（6）蒸气分解。在分析高纯物质中的杂质时，一般杂质的含量是纳克级，样品消解有时用酸蒸气分解的方法。例如测定电子工业材料如高纯硅，石英，石英光纤等。

（7）燃烧发分解。讲样品置于充满常压或者高压O2的密闭容器中，燃烧是样品分解。燃烧后，待测元素以氧化物或气态形式被容器吸收液吸收，利用吸收液测定样品中的微量元素。

（8）流动注射在线分解样品。该技术利用流动注射讲样品引入毛细管后与另一管道引入的试剂（一般为强氧化剂）汇合，在反应管中通过微波加热或其它方式提供能量使样品消解，并直接送入仪器进行测定。但该法消解的样品很少。

4 测定中的干扰及其消除方法

液相干扰（化学干扰）及其消除方法，主要存在于氢化物反应过程中，是一种严重的干扰形式。

（1）过渡金属离子引起的干扰：过渡金属离子Cu2+，Ni2+，Co2+等离子对氢化物发生存在严重的干扰。过渡金属优先被还原夹带共沉淀（吸附）产生的氢化物，被还原的细小金属单质粉末催化分解产生的氢化物，及过渡金属离子与分析元素竞争还原消耗了还原剂。

（2）可形成氢化物元素之间产生的干扰：这种干扰通常被认为是竞争还原而消耗了还原剂。另外也可能存在共存元素与分析元素形成难溶的化合物，例如当Bi存在时，Se和Bi可能形成Bi2Se3的沉淀，而影响Se的测定。

（3）NO3-，NO2-等阴离子引起的干扰：NO2-等阴离子严重干扰Se4+ ，As3+等变价元素的氢化物发生效率，主要是由于NO2- 的存在使Se6+ ，As5+不能完全被还原为适于氢化物发生的Se4+ ，As3+ 。

消除方法：加入络合剂使干扰元素与之形成稳定的络合物，从而达到消除干扰的目的。常见的络合剂主要包括：EDTA，KCNS，硫脲，KI等。加入氧化还原电位高于干扰离子的元素可以减慢干扰元素被还原为金属单质的速度，从而可以明显的克服一些金属离子的干扰，加入Fe3+ 可以抑制Ni2+对Se测定的严重干扰。

气相干扰（物理）及消除方法：主要存在于传输过程中，气态氢化物竞争性传输导致传输效率降低；干扰元素竞争原子化区的氢自由基造成分析元素原子化效率下降，从而产生了干扰。同时干扰元素的存在加速了氢基的衰减，同时也加快了分析成分自由原子的衰减，从而导致干扰的发生。

消除办法：采取选择性发生，使干扰元素（可形成氢化物元素）不能转化为氢化物或减慢其生成速度。例如加入Cu2+可以克服Se对As的干扰；在传输阶段可以通过一个气相色谱柱，设法将干扰元素与分析元素分开，大幅度的提高测量准确度。

光谱干扰：检测过程中激发光源被散射或折射造成的激发线背景干扰是一类难以被消除的干扰。特别是如果在测定过程中有大颗粒液滴被带入原子化区，则会造成较严重的散射干扰。

5 结语

原子荧光光谱分析法具有很高的灵敏度，校正曲线的线性范围宽，能进行多元素同时测定。有效消除影响测试的干扰和误差对测试结果的准确度有极其重要的意义。本对此做了一般性总结研究。